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Autonomes Fahren

Die Mobilität der Zukunft ist emissionsfrei, nahtlos vernetzt und besitzt die Fähigkeit - wenn gewünscht - auch vollkommen autonomes Fahren zu ermöglichen.

Die unterschiedlichen Stufen des Automatisierten Fahrens sind seit Januar 2014 in der Norm SAE J3016 beschrieben. Die Klassifizierung erfolgt in sechs Stufen.
Alle heute für den öffentlichen Straßenverkehr zugelassenen Fahrzeuge beherrschen maximal die Stufe 2.

Die technische Beschreibung dieser sechs Stufen sagt aber noch nichts über die Zulassungsfähigkeit dieser Systeme aus.

Der größte Sprung in der Entwicklung und Absicherung ist beim Übergang von Level 2 auf 3 und höhere Stufen zu meistern.

Dabei wird die Aufgabe der permanenten Umgebungsbeobachtung vom Fahrer an das "System" Fahrzeug übergeben und beim Erreichen von Systemgrenzen bis zu Level 3 als Rückfallebene wieder zurück an den Fahrer.

Der Übergang von Level 2 (Teilautomatisierung) zu Level 3 (Bedingte Automatisierung) hin zu Level 4 (Hochautomatisierung) oder bis Level 5 (Vollautomatisierung) ist ein "game changer" in der Komplexität, Entwicklung und Absicherung dieser Systeme.

Die ersten Fahrzeuge mit Level 3 Fähigkeiten dürften ab 2018 auf den Markt kommen.
Zur Überwachung des Umfeldes (aber auch des Fahrers) ist eine Vielzahl an unterschiedlichen Sensoren erforderlich. Diese basieren auf verschiedenen physikalischen Prinzipien (z.B. Kamera, Radar, Laser, Ultraschall) und liefern ihre Daten an eine sog. "Zentrale Sensor Fusion". Dieser Fusion kommt eine Schlüsselrolle zu. Je genauer die Ergebnisse daraus sind umso präziser können die Funktionen des automatisierten Fahrens erfolgen.

Im Übergang zu Level 3 Fahrzeugen (und höher) kommt auch der gesamten Definition und Auslegung der Funktionalen Sicherheit (ASIL-Level A-D) eine sehr große Bedeutung zu.
Die komplette Systemebene ist entsprechend zu betrachten und diesbzgl. auszulegen.
Sowohl Sensorik, Aktuatorik, Recheneinheiten bis hin zur Leitungsverlegung und Stromversorgung sind redundant und diversitär zu dimensionieren.

Die permanente Überwachung des Umfeldes, die Verarbeitung dieser Daten sowie alle blitzschnell zu treffenden Entscheidungen, erfordern eine neue Ära von Supercomputern im Fahrzeug. Mehrere sog. SOC's (System on Chip) sind dabei miteinander typischerweise über Gigabit-Ethernet vernetzt. Dies erklärt auch warum die großen Firmen der Chipindustrie zu entscheidenden Playern bei der Entwicklung des automatisierten Fahrens geworden sind.

Spätestens ab dem Level 4 ist als weiterer "Sensor" eine hochgenaue digitale Karte der Umgebung erforderlich. Hierin ist ein Grund zu finden warum für die Automobilindustrie der Erwerb von HERE so bedeutungsvoll ist.

Zwei weiteren Technologien kommt in der Systembeherrschung eine Schlüsselrolle zu.

Zum einen ist es die Integrations- und Safetyplattform. Die Vielzahl an Softwaremodulen zu entwickeln, simulieren, testen und zu integrieren - die oftmals von unterschiedlichen Partnern entwickelt werden - und ihnen auch garantierte Ablaufzeiten im Gesamtverband bereitzustellen, ist ein Aspekt und eine Herausforderung, die erst richtig in der harten Serienumsetzung vollends zum tragen kommt.

Zum anderen ist es die Simulation und Absicherung dieser automatisierten Fahrzeuge. Zwar kommt der realen Erprobung auch in Zukunft eine große Bedeutung zu, die vollständige Absicherung aller möglichen Szenarien kann aber unmöglich mehr rein auf "Hardwarebasis" erfolgen.
Für die Zulassungsfähigkeit ist es u.a. erforderlich eine extrem hohe Anzahl an Testläufen mit real eingefahrenen Umgebungsdaten virtuell abzubilden. Für Level 3 Systeme spricht man hier von ca. 100.000 km, bei Level 4 Systemen gar bis zu 240 Mio km die per Simulation fehlerfrei durchfahren werden müssen.
Das erfordert eine Software-in-the-loop (SIL) Testumgebung die in der Lage sein muß riesige Datenmengen (hunderte von Peta-Byte) in Hyper-Echtzeit zu verarbeiten und zu speichern.
Nur so ist es möglich Änderungen an der Hardware und Software im Gesamtverbund in endlicher und akzeptabler Zeit abzusichern.

Die erforderlichen Technologien zu beherrschen, die für die Gestaltung, Definition, Entwicklung und Absicherung des automatisierten Fahrens erforderlich sind, ist eine Mammutaufgabe.
Kein OEM, Tier 1 oder Technologie-Unternehmen kann dies auf Dauer sinnvoll alleine stemmen.
Daher bilden sich gerade auf diesem Gebiet Allianzen und Partnerschaften die bis vor kurzem noch undenkbar schienen.

Zusammen mit meiner Mannschaft bei Audi haben wir auf all diesen Technologiefeldern in den letzten Jahren Pionierarbeit geleistet.

Besonders eng und intensiv war bei der Umsetzung dieser Schlüsseltechnologien die Zusammenarbeit mit der Firma TTTech Computertechnik AG (siehe auch TTTech.com) mit Sitz in Wien, die ich über viele Jahre auch als stellvertretender Vorsitzender des Aufsichtsrates begleiten durfte und auch weiterhin ganz intensiv begleiten werde.

Dementsprechend groß ist auch hier mein Wissen, meine Erfahrung und mein Netzwerk.
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