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Kommunikation & Vernetzung – Historie

Kommunikationstechniken für Fahrzeuge in der vernetzten Welt

In Zukunft werden die Fortschritte auf den Gebieten Vernetzung und Kommunikation einen wesentlichen Beitrag zu den Innovationen im Fahrzeug liefern. Vernetzung ist hier nicht nur die Vernetzung der Systeme im Fahrzeug, sondern vor allem die Vernetzung des Fahrzeugs mit der Welt (Connected World).

Dies eröffnet dem Fahrzeug und seinen Nutzern neue Möglichkeiten der Kommunikation und Information sowie innovative neue fahrzeug- und reisespezifische Anwendungen. Beim täglichen Autofahren werden besonders die neuen Möglichkeiten der Navigation in der vernetzten Welt von heute und morgen sichtbar werden.

Diese werden dem Autofahren und auch dem Planen einer Reise eine neue Qualität geben. Vor allem auch deshalb, weil durch intelligente neue Ansätze der Fahrzeugbedienung und Anzeige die Interaktion zwischen Mensch und Fahrzeug intuitiver und einfacher wird.

 

„Vernetzung ist hier nicht nur die Vernetzung der Systeme im Fahrzeug, sondern vor allem die Vernetzung des Fahrzeugs mit der Welt (Connected World).“

Connected World

Im Forschungsschwerpunkt Connected World entwickeln wir Visionen, Strategien und Innovationen für den mobilen Menschen und das Automobil in der vernetzten Welt von morgen.

Das Fahrzeug in der Zukunft ist Bestandteil unserer vernetzten Welt; einer Welt, in der Unterhaltung, Kommunikation, Wissen und persönliche Kontakte überall und jederzeit für jeden Menschen verfügbar sein werden. Alltägliche Gegenstände werden in der Zukunft durch „unsichtbare“ Integration von Mikroelektronik und Sensorik ihre Umgebung erfassen können und mit anderen Gegenständen oder dem Internet kommunizieren können („Ubiquitous Computing“). Dadurch wird der Mensch in allen Lebenslagen durch neue Assistenzsysteme unterstützt werden. Viele der dafür erforderlichen IT-Technologien und Applikationen sind bereits heute durch die Industrien und Konsortien der Kommunikations-, Computer- und Consumer-Elektronik entwickelt und weitere werden unaufhaltsam folgen.

Der Informationsaustausch zwischen dem Fahrzeug und mobilen Geräten (MP3-Musikspieler, Smartphones, intelligente Uhren, Fahrzeugschlüssel etc.) findet bereits heute statt. In Zukunft wird sich auch die Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem Zuhause oder dem Büro etablieren; zwischen Fahrzeugen und Tankstellen, Einkaufszentren, Parkplätzen, Straßen und der Verkehrsinfrastruktur; zwischen Fahrzeugen und dem Kundendienst und sogar der Produktionsumgebung des Automobilherstellers; und letztlich zwischen Fahrzeugen untereinander.

Damit sind die grundsätzlich notwendigen technologischen Voraussetzungen für die Vernetzung des Fahrzeugs und seiner Insassen mit der Welt geschaffen. Hinreichend für die Akzeptanz durch unsere Kunden im Markt ist das aber noch nicht. Wir werden verbesserte oder neue Kundennutzen durch die Anwendung dieser Technologien im Fahrzeug schaffen, und auch die Geschäftsmodelle hier für entwickeln.

Die Herausforderung für die Automobilindustrie besteht darin, dass andere Industrien maßgeblich die Technologien und Standards mit viel stärkeren Ressourcen und wesentlich kürzeren Innovationszyklen treiben.

„Die Herausforderung für die Automobilindustrie besteht darin, dass andere Industrien maßgeblich die Technologien und Standards mit viel stärkeren Ressourcen und wesentlich kürzeren Innovationszyklen treiben.“

Car-to-Home

  1. Kunden verfügen zu Hause zunehmend über drahtlose Datennetze...

    ...wie z.B. WLAN. Mit dem weiteren Anwachsen und einer stärkeren Vernetzung von WLAN Access Points, können Autofahrer in Zukunft ihre Fahrzeuge auf Stellplätzen drahtlos erreichen. Wenn dann auch noch im Auto ein WLAN Zugang integriert ist, dann wird die Vernetzung zwischen zu Hause und dem dort geparktem Auto Realität.

  2. Im Haus sind grundsätzlich zwei Bedienplätze zu unterscheiden:

    Während das Wohnzimmer eher ein Umfeld für Unterhaltung und Entspannung ist, wird das Arbeitszimmer eher für konzentrierte, berufsnahe Tätigkeiten genutzt. Entsprechend wird sich auch das Nutzungsfeld der drahtlosen Kfz-Vernetzung unterscheiden: Im Wohnzimmer über das Fernsehgerät eher ein Easy Mode (z. B. Unterhaltung mit Familie und Freunden, Übertragung von Musik und Hörspielen ins Auto), im Arbeitszimmer über den PC eher ein Serious Mode (z. B. Routenplanung, Fahrtenbuch, Routenstatistiken zur Kfz-Nutzung, Vorbereitung auf künftige Kfz-Fahrten).

  3. Der Bedienplatz vor dem Fernsehgerät im Wohnzimmer...

    ...wird durch die Einführung der Media Center neue Möglichkeiten bieten. Media Center werden von vielen Herstellern angeboten. Sie vernetzen die PC Welt mit der Unterhaltungselektronik im Wohnzimmer (TV, HiFi, Video, Surround-Sound) und bieten viele der Unterhaltungsfunktionen, die vom PC her bekannt sind: Internet-Zugang, MP3 Sammlung, Digitale Fotos, usw. Aber nun in der Form, die dem Einsatz im Wohnzimmer angepasst ist.

Kundennutzen MyCar

MyCar ist die Darstellung des Autos auf einer Webseite, die die Car to Home Funktionen zu Hause erlebbar macht. Damit kann der Benutzer im Wohnzimmer Informationen über den Zustand seines Autos erhalten und direkt Konfigurationen am Auto vornehmen (z. B. Klimaanlage, Fenster, Türen) sowie Infotainment vorbereiten (Musik, Videos, Spiele).

Die Unterhaltung ist ein wesentlicher Bestandteil von MyCar. Dem Benutzer werden die Informations- und Einstellungsmöglichkeiten in einer ansprechenden Form serviert, die er ganz entspannt z.B. vor dem Fernsehgerät konsumieren kann. Im Hinblick auf die Integration in das Windows Media Center sind die Informationen kurzweilig und plakativ aufbereitet. Dabei erfolgt jedoch immer wieder die grundlegende Aufforderung "Tu was!". So werden z. B. im Dienst Strecken Online verschiedene Routen für Kurztrips oder Rundreisen vorgestellt (Route der Romantik, Bier- und Bratwurstroute, etc.), und im Dienst KFZ-Zustand fordert das Auto den Benutzer auf es zu pflegen (Tanken, Wäsche, Inspektion, etc.).

Die folgenden Funktionen sind für MyCar sinnvoll:

  • Audio: MP3, Hörbücher, Filme, Fotos aus der heimischen Sammlung drahtlos (ohne CD oder Memory Stick) ins Auto bringen
  • Fahrzeugzustand: u. a. Tankmenge, Ölstand, Lampencheck, Innen- und Aussentemperatur
  • Strecken auswerten: Über statistische Routen-Daten kann der Kunde ermitteln, wann die beste Abfahrtzeit für den täglichen Weg zur Arbeit ist, und das sogar für jeden einzelnen Wochentag
  • Navigation: Start und Ende einer Fahrt mit Zwischenzielen planen und zum Auto in die Navigation übertragen
  • Fahrtenbuch: Aufbereitung der Fahrzeugnutzung für die steuerliche Anerkennung von Fahrtkosten
  • Spiele: Unterhaltung für die Mitfahrer auf langen Autofahrten

Car-to-X

Ein Kommunikationssystem für viele Anwendungen

Die Volkswagen Konzernforschung arbeitet an einem System, das durch direkte Kommunikation von Fahrzeugen untereinander oder von Fahrzeugen mit fest installierter Infrastruktur eine Vielzahl von Anwendungen ermöglicht:

  • Frühzeitige Information des Fahrers über Verkehrsstörungen und mögliche Hindernisse
  • Kommunikation mit der Verkehrsinfrastruktur
  • Kommunikation mit anderen Verkehrsteilnehmern
  • Verbesserung der Navigation
  • Download von für den Fahrer geeignet aufbereiteten Informationen

Die technologische Basis der Kommunikation ist der Standard IEEE 802.11, welcher aus dem Heim- und Office-Bereich als Wireless LAN bekannt ist. Der Standard wird zur Zeit an die Anforderungen der Automobilindustrie angepasst. Das Kommunikationssystem zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

  • Fahrzeuge bilden spontan ein Ad-Hoc Netzwerk.
  • Weiter entfernte Fahrzeuge werden über Multi-Hop Kommunikation erreicht.
  • Die Fahrzeuge können anhand ihrer geografischen Position adressiert werden - es wird ein positionsbasiertes Routingverfahren verwendet.
  • Sowohl bei sehr hohen Fahrzeugdichten, zum Beispiel bei Staus auf Autobahnen, als auch bei sehr geringen Dichten, zum Beispiel Nachts auf Landstraßen, erreichen die Nachrichten mit hoher Zuverlässigkeit und geringer Latenz ihr Ziel.
  • Durch geeignete Algorithmen wird die nötige Sicherheit gegen unbeabsichtigte oder mutwillige Störungen erreicht.

Ist Wireless LAN überhaupt für den Einsatz in sich schnell bewegenden Fahrzeug geeignet? Die Volkswagen Konzernforschung hat dazu Praxistests durchgeführt und vielversprechende Ergebnisse erzielt: In Abhängigkeit von der abgestrahlten Leistung und dem genutzten Frequenzband lassen sich in ungestörten Umgebungen Reichweiten von über 1000 m erzielen und auch bei Relativgeschwindigkeiten von 200 km/h werden kurze Nachrichten noch zuverlässig übertragen.

Die Volkswagen Konzernforschung hat mehrere Versuchsfahrzeuge mit einem Car-to-X System ausgestattet. Bei diesen Prototypen sind folgende Anwendungen erprobt:

  • Information über die Position von Fahrzeugen mit eingeschaltetem Warnblinker
  • Glätteinformation auf Basis eines ESP-, ABS- oder ASR-Eingriffs
  • Einfache Abstandsinformation zu vorausfahrenden Fahrzeugen
  • Aufbau einer Sprachverbindung zu einem anderen Fahrzeug

Außerdem können vom Besitzer autorisierte Nutzer nach Eingabe ihres Benutzernamens und Passwortes mit einem normalen PDA oder Notebook über einen Webbrowser auf das Fahrzeug zugreifen und zum Beispiel den Status der Zentralverriegelung oder den Tankfüllstand abfragen.

Die Kommunikation mit Infrastruktur ermöglicht beispielsweise den Empfang von Informationen über Ampelzustände, von Verkehrszeichen oder über freie Parkplätze. Die nötige Infrastruktur muss allerdings noch geschaffen werden. Voraussetzung für alle Anwendungen sind herstellerübergreifende, standardisierte Protokolle. Die Konzernforschung steht im Bereich der Car-to-X Kommunikation in enger Kooperation mit anderen Automobilherstellern und Zulieferern. Sie ist unter anderem im Car-to-Car Communication Consortium im BMBF Förderprojekt NOW: Network on Wheels und in der EU Initiative COMeSafety aktiv.

„Die Konzernforschung steht im Bereich der Car-to-X Kommunikation in enger Kooperation mit anderen Automobilherstellern und Zulieferern. Sie ist unter anderem im Car-to-Car Communication Consortium im BMBF Förderprojekt NOW: Network on Wheels und in der EU Initiative COMeSafety aktiv.“

Biometrische Fahreridentifizierung

Mehr Sicherheit und Komfort, besserer Diebstahlschutz

„Guten Morgen, Anke. Du bist berechtigt, dieses Auto zu fahren, alle Systeme sind freigegeben.“ So meldet sich der Lautsprecher kurz nachdem die Besitzerin in ihren Golf eingestiegen ist. Klingt verdächtig nach Zukunftsmusik – aber nicht bei Volkswagen. Denn hier sind die Entwicklungsingenieure schon weit fortgeschritten auf dem Weg zu einer zuverlässigen automatischen Fahreridentifizierung.

Fahrkomfort und Fahrsicherheit steigen mit der permanenten Weiterentwicklung von Fahrerassistenz und -informationssystemen. Dazu erfassen Kameras und Sensoren bisher vor allem das nähere und weitere Umfeld des Fahrzeugs. Anders sieht das aus bei der automatischen Fahreridentifizierung. Hier richtet sich das „Augenmerk“ der Kameras und Sensoren auf den Innenraum und speziell auf den Platz hinter dem Lenkrad. Heraus kommen letztlich deutliche Fortschritte bei der Sicherheit, beim Komfort und beim Diebstahlschutz.

Das kann das System …

Die Fahreridentifizierung optimiert die Einstellungen der aktiven Fahrerassistenz- und Unfallvermeidungssysteme des Autos speziell für die erkannte Person. Beispielsweise können für Fahranfänger bei Bedarf bestimmte Einschränkungen vorgegeben werden. Sogar unterschiedliche Fahrstile können die eingebauten Unfallvermeidungs- und Assistenzsysteme mithilfe des hinterlegten Profils berücksichtigen.

Sitz und Rückenlehne bewegen sich unmittelbar nach dem Einstieg exakt in die Position, die für die erkannte Person gespeichert ist. Selbstverständlich werden auch Kopfstützen sowie Innen- und Außenspiegel automatisch an Sitzposition und Körpergröße angepasst. Das Thema Sicherheit steht bei solchen Hilfen zwar im Vordergrund, das Plus an Komfort ist aber auch nicht zu verachten. Auch die personalisierte Voreinstellung von Navigation, Fahrerinformationssystemen und Multimedia-Geräten gehört zum selbstverständlichen Leistungsumfang der Fahreridentifizierung.

Dritter großer Vorteil ist der Diebstahlschutz. Wenn das System die Person auf dem Fahrersitz nicht erkennt, schickt es eine Nachricht auf das Mobiltelefon des Besitzers. Der hat dann mehrere Möglichkeiten: Er kann das Fahrzeug per „Fernsteuerung“ blockieren oder die Nutzung im Einzelfall erlauben. Oder die Polizei alarmieren.

… und so funktioniert es

Eine Infrarotkamera erfasst das Gesicht der eingestiegenen Person und leitet die erfassten Merkmale an das „Gehirn“ der Fahreridentifizierung weiter. Sogar Rückschlüsse auf Alter, Geschlecht und – dank zusätzlicher Sensoren – Gewicht der Person sind möglich. Das System vergleicht in Sekundenbruchteilen den erfassten Datensatz mit den Merkmalen aller im System gespeicherten Personen. Ist die erkannte Person fahrberechtigt, wird der Start freigegeben. Wenn nicht … siehe oben.

Noch ist das System nicht reif für die Serie. Derzeit arbeiten die Entwickler an Methoden der Lebend-Erkennung. Schließlich muss es auch darum gehen, das biometrische System vor Täuschungsversuchen, beispielsweise mit Bildern, Puppen oder Masken, zu schützen. Zuverlässigkeit gehört schließlich zu den herausragenden Merkmalen der Volkswagen-Produktpalette. Die biometrische Fahreridentifizierung wird da keine Ausnahme machen.

Dieses Thema ist Bestandteil der Volkswagen Konzernforschung, um die Machbarkeit zu studieren und nicht Serienumfang, bzw. ist derzeit kein Einsatz in Serie geplant.