Die entscheidenden Kerntechnologien auf dem Weg zu selbstfahrenden Fahrzeugen – Teil 3: Kartenmaterial, 5G, Digital Twin und Datenökonomie

In Teil 1 unseres Blogbeitrags standen vor allem die Sensoren im Fahrzeug im Fokus, in Teil 2 wurde das Thema V2X vorgestellt. Im Folgenden wird das Thema autonomes Fahren aus dem Blickwinkel Kartenmaterial, Konnektivität und Vernetzung der Fahrzeuge betrachtet.

Kartenmaterial Over-the-Air: Orientierung für das autonome Fahrzeug

2016 kauften Audi, BMW und Daimler den Kartendienst „Here“ vom finnischen Nokia-Konzern. Das zeigt die Relevanz von Kartenmaterial. Die drei Autobauer haben sich zusammengetan, um zu verhindern, dass die Schlüsseltechnologie für Navigation, Assistenzsysteme und autonomes Fahren in die Hand von Google oder einem anderen Internetkonzern gerät.

Doch warum ist Kartenmaterial so wichtig? Nicht nur zur Navigation, sondern auch um Umweltinformationen zu validieren, die von anderer Sensorik aufgenommen werden. Die Software im Fahrzeug nimmt dann von Sensoren generierte Karten, kombiniert sie mit den schon vorhandenen hochauflösenden Landkarten und leitet daraus wichtige Schlüsse ab.

Autonome Fahrzeuge haben durch die Kombination von 3-D-Karten, Radarsensoren und Live-Kamerabildern ein exaktes Bild ihrer Umgebung. Sind beispielsweise bei Schnee Fahrbahnmarkierungen nicht mehr verfügbar, kann sich das Fahrzeug an der Umgebung orientieren. Tesla nutzt dafür die eigene Flotte der verkauften Fahrzeuge und eine clevere „Schwarmfunktion“ ihrer Software: Zum Beispiel sammeln alle Tesla Model S, die derzeit auf den Straßen unterwegs sind, unentwegt Daten und stellen diese in der Cloud zur Verfügung. Diese Informationen werden in Echtzeit hochgeladen und allen anderen Fahrzeugen zur Verfügung gestellt, die auch auf dieser Strecke oder in dieser Gegend unterwegs sind. So wird z.B. über plötzlichen Regen oder Schneefall, eine Baustelle, Panne oder Unfall informiert.[1] Hier wird das Thema Datenökonomie relevant, auf das im Abschluss eingegangen wird.

5G: Konnektivität und Software Update Over-the-Air

Die Zeit schreibt: „Das selbstfahrende Auto braucht 5G“. Und Vodafone-Sprecher Markus Teubner beschreibt die Leistungsfähigkeit der nächsten Mobilfunkgeneration so: „5G ermöglicht die Datenübertragung in Echtzeit mit einer Verzögerungszeit von nur einer Millisekunde. Das ist kürzer als ein menschlicher Wimpernschlag.“ Die Übertragungstechnik von morgen müsse sich an den Anforderungen des menschlichen Auges und der Berührungssinne orientieren, erklärten die Experten mit Blick auf das selbstfahrende Auto, das in kritischen Situationen ebenso reflexartig reagieren muss wie ein menschlicher Fahrer.[2]

Dass Fahrzeugfunktionen bereits „Over-the-Air“ (OTA) verbessert werden können, hat Tesla an zwei Beispielen gezeigt: „Wegen zu schwacher Bremsen hatte das einflussreiche US-Verbrauchermagazin „Consumer Reports“ dem Tesla Model 3 zunächst die Auszeichnung mit seinem Qualitätssiegel „Kaufempfehlung“ verweigert. Nachdem der Hersteller per Software-Update nachbesserte, gibt es das begehrte Siegel nun doch. Dem Magazin zufolge konnte der Bremsweg durch die online durchgeführte Aktualisierung deutlich verkürzt werden.[3]

Auch die Beschleunigungswerte konnten ohne Besuch der Werkstatt verbessert werden. Demnach beschleunigte das Model S 100D in 3,3 statt 4,3 Sekunden von 0 auf 100 km/h. Beim Model X 100D wurden 4,5 statt 4,9 Sekunden für den Sprint auf 100 km/h angegeben.[4]

Wenn man bedenkt, dass sich der Fokus beim autonomen Fahren immer mehr in Richtung Software verschiebt und diese immer komplexer wird, sind OTA-Updates für die Fahrzeugflotte eine Schlüsseltechnologie – gerade beim Wechsel der Verantwortung von Fahrzeugführer zum Fahrzeug. Hier könnte eine fehlerhafte Softwareversion fatale Folgen haben und Fehler müssen so schnell wie möglich behoben werden können.

Digital Twin und Daten-Ökonomie

Für die Analysten von Gartner ist das Thema Digital Twin einer der zehn Top-Technologietrends (Stand 2017). So treiben derzeit alle deutschen Automobilhersteller das Thema mit Nachdruck voran. Über das digitale Abbild lässt sich einfach und schnell nachprüfen, ob und wie ein Teil nachgerüstet werden kann und ob es kompatibel zum Rest des Fahrzeuges ist. Der Nutzen fängt in der Produktentwicklung an, geht über die Produktion und endet im Aftersales, etwa bei der Planung von Rückrufaktionen.[5]

Bei Digital Twin erhalten reale Objekte und Prozesse ein virtuelles Software-Spiegelbild in der digitalen Welt. Digital Twins können helfen reale Fahrzeuge während ihres Lebenszyklus zu managen. Gerade bei der Transition der Verantwortung von Mensch zum Fahrzeug ist die Möglichkeit eines lückenlosen Nachweises wichtig, um möglichen Fehlern vorzubeugen und sicherheitsrelevante Trends über die gesamte Flotte zu erkennen.

Die gesammelten Daten des Digital Twins sind im Kontext des autonomen Fahrens natürlich auch für Anwendungsfälle von Dritten interessant. Dafür hat BMW bereits vor längerer Zeit die Telematik-Datenplattform BMW CarData ins Leben gerufen mit dem Ziel, Telematik-Daten, die vom Fahrzeug erfasst werden, zur Verfügung zu stellen. Kunden haben damit – wie auch von der EU DSGVO gefordert – die volle Transparenz, was ihre eigenen Daten angeht. Und Partnerfirmen können damit zusätzliche nutzenbringende Services für die Kunden entwickeln. Natürlich soll eine Datenweitergabe an die Partnerfirmen nur stattfinden, wenn der Kunde dem explizit zugestimmt hat.

War es bisher für Fahrzeughersteller wie BMW und andere üblich, materielle Güter zu verkaufen, investieren sie immer häufiger in digitale Geschäftsmodelle. Die hierfür notwendigen IT Systeme müssen entwickelt und nahtlos in die bestehende Infrastruktur integriert werden. Auch das Thema „Subscription Management“ bzw. „Billing und Payment“ zur Abrechnung der Services werden in diesem Kontext häufig diskutiert.

Beim Thema autonomes Fahren ist entscheidend, dass Dritte wie Versicherer oder Service-Partner auf Fahrzeugdaten zugreifen können und durch die Bereitstellung der Daten schlanke Prozesse ermöglicht werden, um ein optimales Kundenerlebnis zu ermöglichen. Somit lässt sich zum Beispiel das Einbinden von Service-Partnern, die sich um die Wartung von autonomen Fahrzeugen kümmern, einfach gestalten.

Fazit

Die Vernetzung des Fahrzeugs und die Möglichkeit, zügig Updates von Kartenmaterial oder Steuergerätesoftware über 5G im Fahrzeug vorzunehmen, ist ein entscheidender Baustein hin zum autonomen Fahren. So lassen sich Schwachstellen beispielsweise in Assistenzsystemen schnell und ohne kostspielige Rückrufaktionen ausbessern. Das digitale Spiegelbild des Fahrzeugs ermöglicht eine Einschätzung des Fahrzeugzustands in Echtzeit. Diese Daten sollen aber nicht nur von OEMs genutzt werden, sie ermöglichen auch Dritten, neue Services anzubieten.

Es bleibt spannend zu beobachten, wie sich die Technologien weiterentwickeln und wie schnell sich das autonome Fahren etablieren wird. Noch sind jedoch viele Herausforderungen zu meistern und Erfahrungswerte zu sammeln.

Für uns als IT Dienstleister bietet das Themenfeld „autonomes Fahren“ viele spannende Herausforderungen. Das gilt für die Projekte, in denen wir im Anforderungsmanagement und in der Software Entwicklung aktiv sind. Das gilt aber auch für die hohen nicht funktionalen Anforderungen an die Performanz und Skalierung der benötigten Backend Systeme und der benötigten Infrastruktur.


zu Teil 1 Kerntechnologien automomes Fahren: Sensorik und Sensorfusion

zu Teil 2 Kerntechnologien automomes Fahren: V2X


Weitere Informationen rund um das Thema Autonomes Fahren finden sich hier.

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[1] http://www.auto-nomous.com/meinung/kartendienste-als-schluesseltechnologie-fuer-das-autonome-fahren/

[2] https://www.zeit.de/mobilitaet/2016-04/autonomes-fahren-mobilfunk-5g-echtzeitdaten/seite-2

[3] https://www.kfz-betrieb.vogel.de/bremsprobleme-des-tesla-3-mit-update-over-the-air-behoben-a-720627/

[4] https://teslamag.de/news/sekunden-update-beschleunigungswerte-model-s100d-16834

[5] https://www.computerwoche.de/a/wie-unternehmen-von-einem-digitalen-zwilling-profitieren,3544454

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