Smart Roads Qualcomm

Mit Funktechnologien wie C-V2X können sich Verkehrsteilnehmer gegenseitig vor Gefahren warnen und es entsteht eine intelligente Straßeninfrastruktur. Bild: Qualcomm

Grundlage hierfür ist ein von der Bundesregierung auf den Weg gebrachtes Gesetz, das mit seiner Verabschiedung im Juli 2021 die notwendigen rechtlichen Rahmenbedingungen geschaffen hat. Das Gesetz zum autonomen Fahren in Deutschland gilt zunächst als Übergangslösung, bis auf internationaler Ebene harmonisierte Vorschriften vorliegen. Jedoch belegt diese Initiative, dass Deutschland gewillt ist, eine Führungsrolle beim autonomen Fahren einzunehmen.

Automatisierung in fünf Stufen

Die fünf Stufen des autonomen Fahrens zeigen die rasante Entwicklung der vergangenen Jahre. In der ersten Stufe ist das unterstützte Fahren definiert, wie es durch einen Tempomat oder mit Abstandsregelung bei Adaptive Cruise Control (ACC) in Autos seit einigen Jahren schon zu finden ist. Die zweite Stufe ist das teilautomatisierte Fahren, bei dem ein Fahrzeug unter definierten Bedingungen die Spur hält, bremst und beschleunigt. Hier kann der Fahrer kurzzeitig einmal die Hände vom Steuer nehmen.

Stufe 3 ist das hochautomatisierte Fahren, bei dem sich der Fahrer vorübergehend vom Verkehr abwenden kann. Diese beiden Stufen finden sich bereits in Fahrzeugen der Oberklasse. Das vollautomatisierte Fahren kommt ab Stufe 4 und wird im Jahr 2022 die Straßen erobern: Hier bewältigt das Auto alle Fahrsituationen weitgehend eigenständig. Fahrer sind nicht mehr zwingend erforderlich. Das vollständig autonome Fahren ist in Stufe 5 vorgesehen, denn hier kann das Fahrzeug jede Situation komplett selbstständig durchführen. Es gibt nur noch Passagiere, ein Fahrer wird nicht mehr benötigt.

IAA 2021

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Viele Technologien arbeiten zusammen

Aber welche Technologien sind überhaupt notwendig, damit ein Auto den Menschen beim Fahren unterstützen kann? Hierfür kommen Videokameras, Radar- und Lidarsensoren sowie GPS-Systeme in verschiedenen Kombinationen zum Einsatz. Bei Lidar (Light Detection and Ranging) zum Beispiel werden für den Menschen unsichtbare Laserstrahlen verwendet, um Hindernisse auch in größerer Entfernung zu erkennen.

Die Herausforderung für Ingenieure: die permanenten Datenströme dieser Sensoren in Echtzeit zu verarbeiten und das Fahrzeug basierend auf diesen Informationen sicher durch den Verkehr zu navigieren. Ein Fahrzeug muss all diese Daten in Echtzeit verarbeiten, um jederzeit auf eine veränderte Verkehrssituation reagieren zu können.

Neue Verbindungen schaffen

Durch Funkverbindungen kommt nun noch ein weiterer Informations-Layer hinzu, nämlich die C-V2X-Kommunikation (Cellular Vehicle-to-Everything). Diese Technologie wurde entwickelt, um eine höchst zuverlässige und mit geringer Latenz arbeitende Direktkommunikation zwischen Verkehrsteilnehmern und straßenseitiger Infrastruktur im 5,9-GHz-ITS-Frequenzspektrum (Intelligent Transportation Systems) zu ermöglichen, ohne auf Mobilfunknetze angewiesen zu sein.

C-V2X wird somit zu einer Basistechnologie für eine weiter verbesserte Fahrzeugautomatisierung. Damit wird die Sicherheit nochmals gesteigert und es ist möglich, den Verkehr in einer Smart City oder auf einer intelligenten Straße effizienter zu steuern.

Intelligente Straßen durch Qualcomm

Ein Beispiel für C-V2X liefert die italienische Straßenbaubehörde ANAS SpA. In der Wintersportregion Cortina entsteht eine 80 Kilometer lange Smart Road. Die Basis sind am Straßenrand installierte Road Side Units, die ähnlich wie Straßenlampen aufgebaut sind. Diese arbeiten mit Technologien von Qualcomm Technologies und sind in der Lage, mit Fahrzeugen zu kommunizieren, beispielsweise, um im Winter über Straßenglätte zu informieren, aber auch, um den Verkehrsfluss zu optimieren.

Weiterhin arbeiten Qualcomm und Spoke, Anbieter einer Mobilitätsplattform, gemeinsam daran, die Sicherheit für Radfahrer und andere Verkehrsteilnehmer auf Basis der C-V2X-Kommunikation zu verbessern. Eine neue Hard- und Software-Lösung von Spoke, die sich beispielsweise an einem Fahrrad leicht anbringen lässt, vernetzt Verkehrsteilnehmer untereinander sowie mit der Straßeninfrastruktur, ohne dass ein Mobilfunknetz erforderlich ist. Dieser Funk kann eine wichtige Ergänzung zu anderen ADAS-Sensoren (Advanced Driver Assistance Systems) sein und die Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer zu erhöhen. Mehr dazu unter: https://www.spokesafety.com

Mehr Daten, mehr Sicherheit

Die Gleichung für mehr Verkehrssicherheit lautet: mehr Daten, mehr Sicherheit. Daher ist es so wichtig geworden, ein Fahrzeug mit möglichst vielen Sensoren und hoher Rechenleistung auszustatten. Auch wenn neue Technologien dabei helfen, Objekte genauer zu erkennen und zu klassifizieren, so kann Software doch nicht das komplexe Verhalten eines menschlichen Fahrers nachbilden. Autonome Fahrzeuge müssen daher nicht nur Menschen und andere Objekte erkennen, sondern auch mit diesen interagieren, sie verstehen und auf ihr Verhalten reagieren können. Die autonomen Systeme müssen sich in zuvor nicht programmierten Situationen richtig verhalten. Dies funktioniert nur, wenn ausreichend Daten zur Umgebung sowie sehr viel Rechenleistung im Fahrzeug vorhanden sind.

Cloud und 5G-Netze steigern die Sicherheit

Weitere Bausteine für ein sicheres automatisiertes Fahren sind Daten aus der Cloud sowie schnelle 5G-Mobilfunknetze. Lassen sich selbst größte Datenmengen in Sekundenschnelle herunterladen, kann das Fahrzeug zum Beispiel aktuelle Straßenkarten sowie Informationen zu Tagesbaustellen, zu Unfällen oder zu gefährlichen Wetterverhältnissen jederzeit nutzen, um den Fahrer zu warnen oder die Geschwindigkeit eigenständig anzupassen.

So gehen Analysten davon aus, dass bis 2027 fast 75% aller verkauften Fahrzeuge mit integriertem Mobilfunk ausgestattet sein werden. Dieser Wandel macht das Auto zu einem Teil eines größeren Netzwerkes. Automobilhersteller sehen diese Vernetzung zunehmend als Möglichkeit, ihre Fahrzeuge zu differenzieren und ihre Marken zu stärken.

Um mehr über das Qualcomm-Angebot für die Automobilindustrie zu erfahren, klicken Sie hier.

Die Rolle von Qualcomm

Um den rasanten Wandel in der Automobilindustrie zu begleiten, hat Qualcomm seine Angebote im Automotive-Segment in vier Schlüsselbereiche unterteilt. Dies sind Telematiklösungen mit Funktechnologien wie 4G, 5G, Wi-Fi, Bluetooth, C-V2X und Cloud-Anbindung. Weiterhin gibt es Komponenten für das digitale Cockpit mit 4K-Displays, Premium-Audio, Streaming-Entertainment und Sicherheitsfunktionen wie die Fahrerüberwachung. Ein weiterer Schwerpunkt sind skalierbare ADAS-Systeme auf Basis der Snapdragon Ride-Plattform für Fahrerassistenzsysteme bis hin zum autonomen Fahren. Die vierte Komponente ist die Car-to-Cloud-Plattform, die dem Fahrer sowie Insassen neue Dienste bietet, aber auch Herstellern, Service-Anbietern und Software-Entwicklern als Basis dient, um neue Geschäftsmodelle zu realisieren.

Car-to-Cloud ist eine der neueren Lösungen von Qualcomm für die Automobilindustrie, um Fahrzeuge zukunftssicher zu machen. Dafür bietet die Lösung sichere und vernetzte Fahrzeugdienste über die gesamte Lebensdauer eines Autos hinweg. Insassen könnten darüber künftig personalisierte Angebote im Fahrzeug nutzen, wie Streaming-Dienste oder On-Demand-Inhalte. Möglich sind aber auch Over-the-Air-Updates zur Aktivierung neuer Funktionen oder zur Aktualisierung von Software.

Für die Automobilhersteller ist eine Car-to-Cloud-Lösung zudem eine kosteneffiziente Möglichkeit, um Fahrzeugdaten zu analysieren sowie weitergehende Einblicke in die Nutzung zu sammeln, um neue Geschäftsmodelle und Umsatzmöglichkeiten nach dem Verkauf zu realisieren.

Durch den Wandel hin zu mehr elektronischen Komponenten entsteht ein neues Fahrgestell für Elektrofahrzeuge und darauf aufbauend ein Digital Chassis, das die gesamten Digitalkomponenten umfasst. Über die im Digital Chassis zusammengefassten Funktionen und Dienste können Hersteller künftig ihre Marken stärker differenzieren.

Schließlich möchten Autohersteller ihre Markenidentität insbesondere im Innenraum des Fahrzeugs weiter in den Mittelpunkt stellen. Daher werden zum Beispiel Bildschirme immer größer und es werden mehr und mehr Dienste realisiert, unter anderem Updates für Navigationskarten in Echtzeit, Musik und Unterhaltung sowie Sicherheitsfunktionen. So wird das Auto zu einem Ort, an dem die Insassen ganz unterschiedliche Inhalte konsumieren. Daher besteht ein großes Interesse seitens der Hersteller und der Anbieter, dass das digitale Cockpit zu einem offenen Ökosystem wird, an dem möglichst viele teilnehmen können.

Snapdragon unter der Haube

In Bezug auf fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme und autonome Lösungen, ist die Snapdragon Ride-Plattform branchenweit die erste skalierbare und vollständig anpassbare System-on-Chip-Plattform (SoC), die auf 5nm-Prozesstechnologie basiert. Dies ermöglicht Automobilherstellern und Tier-1-Zulieferern die Entwicklung leistungsstarker und effizienter Lösungen und unterstützt gleichzeitig den Trend zu zonalen E/E-Architekturen (elektrisch/elektronisch) in vernetzten Fahrzeugen der nächsten Generation. Die Plattform bietet ein erweitertes Software-Ökosystem mit industrie-erprobten und führenden Komponenten für Bildverarbeitung, Objekterkennung, automatisiertem Parken, erweiterter Sensorverarbeitung und Fahrerüberwachung. Dies gibt Herstellern die Flexibilität, aus verschiedenen Komponenten zu wählen, die von der Plattform unterstützt werden. Darüber hinaus unterstützt die Lösung das gesamte Spektrum von ADAS-Funktionen (Advanced Driver Assistance Systems), angefangen bei NCAP Level-1-Lösungen mit 10 TOPS-Rechenleistung (Tera Operations Per Second) bis hin zu vollständig autonomen Fahrsystemen mit mehr als 700 TOPS.

Es sind insbesondere die 5G-Netze, die für die Transformation des gesamten Transportsektors eine Schlüsselrolle spielen werden. Schnelles 5G hilft zum Beispiel dabei, die zeitkritischen Entscheidungen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs zu ergänzen, da das Auto mit nur geringer Verzögerung auf entfernte IT-Ressourcen zugreifen kann, wie auf lokale Edge-Rechenzentren mit aktuellen Straßenkarten. Die 5G-Konnektivität wird also das autonome Fahren weiter vorantreiben und darüber hinaus den gesamten Verkehrssektor verändern. Bei Qualcomm sind wir gespannt auf die Innovationen, Funktionen und Dienste, die wir künftig erleben werden.

Über den Autor:

Stefan Marxreiter ist Vice President Business Development, Qualcomm CDMA Technologies GmbH. In dieser Funktion leitet er die europäische Geschäftsentwicklung für die Automobilindustrie. Er arbeitet mit wichtigen Automobilherstellern, Tier-1-Lieferanten und anderen Partnern aus dem gesamten Ökosystem zusammen, um die Bereitstellung innovativer Lösungen für die Automobilindustrie zu unterstützen.

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