Chancen und Herausforderungen in der Fahrzeug- Umwelt-Kommunikation Funk für die Sicherheit auf vier Rädern

Entwicklung von Sicherheitssystemen in Fahrzeugen

Greift man die generelle Entwicklung von Sicherheitssystemen im Fahrzeug auf, dann kann man feststellen, dass aktuell fünf wesentliche Evolutionsschritte ablesbar sind.

In einer ersten Phase in den 60er Jahren ging es primär um die Reduzierung der Unfalltoten durch mechanische passive Sicherheitssysteme. Die durch massiven Leichtbau instabilen Karosserien kollabierten in Crash-Situationen und die Insassen wurden durch starre Lenksäulen und fehlende Rückhaltesysteme schwer verletzt. Eine wesentliche Verbesserung wurde durch entsprechende Maßnahmen erreicht.

Erst in den 80er Jahren wurden wesentliche Fortschritte in der Sicherheit durch den Einsatz elektronischer passiver Sicherheitssysteme erreicht. Durch die Vernetzung von Fahrsituation und Auslösemoment konnten durch den Einsatz von mechatronischen Systemen wie Airbag und Gurtstraffer deutliche Verbesserungen erzielt werden.

Ein neuer Meilenstein in der Entwicklung von elektronischen aktiven Sicherheitssystemen wurde durch den so genannten „Elchtest“ (21. Oktober 1997) gesetzt. Er führte Ende der 90er Jahre zu einer massiven elektronischen Ausrüstung von Fahrzeugen mit elektronischen aktiven Sicherheitssystemen, die den Fahrer in instabilen Fahrsituationen durch gezielten Brems- und Antriebsstrang-Eingriff unterstützen. Diese waren bis dahin Fahrzeugen der Oberklasse (Mercedes S-Klasse, 1995) vorbehalten. Seit 2000 gehören Assistenten für den Eingriff in die Fahrstabilität zum Standard und sind heute selbst in den unteren Fahrzeugsegmenten weit verbreitet.

Premiumfahrzeuge zeigen schon heute die vierte Stufe der assistentenbasierten Fahrzeugsicherheit. Hierbei handelt es sich um elektronisch aktive Sicherheitssysteme, die nun nicht mehr unmittelbar auf Fahrsituationen reagieren, sondern die Umweltsituation im Nahbereich detektieren und präventiv zur Verhinderung eines möglichen Ausnahmezustands beitragen. Durch die Vernetzung bestehender elektronischer aktiver Sicherheitssysteme mit Umweltinformationen können neue Funktionen wie z.B. Lane Keeping Assistant, Active Cruise Control, Pre Crash Safety (PCS) oder aktive Einparkhilfen umgesetzt und in die Serie übernommen werden. Ein Eingriff in das Fahrverhalten des Fahrzeugs ist heute schon möglich, aufgrund rechtlicher Situationen in der Serie aber noch nicht vollständig umgesetzt. Erste Ansätze wie bei Mercedes-Benz, Audi oder Lexus zeigen jedoch den möglichen Weg.

Die aktuell letzte Phase in der Entwicklung von Sicherheitssystemen in Fahrzeugen findet sich in der Einbeziehung von aktuellen Umwelt- und Zustandsinformationen (Bild 1). Selbst mit ausgefeilten elektronischen Systemen im Nahfeld kann nicht viel besser reagiert werden als es ein optimal agierender Fahrer könnte. Um das gesamte Potential auszunutzen, ist deshalb eine Kommunikation mit der Umwelt erforderlich. Das bezieht sich sowohl auf den unmittelbaren Straßen- und Verkehrszustand als auch auf die zukünftige Situationsentwicklung hinsichtlich Verkehrsführung, Straßenschilder und möglicher Gefahrenquellen.

Generell lässt sich festhalten, dass eine weitere Steigerung der Fahrzeugsicherheit nur durch Umweltkommunikation zu realisieren ist. Die Technik muss besser werden als der Mensch selber. Mit reiner sensorischer Nahbereichsdetektion ist das nicht erreich bar. Kommunikation ist damit die logische Konsequenz, selbst wenn die aktuellen Ansätze in der Oberklasse hier noch nicht weit genug gehen. Betrachtet man aber die historische Entwicklung, so dauert die Migration neuer Technologien von der Forschung in das Premiumsegement und von dort in die volumenstarken Segmente B bzw. A jeweils ein bis zwei Fahrzeuggenerationen. Das bedeutet, dass 2020 bis 2025 Umweltkommunikation zum Stand der Technik gehören wird.

Kommunikation im Fahrzeug Es steht damit außer Frage, dass Kommunikation eine wichtige Rolle spielen wird, es stellt sich vielmehr die Frage, welche Technologie die notwendige Nachhaltigkeit bereitstellt, um eine sinnvolle Adaption auf das langlebige Produkt Kraftfahrzeug zu ermöglichen. Seid etlichen Jahren diskutiert die Automobilindustrie in einer Vielzahl unterschiedlicher Arbeitsgruppen über eine geeignete Technologie. Immer wieder zeigt sich, dass die Problematik extrem vielschichtig ist und nicht einfach mit einem Funkstandard abzubilden ist. Vielmehr spielt das gesamte technische und administrative Umfeld eine wichtige Rolle.

Zur besseren Systematisierung kann man die vier Bereiche Fahrzeug, Anwendung, Kommunikation und Infrastruktur unterscheiden (Bild 2). Diese definieren die Anforderungen für die aktuellen und zukünftigen Kommunikationsszenarien und sind damit Schlüssel für die Umsetzung. Das Fahrzeug selbst nimmt damit nur noch den Platz als eine Komponente des Netzwerks ein, was alleine schon durch die zentralistische Sicht der OEMs problematisch ist. Darüber hinaus ist eine sinnvolle Fahrzeug- Fahrzeug-Kommunikation nur dann möglich, wenn die Kommunikation nicht marken-getrieben, sondern global stattfindet.

Etliche Konsortien arbeiten seid über fünf Jahren an einer möglichen Vereinheitlichung der eingesetzten Technologien. In den USA ist beispielsweise die CTAV (Connected Trade Assoziation Vehicle) mit der Definition von Szenarien und Systemlösungen für die Fahrzeug-Fahrzeugund Fahrzeug-Umwelt-Kommunikation beschäftigt. Etliche hundert Szenarien sind bereits erfasst und publiziert worden.

In Europa ist das „Car-2-Car Communication Consortium“ die treibende Kraft zur hersteller-übergreifenden Definition eines globalen Funk- und Kommunikationsstandards. Aus Bild 2 geht jedoch hervor, dass noch weitere Aspekte, angefangen von der wirtschaftlichen Betrachtung über die Anwendung und Infrastruktur bis hin zum In-Fahrzeugsystem gelöst werden müssen. Um den Rahmen nicht zu sprengen, wird im Weiteren nur der Teilaspekt Fahrzeugkommunikation berücksichtigt.