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Autonom und connected: Alles für das sicherere, intelligentere Auto

| Autor / Redakteur: Kent Robinett / Benjamin Kirchbeck

Das autonome und intelligente Auto von morgen stellt uns vor zahlreiche Herausforderungen. Kent Robinett, Vice President, Automotive Business Unit, von Maxim Integrated, erklärt worauf es künftig ankommen wird.

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Kent Robinett, Vice President, Automotive Business Unit, erläutert im Maxim-Blog worauf es in Zukunft beim intelligenten Fahrzeug ankommt.
Kent Robinett, Vice President, Automotive Business Unit, erläutert im Maxim-Blog worauf es in Zukunft beim intelligenten Fahrzeug ankommt.
(Bild: Maxim)

Die Straßen werden immer voller, vor allem in den Ballungsräumen. Manchmal bietet die Fahrt ins Büro eine willkommene Gelegenheit für eine Telefonkonferenz, aber in der Regel verbringt man die Zeit im Verkehr nicht besonders produktiv. Das alles wird sich grundlegend ändern, sobald selbstfahrende Autos auf die Straße kommen. Man stelle sich nur diesen Effizienzgewinn vor, wenn man E-Mails checken, recherchieren und Berichte oder andere Projekte bearbeiten kann, während sich das Auto sicher durch den Verkehr bewegt!

Das Testen von autonomen Fahrzeugen ist in verschiedenen Städten auf der ganzen Welt bereits in vollem Gange. Tatsächlich haben General Motors (GM) und Cruise Automation, ein Unternehmen, das im letzten Jahr von GM gekauft wurde, im vergangenen Monat mitgeteilt, sie hätten ein selbstfahrendes Auto entwickelt, das sich für die Massenproduktion eignen würde.

Während GM und Cruise Automation behaupten, dass dies das erste Auto für die Serienproduktion sei, hat Tesla bereits damit begonnen, all seine Elektrofahrzeuge mit Sensorpaketen auszustatten, die das eigenständige Fahren ermöglichen. Chrysler baut derzeit mehrere hundert autonom fahrende Minivans des Modells Pacifica für Waymo (ein zu Alphabet gehörendes Unternehmen mit Schwerpunkt auf selbstfahrenden Fahrzeugen).

Mittlerweile verfügt die neueste Automobilgeneration über fortgeschrittene Fahrerassistenzsysteme (ADAS) mit Funktionen wie Parkassistent, autonomem Bremsen, Fußgängererkennung und Kollisionsvermeidung. Grundlegende Technologien wie verschiedene Sensoren, Kameras und serielle Hochgeschwindigkeitsdatenverbindungen sind für solche Funktionen wesentlich – und sie werden auch weiterhin von Bedeutung sein, da die Branche den vollständig autonomen Fahrzeugen gemäß Stufe 5 näher kommt.

Echtzeit-Entscheidungen benötigen enorme Bandbreiten

Um Echtzeit-Entscheidungen treffen zu können, die dem Fahrzeug vorgeben, wie es zu agieren und reagieren hat, müssen ADAS-Anwendungen in der Lage sein, die Daten mehrerer Kameras und weiterer Sensoren schnell zu erfassen und zu verarbeiten. Kamerasysteme in Fahrzeugen weisen typischerweise sehr hohe Datenraten auf, wie etwa ein Surround-View-System: Jede Kamera hat hier typischerweise einen Videostream mit einer Auflösung von 1280 x 800 Pixeln und einer Bildwiederholrate von 30 fps.

Auch Infotainment-Systeme, die immer mehr hochauflösende Inhalte und Audio- und Videodaten zur Weiterverarbeitung liefern, nutzen diese Kamerasignale. Für die Bereitstellung von Sicherheitsfunktionen haben heute viele moderne Autos bis zu acht Kameras. Die Kombination aus Sicherheits- und Infotainmentsystemen wird dazu führen, dass zukünftige Fahrzeuge mehr als ein Dutzend Kameras, mehrere hochauflösende Displays sowie serielle Verbindungen für die Übertragung aller Daten besitzen.

Nicht zu vergessen die Fahrzeug-zu-Fahrzeug- (V2V-) und Fahrzeug-zu-Umgebung- (V2X-) Kommunikation! Wie schon ADAS- und Infotainment-Systeme benötigen auch V2V-, V2X- und Sensorfusionssysteme serielle Datenübertragungssysteme mit einer großen Bandbreite und hoher Datenintegrität, damit die Fahrzeuge Daten mit anderen teilen und Daten aus der Fahrbahnumgebung gewinnen können, um entsprechend zu agieren.

Laut dem Marktforschungsunternehmen „Strategy Analytics“ soll der Bandbreitenbedarf bis 2020 etwa um das 25fache steigen. Höhere Frame-Raten und Auflösungen werden den Bandbreitenbedarf des Automobils noch zusätzlich erhöhen. Die Erhöhung ist auch erforderlich, um die wachsenden Datenmengen zu bewältigen, die die Online-Aktivitäten im Fahrzeug mit sich bringen werden, zum Beispiel Videostreaming, Online-Konferenzen, Spiele und soziale Medien.

Wenn es um die grundlegende Technologie zur Datenübertragung geht, stellen sich wachsende Herausforderungen hinsichtlich der Bandbreite, Datenintegrität und Verbindungskomplexität sowie den rauen Umgebungsbedingungen im Betrieb. Die Technologie zur seriellen Datenverbindung in der Fahrzeugumgebung muss reibungslos funktionieren, um sehr hohe Geschwindigkeiten, hohe Zuverlässigkeit und die erforderlichen kurzen Latenzzeiten zu ermöglichen.

Ein Ethernet-Backbone ist in den modernen Fahrzeugen weit verbreitet. Diese Verbindung kann Daten 100-mal schneller übertragen als ein CAN-Bus. Ethernet erfordert aber bei Video-Feeds eine Datenkompression; und es ist einfach nicht schnell genug, um die Anforderungen moderner oder zukünftiger Fahrzeuge zu erfüllen. Automobilhersteller müssen im Fahrzeug immer häufiger die Übertragung von Bildern mit Megapixel-Auflösung ermöglichen können und gleichzeitig die hohen Anforderungen an Platz- und Energiebedarf der Kameras erfüllen.

Empowering Automotive Design Innovation

Auf dem internationalen VDI-Kongress ELIV (ELectronics In Vehicles) präsentierte Maxim Integrated unter dem Motto „Empowering Automotive Design Innovation“ Mixed-Signal- und Analoglösungen für das Auto der Zukunft.

Das Design der Fahrzeuge von morgen erfordert Technologien, die mit den steigenden Anforderungen hinsichtlich Sicherheit und Konnektivität Schritt halten. Die leistungsstarken Automotive-ICs von Maxim erfüllen die strengen Qualitäts- und Zuverlässigkeitsstandards, die für die Entwicklung sicherer und intelligenter zukünftiger Fahrzeuge zwingend notwendig sind.

Maxim präsentierte Technologie-Demos in den Bereichen:

• Nächste Generation der Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) SerDes-Technologie: unterstützt hohe Bandbreite, komplexe Vernetzung und stellt die Datenintegrität in zukünftigen Infotainmentsystemen im Fahrzeug und in fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) sicher.

• Remote-Tuner-Architektur: basiert auf einer einzigen Hardwareplattform, bewirkt einen deutlich geringeren Verkabelungsaufwand und ermöglicht ein einfacheres Design der Head-Unit im Fahrzeug bei gleichzeitig verbesserter Radiosignalqualität und Unterstützung weltweiter Radiostandards in Automotive-Anwendungen.

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