Von Sicherheit zur Autonomie: Datenkonnektivität als treibende Kraft

Fahrzeugtechnologien entwickeln sich rasant, und die Aussicht auf autonome Fahrzeuge dominiert häufig die Schlagzeilen. Doch parallel dazu vollzieht sich eine weniger sichtbare Entwicklung: Datenkonnektivität – eine Schlüsseltechnologie für autonome Fahrzeuge – trägt bereits heute wesentlich zu einem sichereren Fahrzeugbetrieb bei, sowohl auf der Straße als auch im Gelände.  

Der Schlüssel zu mehr Sicherheit liegt in der Fähigkeit, große Mengen hochwertiger Daten über eine wachsende Anzahl von Sensoren zu erfassen, diese schnell und präzise zu verarbeiten und die Informationen im gesamten Fahrzeug dorthin zu übertragen, wo sie benötigt werden. Verbesserte Sensorik und leistungsfähigere Datenverarbeitung ermöglichen eine genauere Erfassung der Fahrzeugumgebung. Diese Informationen erleichtern es, Entscheidungen in Echtzeit zu treffen – sowohl für menschliche Fahrer als auch für automatisierte Systeme. 

Der Wandel hin zu autonomen Fahrzeugen vollzieht sich derzeit in Off-Highway-Anwendungen schneller als im Pkw-Bereich. In Anwendungen wie Bergbau oder Landwirtschaft ist das Risiko durch andere Fahrzeuge sehr gering, während der Nutzen autonomer Systeme hoch ist: Zusätzliche Sensoren in Nutzfahrzeugen können deutlich mehr erfassen als ein einzelner menschlicher Bediener – und das ohne Risiken durch andere Fahrzeuge im selben Einsatzbereich.

Mit der Weiterentwicklung fahrzeuginternen Datennetzwerke, die Sensordaten im gesamten Fahrzeug verteilen, und durch KI-gestützte Komponenten, die diese Daten zunehmend besser interpretieren und nutzen, hat sich die Betriebssicherheit so weit erhöht, dass menschliche Bediener in bestimmten Fällen sogar ein zusätzliches Risiko darstellen können. In besonders anspruchsvollen Bergbauumgebungen kann es beispielsweise sicherer sein, ein Fahrzeug autonom zu betreiben, als einen menschlichen Bediener diesen Bedingungen auszusetzen.

In der komplexeren und risikoreicheren Umgebung stark befahrener Straßen ist der vollständig autonome Betrieb hingegen noch weiter entfernt. Dennoch profitieren Fahrer und Passagiere bereits heute von verbesserter Sensorik, schnelleren Datenübertragungen im Fahrzeug und der Fähigkeit, diese Informationen zu überwachen und zu nutzen. Auch wenn Fahrzeuge weiterhin manuell gesteuert werden, erhöhen Funktionen wie Spurhalteassistent, automatisches Bremsen und adaptive Geschwindigkeitsregelung die Sicherheit und den Bedienkomfort. 

Die Vielzahl an Sensoren und das steigende Datenvolumen, die semiautonome Sicherheitsfunktionen ermöglichen, erfordern Fahrzeugarchitekturen, die Informationen in Echtzeit verteilen und verarbeiten können. Die Verarbeitung großer Datenmengen mit hoher Geschwindigkeit ist dabei keine neue Herausforderung. Hersteller begegnen ihr mit zunehmend komplexen Netzwerktopologien, die aus anderen Bereichen wie Rechenzentren und der industriellen Fertigung abgeleitet sind.

Der vergleichsweise einfache, zentralisierte Controller-Area-Network-Standard (CAN) wird zunehmend durch zonale Architekturen ersetzt, die es Automobilherstellern ermöglichen, Funktionen im gesamten Fahrzeug zu verteilen. Dieser Ansatz erlaubt die direkte Übertragung von Hochgeschwindigkeitsdaten zwischen Zonen, Sensoren, Aktoren und leistungsfähigen Recheneinheiten.

Die Datenübertragung innerhalb der Fahrzeugarchitektur erfordert Komponenten, die gegenüber Hitze, Vibrationen, Feuchtigkeit und elektromagnetischen Störungen beständig sind. Auch Automobilhersteller arbeiten unter engen Designvorgaben hinsichtlich Größe, Gewicht und Kosten. Daher entwickeln Komponentenhersteller Lösungen, die hohe Anforderungen an Robustheit und Zuverlässigkeit erfüllen und gleichzeitig montagefreundliche Bauformen bieten. TE Connectivity begegnet den Platzanforderungen für Datenkonnektivitätslösungen auf zwei Arten:  

• • Miniaturisierung von Komponenten, z. B. das koaxiale Miniatur-Steckverbindersystem MATE-AX, das trotz kompakter Abmessungen eine HF-Performance bis 9 GHz ermöglicht
• • Integration mehrerer Funktionen in einer Hybridlösung, z. B. der modulare Hybrid-Datensteckverbinder NET-AX+, der koaxiale Datenübertragung sowie Signal- und Leistungsübertragung in einer einzigen Baugruppe vereint

Neben höherer Sicherheit und zunehmender Autonomie verbessert die Verarbeitung und Nutzung von Daten auch das Nutzungserlebnis von Fahrzeugen in vielerlei Hinsicht. So verändern sich beispielsweise Wartungskonzepte, insbesondere bei Elektrofahrzeugen, bei denen regelmäßige Werkstattbesuche für Maßnahmen wie Ölwechsel entfallen.

Stattdessen informieren Ferndiagnosesysteme Fahrer und Betreiber frühzeitig über potenzielle Probleme, bevor es zu ungeplanten Ausfallzeiten kommt. Gleichzeitig reduziert sich der Aufwand für die Planung routinemäßiger Wartung. Mit anderen Worten: Wartung entwickelt sich von intervallbasierten, routinemäßigen Maßnahmen hin zu vorausschauenden und präventiven Konzepten.

Da immer mehr Fahrzeugsysteme softwaregesteuert sind, ermöglichen Over-the-Air-Updates eine kontinuierliche Verbesserung von Komfort und Benutzerfreundlichkeit für Fahrer und Passagiere. Die Steuerung von Fahrzeugfunktionen per Smartphone sowie Sprachbefehle verändern die Interaktion zwischen Nutzern und Fahrzeug grundlegend. Infotainmentsysteme mit hochauflösender Audiowiedergabe über eine größere Anzahl von Lautsprechern tragen ebenfalls zu einem verbesserten Fahrerlebnis bei.

Neue, datenorientierte Fahrzeugarchitekturen eröffnen Automobilherstellern weiterhin zusätzliche Möglichkeiten, das Fahrerlebnis zu optimieren.

Hersteller treiben die Entwicklung kontinuierlich voran, indem sie Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der Datenübertragung weiter erhöhen – als Grundlage für mehr Fahrzeugsicherheit und neue Funktionalitäten. Mit den jüngsten Veränderungen der Fahrzeugnetzwerkstrukturen und der zunehmenden Verbreitung leistungsfähiger Sensorik werden zusätzliche Funktionen mit jeder neuen Fahrzeuggeneration schneller verfügbar.

Während die Software immer leistungsfähiger wird und die Funktionalitäten zunehmen, ist bei der zugrunde liegenden Netzwerktopologie mit ihren Knoten keine grundlegende Veränderung mehr zu erwarten.  Stattdessen liegt der Fokus darauf, die Leistungsfähigkeit dieser Knoten zu erhöhen und mehr Rechenleistung für die Verarbeitung der stetig wachsenden Datenmengen bereitzustellen.

Ein Beispiel dafür sind Vehicle-to-Everything (V2X)-Funktionen, die die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und anderen vernetzten Systemen ermöglichen und derzeit noch am Anfang stehen. Dies könnte sich jedoch ändern, da die Bereitstellung der dafür erforderlichen Daten zunehmend realisierbar wird. Anwendungen wie die Echtzeit-Flottenoptimierung – also die Steuerung mehrerer Fahrzeuge zur Verbesserung von Routenführung, Kraftstoffverbrauch und Lieferzeiten – könnten sich in diesem Umfeld deutlich schneller entwickeln. Softwaredefinierte und kontinuierlich aktualisierte Fahrzeuge sind bereits am Markt verfügbar und werden voraussichtlich weiter an Bedeutung gewinnen.

Gleichzeitig bleibt die Verbesserung der Sicherheit ein zentrales Ziel. Kurzfristig können Funktionen zur Überwachung der Aufmerksamkeit von Fahrern – etwa durch Analyse von Blinkfrequenz oder Veränderungen bei Lenk-, Beschleunigungs- oder Bremsverhalten – dazu beitragen, sowohl Menschen als auch Fahrzeuge sicher auf Straße, Feld, in Bergwerken oder auf Baustellen zu halten. Langfristig wird diese neue Ära der Fahrzeugkonnektivität so viele Sicherheitsfunktionen hervorbringen, dass menschliche Eingriffe nicht mehr erforderlich sind – und autonome Fahrzeuge zu einer breit akzeptierten, selbstverständlichen Realität werden.