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Datenverbrauch im autonomen Fahrzeug

Wenn Fahrzeuge künftig autonom auf unseren Straßen unterwegs sind, benötigen sie nicht nur Treibstoff in Form von Benzin, Diesel, Strom oder Wasserstoff. Das Auto der Zukunft braucht vor allem Informationen in Form von Live-Daten über sein Umfeld, um sich autonom sicher bewegen zu können. Einen Teil der Daten misst das Auto selbst, den anderen Teil bekommt es über einen Service aus der Cloud, dem elektronischen Horizont. Jede Menge Daten also, die ständig übertragen werden müssen. Das wirft die Frage nach dem benötigten Datenvolumen auf – wird der Verbrauch eines Fahrzeugs zukünftig nicht nur in Litern je 100km gemessen sondern auch in Bits & Bytes je Kilometer?

Als Navigationsanbieter sind wir einer der Vorreiter in der Entwicklung des cloudbasierten elektronischen Horizonts. Aktuell haben wir erste Messungen durchgeführt, um den Datenverbrauch unseres elektronischen Horizonts zu bestimmen und den Automobilherstellern Anhaltspunkte für die zukünftig anfallenden Datenmengen und Kosten zu geben.

Autonomes Fahren lebt von Daten

Autonomes Fahren, das bedeutet Unmengen von Sensordaten aus Radar, Ultraschall, Laser und Kameras, die den Bereich rund um das Auto ständig beobachten, um es korrekt zu lenken. Das bedeutet aber auch exakte Informationen über den Bereich, der mehrere hundert Meter vor dem Auto liegt und von den Sensoren noch gar nicht wahrgenommen werden kann.

Ein Beispiel: Sie fahren auf der Autobahn und stellen den Tempomat auf Tempo 130 ein. Vor Ihnen liegt eine Tagesbaustelle. Über den elektronischen Horizont wird das Fahrzeug über das vor ihm liegende Tempolimit von 80km/h in der Baustelle informiert und beginnt rechtzeitig das Tempo zu reduzieren. Es „segelt“ sozusagen auf die Baustelle zu und reduziert geschickt die Geschwindigkeit, um beim Verkehrsschild ohne Bremsmanöver bei den vorgegebenen 80km/h anzukommen. Ohne den elektronischen Horizont wäre das Auto auf seine Kameras angewiesen, um das plötzliche Tempolimit zu registrieren. Da die Reichweite der optischen Schildererkennung nur wenige Meter beträgt, wäre ein heftiges Bremsmanöver kurz vor der Baustelle die Folge. Eleganter geht es mit dem elektronischen Horizont und Sprit spart man mit dieser vorausschauenden Fahrweise auch.

Wie arbeitet der cloudbasierte elektronische Horizont?

Der elektronische Horizont von infoware bekommt über die Cloud alle Informationen über den vorausliegenden Straßenverlauf: Radius von Kurven, Steigung/Gefälle, Straßenklasse, Tempolimits, Verkehrs-und Wetterdaten, Straßenverhältnisse usw. Das Auto weiß also schon vorher, was kommt, bevor es die Strecke überhaupt einsehen und vermessen kann. Das bedarf hochpräziser Straßengeometrie, mit der das Fahrzeug ständig seine gerade gemessenen Daten abgleichen kann. Fahrbahnränder, Radwege, Leitplanken, Mittellinien oder Spurbegrenzungslinien, all das muss der elektronische Horizont bis ins letzte Detail liefern. Im Falle eines plötzlich auftretenden Hindernisses muss das Fahrzeug ausweichen, da sollte es wissen, ob rechts von ihm eine Betonbegrenzung ist oder weiter vorne ein Brückenpfeiler kommt, auch dann, wenn es diese über seinen Sensoren noch nicht messen kann. Möglichst viele Redundanzen erhöhen dabei die Sicherheit.

Erste Datenverbrauchstests für den Datentransfer aus der Cloud

infoware hat jetzt erste Datenverbrauchstests durchgeführt, um den Autoherstellern einen Anhaltspunkt über die zu erwartenden Datenvolumina zu geben.

Simuliert wurden Autobahn-Strecken und auch innerstädtische Fahrten. Im Test wurden statische ADAS-Straßendaten und dynamische Daten übertragen:

  • Kurvenradien
  • Steigung
  • Aktuelle Verkehrsflussgeschwindigkeiten
  • Functional Road Classes
  • Speedlimits
  • usw.

Das benötigte Datenvolumen lag dabei zwischen 30 kByte/100km (Autobahn) und 227 kByte/100km (Innenstadt). Durch Optimierungen wird sich das übertragene Datenvolumen noch deutlich reduzieren lassen. Gleichzeitig erwarten wir aber die Anforderung nach mehr und höher aufgelösten Daten. Die Zahlen geben deshalb schon einen guten Anhaltspunkt für die zu erwartenden Größenordnungen.

Bei einer Fahrleistung von 30.000km im Jahr werden also zwischen 9 und 68MB pro Jahr übertragen. Das ist nicht viel und es stellt sich die Frage, ob digitale Straßenkarten überhaupt fest im Auto gespeichert werden müssen. Das wäre ein grundsätzlich neuer Ansatz, gehen doch alle Automobilhersteller derzeit noch davon aus, dass eine komplette Karte dauerhaft im Auto gespeichert sein muss. Häufig sind diese Karten bereits veraltet, sobald das Auto zum ersten Mal auf die Straße gelangt. Auch die Fragestellungen rund um inkrementelle Kartenupdates und das Kartenformat NDS könnten dadurch theoretisch obsolet werden. Grund genug, das Thema weiter zu entwickeln und zu analysieren. Es bleibt spannend!

Der elektronische Horizont liefert die Daten, die das Auto selbst mit seinen Sensoren nicht erfassen kann. Diese ergänzen die Autodaten, um möglichst viel Sicherheit zu schaffen:

+ Hochpräzise Kartendaten als Referenzdaten (mit Fahrspurinfos wie Fahrbahnränder, Leitplanken, Betonwände, Fahrrad- oder Fußgängerwege, gestrichelte oder durchgezogene Linien, etc.)

+ Dynamische Daten: Verkehrsdaten, Wetterdaten, Baustellen, etc.

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