Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation Chancen und Anforderungen an aktive Sicherheitssysteme im Auto

Autor / Redakteur: Sven Kopetzki, Rolf Brandes* / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation oder Car 2 Car Communication heißt, dass Technologien unterschiedlicher Disziplinen, Wireless LAN und On-Board-Systemezu einem umfassenden und überall verfügbaren Informationsnetz verknüpft werden. Der Fahrer wird frühzeitig über potenzielle Gefahrensituationen in Kenntnis setzt und der Verkehrsfluss optimiert.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Aktive und passive Sicherheitssysteme an Bord von Fahrzeugen sind maßgeblich dafür verantwortlich, dass die Zahlen der Verkehrstoten und Schwerverletzten, trotz gestiegenen Verkehrsaufkommens, in den letzten Jahren deutlich zurückgegangen ist. Doch diese Zahlen können gar nicht niedrig genug sein, um das Thema zu vernachlässigen. Die EU hat deshalb die Initiative mit dem Programm eSafety ergriffen, die Anzahl der Verkehrstoten bis zum Jahr 2010 um 50% zu reduzieren.

In Zukunft werden aktive Sicherheitssysteme dafür sorgen, dass die Zahl der Unfälle weiter drastisch sinkt – und damit auch die Zahl der Verkehrsbehinderungen. Mehr noch: Sie werden dazu beitragen, dass sich unser Verkehr als solcher spürbar verändert. Denn das muss er, wenn auch in Zukunft effiziente Mobilität möglich sein soll, angesichts von immer mehr Fahrzeugen auf unseren Straßen. Technologien unterschiedlicher Disziplinen, Wireless LAN und On-Board-Systeme, werden hierfür zu einem umfassenden und überall verfügbaren Informationsnetz verknüpft, das den Fahrer frühzeitig über potenzielle Gefahrensituationen in Kenntnis setzt und den Verkehrsfluss optimiert: Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation.

Blick in die Zukunft mit Car 2 Car Communication

Die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation wird den Erfassungshorizont des Fahrers erweitern. Er wird frühzeitig informiert, ob sich hinter der nächsten Kurve eine mögliche Gefahr befindet, sei es ein liegen gebliebenes Fahrzeug, das Ende eines Staus oder Aquaplaning. Er kann sozusagen „in die Zukunft“ sehen, erhält relevante Informationen in Echtzeit und ist somit immer besser informiert als ohne Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation.

Die heute in den Fahrzeugen verwendeten Sensoren liefern äußerst hilfreiche Informationen für Fahrerassistenzsysteme, sind aber in ihren Fähigkeiten eingeschränkt. Sie erfassen nur die das jeweilige Fahrzeug direkt betreffenden Einflüsse in unmittelbarer Umgebung. Durch das Verbreiten von Sensordaten kann die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation diese Lücke schließen. Bei der Vernetzung der Sensoren verschiedener Fahrzeuge werden nicht nur Informationen weitergereicht, sondern durch das Zusammenführen auch neue Informationen generiert.

Kostengünstige WLAN-Technik als Basis

Übersicht über die geplante Frequenzzuweisungfür die Farzaug-Fahrzeug-Kommunikation (Archiv: Vogel Business Media)

Als technologische Ausgangsbasis für die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation wurde das kostengünstige WLAN nach IEEE 802.11a ausgewählt. Für die kritischen Sicherheitsanwendungen in Fahrzeugsystemen wurde jedoch ein eigenes Frequenzband im 5,9 GHz Bereich reserviert. Durch die exklusive Nutzung dieser Frequenzen kann ein hoher Standard bezüglich Sicherheit, Übertragungsgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit erreicht werden. Bei der Zusammenstellung der Anforderungen an das Frequenzspektrum wurde zwischen folgenden drei Anwendungsrubriken unterschieden:

  • Kritische Sicherheitsanwendungen,
  • Sicherheit und Verkehrseffizienz,
  • nicht sicherheitsrelevante Komfort- und Entertainment-Anwendungen.

Schnell und günstig ohne Verkehrszentrale

Die Einigung auf eine gemeinsame Datenübertragungsbasis für alle Fahrzeughersteller ist neben der Leistungsfähigkeit eine Grundvoraussetzung. Das Car 2 Car Communication Consortium hat sich zum Ziel gesetzt, ein europaweites System der Fahrzeugkommunikation zu etablieren. Jedes mit einem Car 2 Car Kommunikationssystem ausgestattete Fahrzeug kann zum Sender, Router und Empfänger werden. Es baut eine Ad-hoc-Verbindung auf, sobald sich ein anderes mit entsprechender Technologie ausgestattetes Fahrzeug in seiner Umgebung befindet.

Tritt eine Situation mit Gefahrenpotenzial ein, sendet das betreffende Fahrzeug ein Signal an die Fahrzeuge in seinem Umfeld. Diese empfangen die Information und werden gleichzeitig zu einem Router, d.h. sie geben die Nachricht an andere Fahrzeuge weiter (Multi-Hopping). Dadurch vergrößert sich der Radius, in dem die Information verbreitet werden kann, allerdings abhängig von einem Zeitlimit und der geographischen Lage, um das Gebiet sinnvoll einzugrenzen. Der Fahrer eines empfangenden Fahrzeuges wird über Art und Ort der Gefahr informiert. Eine Verkehrszentrale ist nicht nötig, dies spart wertvolle Zeit und Kosten.

Empfangene Gefahrenmeldungen werden weitergegeben

Bei einem Fahrzeug ist die Warnblinkanlage eingeschaltet oder die Airbags wurden ausgelöst. Das Kommunikationssystem warnt andere ausgestattete Fahrzeuge in der Umgebung vor dieser Gefahrensituation, die diese Meldung ihrerseits weiterleiten (Multi-hopping). So sind nachfolgende Fahrer schon vor Erreichen der potentiellen Gefahrenstelle gewarnt, viel früher als bei konventionellen Methoden oder bei schlechter Sicht.

Sicherheitssysteme an Bord melden mangelnde Haftung der Reifen, Elektronisches Stabilisierungsprogramm (ESP) und Antriebsschlupfregelung (ASR) greifen ein. Sensoren melden dies, der Bordcomputer verarbeitet die Informationen in Bruchteilen von Sekunden, bündelt sie und nutzt sie nicht nur in eigenen Fahrerassistenzsystemen, sondern schickt sie an Fahrzeuge in der Umgebung, deren Fahrer nun ihrerseits frühzeitig reagieren können.

Ans Verkehrsaufkommen angepasster Fahrstil

Das Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssystem unterstützt den Fahrer darin, seinen Fahrstil im eigenen Interesse und dem der anderen dem Verkehrsaufkommen anzupassen. Dies erhöht die Verkehrseffizienz, spart Energie und vermeidet kritische Situationen. Die Fahrer erhalten eine Geschwindigkeits- sowie Abstandsempfehlung, bei der die Fahrspuren optimal zusammen fließen können – reibungslos und möglichst ohne überflüssige Bremsmanöver, die sich ansonsten zu Stop-and-Go-Wellen aufbauen und in bestimmtem Abstand bei folgenden Fahrzeugen zum Stau führen können.

Häufiges Beschleunigen und Abbremsen eines Fahrzeugs erhöht den Kraftstoffbedarf und belastet die Umwelt. Durch die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation steigen Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr. Dies bedeutet gleichzeitig eine deutlich Entlastung der Umwelt durch Energieersparnis und geringeren Schadstoffausstoß.

Hot Spots übertragen Meldungen weiter

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Car-2-Car-Technologie besteht in dem Datenaustausch zwischen Fahrzeugen und sog. Hotspots. Sende- und Empfangseinheiten an Tankstellen, Restaurants, etc können zum Übertragen von Mehrwertdiensten wie z.B. Video-Downloads oder Location Based Services, genutzt werden.

Das Fahrzeugumfeld stellt hohe Anforderungen an das Kommunikationssystem. Fahrzeuggeschwindigkeiten von bis zu 250 km/h lassen nur sehr kurze Übertragungszeiten insbesondere zwischen zwei entgegen kommenden Fahrzeugen zu. Dies führt zu hoch dynamischen Netzen, die mit herkömmlichen stationären Funk-Systemen nicht vergleichbar sind. Metallene Karosserien führen vermehrt zu Reflexionen von Funkwellen. Die Reflexionen überlagern sich und können zu Auslöschungen führen, die schlimmstenfalls zum Informationsverlust führen.

Ebenso muss das System vor äußeren Angriffen wie Hackern geschützt sein (Datensicherheit), damit das System nicht durch Falschinformationen manipulierbar ist.

Car-2-Car-Technik vermeidet Unfälle

Delphi ist ein weltweit tätiger Erstausrüster und beschäftigt sich national und international u.a. mit dem Thema der Fahrzeugsicherheit. Die Car-2-Car-Technik ist ein weiterer Beitrag die Anzahl der Verkehrstoten und Verletzten auf unseren Straßen zu reduzieren bzw. zu vermeiden.

Neben der Hardwareentwicklung des Kommunikationssystems forscht Delphi an Antennensystemen für Fahrzeuge um optimale Sende- und Empfangseigenschaften zu erreichen. Als aktives Mitglied arbeitet Delphi im Car 2 Car Communication Consortium an der Spezifizierung eines europäischen Standards mit.

*Sven Kopetzki und Rolf Brandes sind Mitarbeiter bei der Delphi Deutschland GmbH in Wuppertal.

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