Mit WLAN, IP und Ethernet zieht immer mehr Computertechnik ins Auto ein

Die Statistik spricht eine deutliche Sprache: Von 1970 bis 2006 ging die Zahl der Verkehrstoten in Deutschland von über 20.000 auf rund 5.000 zurück. Neben dem verbesserten Rettungswesen ist hierfür vor allem eine Tatsache verantwortlich: Die Autos werden immer sicherer. Die Zahl der Unfälle ist jedoch im gleichen Zeitraum sogar gestiegen. BMW arbeitet daher an verschiedenen Systemen, die die Sicherheit weiter erhöhen sollen. Nun präsentierten uns die Münchner gleich ein ganzes Portfolio von Innovationen. Wir konnten die Prototypen sogar schon im Auto erleben.

Kurveninfo gegen Schleuderunfälle
42 Prozent der Verkehrstoten und 20 Prozent der Verletzten werden Opfer eines Unfalls, bei dem das Auto ins Schleudern geraten ist. Eine Ursache hierfür ist, dass der Fahrer insbesondere auf der Landstraße von einer engen Kurve überrascht wird. Deshalb entwickelt BMW ein Kurveninformationssystem. Es setzt ein Navigationssystem voraus, das die Kurvenradien zur Verfügung stellt. Der Fahrer stellt in drei Stufen ein, welche Kurvengeschwindigkeit er noch akzeptabel findet. Ist das dann gefahrene Tempo für die vorausliegende Kurve zu hoch, bekommt er eine Warnung über ein Head-Up-Display. Je schneller der Fahrer unterwegs ist, desto weiter blickt das System für ihn voraus. Das System arbeitet bereits gut, wie wir uns auf einer Testfahrt überzeugen konnten.

Kleine Fehler
Allerdings kann es wie bei der Routenführung durch marktübliche Navigationssysteme zu kleinen Fehlern kommen. Biegt man zum Beispiel auf eine Straße ab, die noch eine Weile fast parallel zur vorigen Route läuft, so glaubt das Navigationssystem meist, noch auf der ursprünglichen Straße zu sein. In diesem Fall können auch die Kurvenwarnungen nicht korrekt sein. Abhilfe könnte hier nur eine größere Genauigkeit bei der Positionsbestimmung schaffen – durch mehr Satelliten oder bessere GPS-Empfänger. Ein zweites Problem stellt das Kartenmaterial dar. Navteq als Kartenlieferant für die BMW-Navigationssysteme will in nächster Zeit entsprechende Daten mit genauen Kurvenradien zur Verfügung stellen.

Warnung vor Geisterfahrern
Die zweithäufigste Ursache für Verkehrstote sind Unfälle im Längsverkehr, also frontale Zusammenstöße zum Beispiel beim Überholen sowie Auffahrunfälle. Ein Teil dieser Crashs geht auf Geisterfahrer zurück. Um solche Falschfahrer zu stoppen und die anderen Verkehrsteilnehmer zu warnen, entwickelt BMW eine Geisterfahrerinformation. Auch dieses System basiert auf einem Navigationssystem. Aufgrund der GPS-Daten erkennt der Assistent, wenn der Fahrer in die falsche Richtung in eine Straße einfährt. Denkbar ist auch die Ergänzung durch eine Verkehrszeichenerkennung. Ist die Gefahr vom System erkannt, wird der Falschfahrer akustisch und optisch gewarnt. Darüber hinaus werden über eine Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation (Car2Car-Kommunikation) Autos gewarnt, die von dem Geisterfahrer gefährdet werden. Bei dem Forschungsprototyp, mit dem wir unterwegs waren, wurde der Falschfahrer als Symbol im Navigationsdisplay dargestellt. Die Frequenz der akustischen und visuellen Warnhinweise könnte in drei Stufen gestaffelt werden: Von ,Geisterfahrer ist in der Umgebung" bis zu ,Geisterfahrer direkt voraus."

Falschfahrer: Drei Warnstufen
Der Car2Car-Kommunikationskanal ist schnell, aber mit derzeit maximal 600 Meter Reichweite nur für kurze Distanzen geeignet. Für mehr Voraussicht bei der Geisterfahrerinformation wäre ein Fahrzeug-Infrastruktur-Kanal (Car2Infrastructure) geeigneter: Das Fahrzeug würde die Geisterfahrerinformation an ein Servicezentrum schicken, das diese dann an alle Fahrzeuge weiterleitet. Das Servicezentrum kann darüber hinaus direkt die Polizei und die Verkehrsfunksender informieren.

Risiko Nummer 3: Kreuzungsunfall
Das dritthäufigste Unfallszenario bezüglich der Verkehrstoten ist der Kreuzungsunfall. Hier helfen zwei innovative Assistenzsysteme, die BMW derzeit entwickelt. Der so genannte Ampelassistent gehört zur Car2X-Kommunikation, denn dabei kommuniziert ein WLAN-Chip in der Ampel mit dem Fahrzeug. Die WLAN-Technik (Wireless Local Area Network) ist eine aus der Internetwelt bekannte, drahtlose Übertragungsmethode mit geringer Reichweite.

Ampel an Fahrzeug: ,Ich bin grün"
Dabei ruft die Ampel gewissermaßen: ,Ich bin grün, schalte aber in drei Sekunden auf Gelb um. Die Haltelinie liegt drei Meter vor mir." Bei dem Prototypen, mit dem wir unterwegs waren, wurde der Fahrer auf zwei unterschiedliche Weisen informiert beziehungsweise gewarnt. Der Bereich von null bis 50 km/h wurde im Tacho rot gefärbt, um dem Fahrer mitzuteilen, dass er die Grünphase nicht mehr erreicht, wenn er 50 km/h oder weniger fährt. Der Bereich darüber war grün gefärbt. Entsteht die Gefahr einer Rotlichtmissachtung, erhält der Fahrer zusätzlich eine Warnung in Form einer roten Ampel. Der Ampelassistent könnte schon in wenigen Jahren eingeführt werden. Zunächst könnten Ampeln an Unfallschwerpunkten mit WLAN-Technik ausgestattet werden, was wohl nicht mehr als ein paar Hundert Euro kosten dürfte. Die ersten Geräte, die die Ampel-Informationen verarbeiten könnten, würden wohl nicht lange auf sich warten lassen.

Fahrzeug an Fahrzeug: ,Achtung, ich komme"
Ein weiteres Hilfssystem zur Vermeidung von Kreuzungsunfällen ist der so genannte Querverkehrsassistent. Er sammelt mittels Car2Car-Kommunikation via WLAN-Technologie Informationen über das aktuelle Verkehrsumfeld und tauscht diese mit anderen Fahrzeugen aus. Gewissermaßen so, als rufe ein Auto dem anderen zu: ,Achtung, ich komme mit 60 km/h von rechts." Daraus errechnet das eigene Fahrzeug dann, ob eine Kollision droht. So erkennt der Querverkehrsassistent beispielsweise ein Fahrzeug, das sich der Kreuzung nähert, auch wenn es für den Fahrer wegen verdeckter Sicht noch nicht zu erkennen ist.

Warnung vor Kollision
Der Fahrer kann damit quasi um die Ecke und ein Stück weit in die Zukunft blicken. Sollte die Gefahr einer Kollision bestehen, wird der Fahrer über optische und akustische Signale sowie durch sanftes Verzögern gewarnt. Wenn es dem Fahrer nicht mehr möglich sein sollte, die Situation durch eine eigene Reaktion zu entschärfen, kann der Assistent auch bremsvorbereitend und -unterstützend eingreifen. Besonders gefährlich ist die Kollision zwischen Auto und Motorrad. Der Querverkehrsassistent ist auch für die Kommunikation zwischen diesen Verkehrsteilnehmern gerüstet. Zusätzlich wird hier auch das vorfahrtsberechtigte Motorrad aktiv: Es schaltet Licht und Blinker an und betätigt die Hupe, um besser wahrgenommen zu werden.

Nicht vor 2010
Vor der Einführung eines Querverkehrsassistenten ist eine möglichst gute Durchdringung des Automarkts mit WLAN-Chips nötig. Deshalb dürfte bis zur Einführung noch viel Zeit vergehen – vor 2010 wird sich da wohl nichts tun. Außerdem basiert auch dieses System auf Navigationsdaten. Außer der Position der Kreuzung muss diesem auch die Ausstattung mit Ampeln bekannt sein. Ampeln werden derzeit von Navigationssystemen nicht berücksichtigt, doch das soll sich in den nächsten Jahren ändern.

Fußgänger auf der Fahrbahn
Die vierthäufigste Unfallart bei den Crashs mit Todesfolge sind so genannte Überschreitungsunfälle. Das sind Unfälle, bei denen ein Fußgänger, der die Fahrbahn überquert, vom Fahrzeug erfasst wird. In Japan stellt dieser Unfalltyp sogar die allerhäufigste Art tödlicher Unfälle dar. Hier könnte neben dem bei BMW bereits angebotenen Nachtsichtgerät ein neues Sicherheitssystem helfen. Es soll bevorstehende Kollisionen mit Fußgängern erkennen.

Der siebte Sinn
Um die Gefahr vorherzusehen, braucht das System verschiedene Sensoren: eine Infrarotkamera, einen Radar und einen Laserscanner. Aufgrund der verschiedenen Eigenschaften der Sensoren kann das System zwischen Fußgängern, Fahrzeugen und weniger gefährlichen Objekten wie zum Beispiel Pappschachteln unterscheiden. Zum Beispiel kann eine Infrarotkamera warme Objekte wie Fußgänger, Radfahrer oder Tiere besonders gut erfassen. Dagegen erscheinen relativ kalte Objekte wie Autos eher im Radar- und Laser-,Bild". Ist das Objekt und seine Gefährlichkeit erkannt, berechnet das System, ob der Fahrer die Kollision noch vermeiden kann. Wichtig ist dabei auch die Bewegungsrichtung. So bedeutet ein Kind, das gerade zwischen zwei Autos verschwindet, keine so große Gefahr wie eines, das gerade zwischen diesen auf die Fahrbahn hinausläuft. Deshalb müssen mehrere Sensorbilder miteinander verglichen werden. Ist die Situation gefährlich, könnten Warnungen ausgegeben werden. Darüber hinaus könnte das System den Wagen bremsen.

Künftiges Bordnetz mit Ethernet plus IP
Die Unmenge von Daten, die durch die vielen Sensoren entsteht, muss im Auto in Echtzeit verarbeitet und weitergeleitet werden. Hinzu kommen noch gewaltige Datenmengen von den in Zukunft immer mächtigeren Multimediasystemen. Um solche Datenmengen im Auto mit ausreichender Geschwindigkeit weiterleiten zu können, reichen die heute eingesetzten Lösungen nicht mehr aus. Außerdem hat sich durch die heute verwendeten Systeme eine Sprachvielfalt ergeben. Um die Datenmenge zu transportieren, arbeiten derzeit bis zu fünf unterschiedliche Bussysteme wie CAN, LIN, MOST und FlexRay nebeneinander. Jedes dieser Bussysteme spricht eine eigene automobile Sprache. Eine Standardsprache für alle könnte diese babylonischen Verhältnisse entwirren. Aus diesen beiden Gründen – zu geringe Bandbreite und Sprachvielfalt – forscht BMW an einem neuen Bordnetz auf Basis von Ethernet-Technik. Über dieses Netzwerk könnten sich die verschiedenen Sensoren, Multimediageräte und Ähnliches via IP (Internet Protocol) unterhalten. Ethernet und IP sind von der Internet- und Netzwerktechnik her bekannt und haben den Vorteil, dass sie Industriestandards darstellen. Außerdem sind sie flexibel. So kann zum Beispiel auch ein Bluetooth-Telefon leicht in ein IP-Netzwerk eingebunden werden.

Plug and play
Mit dem Bordnetz der Zukunft könnten auch die jeweils neuesten Entwicklungen wie Blue Ray, HDTV, IPTV, IP-Radio und mehr einfach per Plug and play genutzt werden. Spezielle Steckverbindungen etwa für eine Rückfahrkamera würden kein Problem mehr darstellen. Auch die Werkstatt könnte neue Steuergeräte leichter integrieren. Auch Einblicke in das Bordnetz und die Steuergeräte des Fahrzeugs sind für die Insassen und den Service viel leichter. Bei einer Panne könnte ein Techniker vom Servicecenter aus einfach die wichtigsten Parameter des liegen gebliebenen Fahrzeugs abrufen und so die Situation besser einschätzen. Nicht alle Anwendungen müssten fest im Fahrzeug verbaut werden, da das auf IP basierende Bordnetz die Brücke zum weltumspannenden Internet schlägt. Auch wäre es denkbar, MP3-Musik über das Internet anzuhören oder Videos aus dem Internet herunterzuladen und auf den Rücksitzen abzuspielen. Dass die IP-Technologie viel Potenzial hat, hat man auch in der Avionik erkannt: Das Bordnetz des Airbus A380 basiert auf dieser Technik.

Fazit: Schöne neue Welt
Automobil- und Computertechnik wachsen immer mehr zusammen. Das von BMW vorgeschlagene Ethernet-IP-Bordnetz ist ein Beispiel dafür. Auch die Grundlage der Car2Car-Kommunikation – die WLAN-Technik – stammt aus der Computerwelt. Die Bilderkennung spielt ebenfalls eine Rolle, wenn die Sensordaten interpretiert werden müssen. Viele der von BMW nun vorgestellten Systeme setzen darüber hinaus ein Navigationssystem voraus. So könnten diese Innovationen nebenbei helfen, den Absatz von Einbau-Navigationssystemen zu fördern. Aber vor allem werden die Technikfinessen dabei helfen, die Zahl der Unfälle zu verringern.

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