In-Vehicle-Computing Mobil im Automobil

Die wachsende Verbreitung vernetzter Geräte und der Trend zum BYOD (Bring Your Own Device) im kommerziellen Bereich haben zur Folge, dass diese Technik aus dem modernen Leben heute nicht mehr wegzudenken ist. Es verwundert somit auch nicht, dass eine wachsende Nachfrage besteht, auch Kraftfahrzeuge besser zu vernetzen. Da bietet es sich an, die Möglichkeiten des vorhandenen In-Vehicle-Computing besser auszuschöpfen.

Smartphones können inzwischen per Bluetooth reibungslos mit den Infotainment-Systemen im Auto verbunden werden, beispielsweise zum Vorlesen von Textnachrichten oder für die Freisprecheinrichtung. Einige Systeme ermöglichen es dem Auto auch, das Mobiltelefon als Datenmodem zu nutzen, um beispielsweise aktuelle Informationen über die Verkehrslage oder POIs (Points of Interest) abzurufen. Diese bidirektionale Verbindung ist selbstverständlich nur der Anfang, und es stellt sich die Frage, wie kommerzielle und industrielle Nutzer die Möglichkeiten des In-Vehicle-Computings bestmöglich ausschöpfen können.

Dabei stehen wirtschaftliche Aspekte und Umweltschutz-Erwägungen im Mittelpunkt. Immerhin lassen sich durch Fahrstreckenoptimierung und umweltbewusste Fahrweise nicht nur die CO2-Emissionen senken, sondern es werden auch Zeit und Kosten gespart. Die Technik kommt außerdem für Flottenverwaltungssysteme zum Einsatz, wobei mithilfe von GPS Positionsdaten aufgenommen werden, die entweder über eine Mobiltelefonverbindung die Echtzeitverfolgung ermöglichen oder für die spätere Auswertung gespeichert werden. Die komplexeren Systeme erfordern eine zuverlässige Backhaul-Verbindung, vorzugsweise realisiert über das Mobilfunknetz. Sie werden deshalb meist von einem auf diese Lösungen spezialisierten Service-Provider angeboten, der das Design und die Produktion der zugehörigen Hardware entweder selbst übernimmt oder spezielle ODMs unter Vertrag hat.

Geschlossene Systeme

Um der wachsenden Nachfrage nach In-Vehicle-Computing gerecht zu werden, spezialisieren sich einige Unternehmen auf die Entwicklung von Black-Box-Computern, die für den Festeinbau im Fahrzeug vorgesehen und permanent an dessen Stromversorgung angeschlossen sind. Diese Lösung bietet eine Reihe klarer Vorteile: Autos lassen sich hiermit relativ einfach mit Rechenleistung ausstatten, und für die Stromversorgung kann auf das Bordnetz des Fahrzeugs zurückgegriffen werden. Systeme dieser Art nutzen stets irgendeine Art von modularem Design und sind im Prinzip nichts anderes als miniaturisierte Desktop-PCs, die entweder unter einer Windows-Version oder unter einem quelloffenen Betriebssystem wie Linux beziehungsweise Android laufen. Zweifellos bieten diese Systeme ein sinnvolles Maß an Performance und Komfort, aber sie lösen nicht unbedingt das Problem, mit der technischen Entwicklung Schritt zu halten. Die Lebensdauer und die Upgradezyklen von Computerhardware sind nämlich bedeutend kürzer als die Nutzungsdauer eines gewerblich eingesetzten Fahrzeugs. Der installierte Computer veraltet somit recht schnell, und es ist kaum möglich, die Software zu aktualisieren und mit neuen Funktionen auszustatten.

Um das Problem der Upgradefähigkeit zu lösen, wurde mit den »Vehicle Mount Terminals« (VMTs) eine neue Art von In-Vehicle-Computern geschaffen, die zur Produktivitäts- und Effizienzsteigerung dienen (siehe unten »Effizienzsteigerung durch Bordcomputer«). Ähnlich wie bei den Black-Box-Computern handelt es sich bei den VMTs oft um PC-basierte, unter einem Betriebssystem wie Windows Embedded oder Linux laufende Plattformen. CPU, Speicher, Stromversorgung, 3G-Konnektivität und weitere Funktionen sind bei ihnen jedoch mit dem Display und dem Touchscreen zu einer einzigen, mobilen Einheit verbunden, die Ähnlichkeit mit einem Tablet-PC hat (Bild 1). Gemäß den Wünschen des jeweiligen Kunden lassen sich diese Systeme beispielsweise über eine CAN-Schnittstelle mit der Bordelektronik des Fahrzeugs verbinden, sodass Betreiber und Hersteller auch Zugriff auf die Fahrzeugdaten bekommen. Da das VMT mobil und nicht fest in das Fahrzeug eingebaut ist, lässt es sich problemlos upgraden, sobald neue, leistungsfähigere Hardware verfügbar ist. Diese Mobilität erleichtert auch die Wartung erheblich, was ein entscheidender Faktor für kommerzielle Nutzer ist. Diese Art von In-Vehicle-Computern stellt insgesamt völlig andere Anforderungen.

Hardware-Optionen für VMTs

Ein wichtiger Aspekt in diesem Bereich ist das Design. Für kommerzielle Nutzer mit dem Wunsch, mobile Rechner in ihre Flotte gewerblich genutzter Fahrzeuge zu integrieren, waren In-Vehicle-PCs der beschriebenen Art eine Zeitlang die einzige Option. Die Einführung von Smartphones und Tablet-Computern aber hatte weitreichende Auswirkungen auf jeden Aspekt der Computertechnik. Aufgrund der Fähigkeiten der Mobilgerätetechnologie stellen immer mehr Nutzer infrage, ob sie noch einen konventionellen Desktop-PC brauchen, und auch auf dem aufstrebenden Markt für In-Vehicle-PCs beginnt man sich diese Frage zu stellen.

Es ist klar, welche Chancen sich hier bieten. Es bringt aber durchaus Herausforderungen mit sich, die Technik so zu miniaturisieren, dass sie wirklich mobil wird und sich ein Festeinbau erübrigt. Das Format ist von entscheidender Bedeutung, denn speziell im Führerhaus eines Nutzfahrzeugs ist der Einbauraum für ein VMT denkbar knapp. Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt ist die Robustheit: Consumer-Tablets verkraften nicht die rauen Einsatzbedingungen in Nutzfahrzeugen, aber genau diese Art von Fahrzeug könnte am meisten vom In-Vehicle-Computing profitieren. Für raue Umgebungsbedingungen ausgelegte, Tablet-ähnliche PCs wären hier wünschenswert. Sie sind jedoch nicht so gut verfügbar wie Geräte im Format kleiner Desktop-Rechner. Einige Hersteller, die sich auf das Design und die Produktion robuster Mobilcomputer spezialisiert haben, treten jedoch mit interessanten Lösungen auf den Plan.

Im Idealfall sollte ein robustes, mobiles PC/VMT-Produkt für den In-Vehicle-Markt die besten Eigenschaften beider Geräte verbinden – als ein leistungsstarker mobiler Computer, der in Bezug auf die Benutzeroberfläche und die Anmutung mit einem modernen Tablet vergleichbar ist, gleichzeitig aber mit den rauen Umgebungsbedingungen fertig wird, denen Nutzfahrzeuge häufig ausgesetzt sind. Existierende Techniken anzupassen, greift hier eindeutig zu kurz. Stattdessen ist für Konstruktion und Herstellung ein spezieller Ansatz erforderlich.

Ein zentraler Aspekt des Designs besteht darin, den verfügbaren Einbauraum maximal zu nutzen und dabei aktuellste Technik zu bieten, beispielsweise in Gestalt eines 10-Zoll-Multitouch-Screens, der von hellstem Sonnenlicht bis zu völliger Dunkelheit ablesbar ist. Dies kann eine echte Herausforderung sein, wenn in das Format neben dem Prozessor und dem Speicher auch die Schnittstellen, die Stromversorgung und der Akku passen sollen. Einen hohen Stellenwert hat in einem solchen Format auch das Wärmemanagement, denn Gebläsekühlung ist keine wirkliche Option. Man ist stattdessen ausschließlich auf Konvektionskühlung angewiesen, was zur Verwendung eines optimal konstruierten Metallrahmens zwingt. 
Die Montage des Tablets im Fahrzeug ist ein weiterer, häufig kritischer Aspekt. Die meisten robusten Tablet-Computer auf dem heutigen Markt nutzen die VESA-Halterung, die auch für die Wandbefestigung von Flachbild-Fernsehgeräten verwendet wird. Ohne Zweifel ergeben sich Folgewirkungen, wenn dieses System für Mobilgeräte genutzt wird, die häufig aus der Halterung entnommen werden müssen. Besser kann ein Docking-System geeignet sein, das eine schnellere Entnahme des Tablets gestattet (Bild 2). 3G- und GPS-Antenne, USB, RS-232/-422 oder CAN-Bus können somit fest mit der Docking-Station verbunden bleiben, auch wenn das VMT entfernt wird.

Über den Autor:

Per Holmberg ist CEO von JLT Mobile Computers.

Effizienzsteigerung durch Bordcomputer

Effizienzsteigerungen sind nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen nützlich, sondern sind auch gut für die Umwelt. Schweden hat sich zum Ziel gesetzt, die landesweiten Treibhausgas-Emissionen bis 2020 um 40 Prozent zu senken, während die Menge der transportierten Waren gleichzeitig zunimmt. Da die Schienen- und Straßeninfrastruktur in diesem Zeitraum wenig oder gar nicht erweitert werden soll, liegt der Schlüssel in der Effizienzsteigerung der Fahrzeuge, die diese Infrastruktur nutzen.

Die Effizienzsteigerungen werden teils durch den Einsatz von Bordcomputern ermöglicht, welche die Traktion des Lkws und weitere wichtige Parameter überwachen (Bild 3). Bennesveds Åkeri, ein Fuhrunternehmen im schwedischen Älghult, nutzt einen unter Windows Embedded laufenden und an das Datenbus-System des Fahrzeugs (CAN und J1587/1708) angeschlossenen Mobilcomputer, um die Traktion der neun Achsen des Lastzugs fortlaufend hinsichtlich der Fahrbedingungen zu überwachen. Der Fahrer erhält neben Angaben zum jeweiligen Transportauftrag auch Informationen und Warnungen, wenn sich beispielsweise die Gewichtsverteilung oder der Reifendruck ändert. Der Computer wird also für die Auftragsverwaltung, die Transport- und Routenplanung, Landkartendaten und Sicherheitsfunktionen genutzt.