Bereit für die Mobilitätswende: Smart Vehicle Architecture

29.08.2019

Tauchen Sie mit Aptiv Connected Services tief in Smart Vehicle Architecture ein. Der Aptiv Autonomous Mobility Chefwissenschaftler Emilio Frazzoli wird auf der IAA Conference das Thema weiter elaborieren.

Althergebrachte Konzepte zur Entwicklung von Fahrzeugarchitekturen haben endgültig ausgedient. Sie werden der wachsenden technologischen Komplexität, mit der die Automobilindustrie heute konfrontiert ist, nicht mehr gerecht. Neue Sicherheitsfunktionen und die Integration von Künstlicher Intelligenz (KI) in die Fahrzeuge erfordern immer mehr Rechenleistung. Große Datenmengen müssen verarbeitet werden und die Stromverteilung gestaltet sich diffiziler als je zuvor. Das Auto entwickelt sich zu einem Supercomputer, der vielfältige neue Funktionen und komplexe Verbindungstechnik in sich vereint. Der grundlegende Aufbau von Fahrzeugen muss sich radikal ändern, um mit diesen Neuerungen Schritt zu halten.

Hier setzt das Know-how von Aptiv an: Die Smart Vehicle Architecture (SVA) von Aptiv vereint das gesamte technologische Wissen des Unternehmens und trägt seine Erfahrungen in der Systemintegration zusammen. Aptivs Ansatz ist innovativ: Er erlaubt es, umfassende Systeme in die Smart Vehicle Architecture zu integrieren. Elektrifizierte, autonome und vernetzte Fahrzeuge sowie aktive Sicherheitssysteme werden durch die Smart Vehicle Architecture vorangetrieben, was neue Mobilitätsformen ermöglicht.

Aptiv ist überzeugt, dass autonome Fahrzeuge der Level 4 und 5 eine Zäsur im Fahrzeugbau markieren: Deshalb müssen Design- und Produktionsprozesse neuartig gestaltet werden. Die Automobilhersteller haben die Idee vom Auto neu entwickelt und den Leistungsumfang der Fahrzeuge enorm erweitert. Um diesen weit komplexeren Ansatz von einem Automobil der Zukunft auch realisieren zu können, muss auch die Herangehensweise an die Herstellung von Autos ähnlich stark reformiert werden. Die modulare Entwicklungsweise, in der neue Funktionen Stück für Stück in die Fahrzeuge integriert werden, hat zu einem unflexiblen und unerschwinglichen Produktionsprozess geführt. Fortschrittliche Fahrassistenzsysteme haben sich zudem rasant entwickelt: Sie funktionieren nicht mehr nur teilautonom sondern vollautomatisch. Eine ähnlich umfassende Entwicklung muss auch am Produktionsstandort stattfinden.

Die Smart Vehicle Architecture

 

Mit der Smart Vehicle Architecture definiert Aptiv die Zukunft des Autos: Viele Elemente machen das Fahrzeug von morgen aus: Elektrik, aktive Sicherheitssysteme, komplexe Technik zur Automatisierung und zur Sicherstellung der Konnektivität – dies sind nur einige Beispiel, die das architektonische Ökosystem eines modernen Autos ausmachen. Aptivs Smart Vehicle Architecture bildet dabei ein einheitliches Rückgrat, das aus drei Teilbereichen besteht: Compute, Network und Power. Diese decken alle wesentlichen Systeme und die Schalttechnik ab – vom Sensor bis hin zur Cloud-Anbindung.

Die Smart Vehicle Architecture begreift die Art und Weise, wie ein Auto entwickelt wird, neu. Sie schafft eine tragfähige Grundlage für das softwaredefinierte Fahrzeug der Zukunft. Maßgeschneiderte Architekturlösungen gehen auf alle Aspekte der Problemstellung des Kunden gezielt ein. So bietet Aptivs Smart Vehicle Architecture Autoherstellern hohe Flexibilität ohne Sicherheitsaspekte zu vernachlässigen.

Safety First

Es ist selbstverständlich, dass Autos in erster Linie sicher sein müssen, egal ob sie jemand steuert oder ob sie autonom fahren. Seit vielen Jahren wird dies bei der Entwicklung von Autos auch beherzigt. Aber wie garantiert man als Hersteller Sicherheit, wenn das Auto selbst neu erfunden wird.

Bei der Entwicklung seiner neuen Fahrzeugarchitektur bezog Aptiv den Sicherheitsaspekt von Anfang an stark ein. So entwickelte Aptiv Sicherheitssysteme, die den Fahrer bei Fehlfunktion oder Ausfall einer Architekturkomponente zuverlässig schützen. Das Team von Aptiv entwickelte ein dreistufiges Design, das die Ausfallsicherheit in allen drei Schichten der Smart Vehicle Architecture (Compute, Network, Power) gewährleistet. So ist das Fahrzeug selbst bei einem vollständigen Systemausfall noch in der Lage, sicher anzuhalten.

Einsatz von Künstlicher Intelligenz

Der Schlüssel zu sicheren autonomen Autos ist Künstliche Intelligenz. KI ist im Grunde genommen die Idee, dass eine Maschine lernen, denken und sich wie ein Mensch verhalten kann. Hier ist das autonome Fahren ein gutes Beispiel: Das Auto wird hier so programmiert, dass es buchstäblich reagiert, wie ein menschlicher Fahrer. Dies wird von einer Software gesteuert, die in das Gesamtsystem integriert ist.

Aptiv verwendet KI-Technologien, insbesondere neuronale Netze, die es autonomen Fahrzeugen ermöglichen, sich wie wir Menschen zu verhalten. Die KI gleicht das Verhalten der Objekte um sich herum mit seinem Ziel ab – dieses kann beispielsweise darin bestehen, sich auf die linke Spur zu bewegen. Die KI entscheidet dabei auch, ob es bei der Erreichung seines Ziels aggressiver oder konservativer vorgehen sollte.

Um dies zu ermöglichen, nutzt Aptiv eine Planungsplattform: Diese greift auf vorgegebene, verallgemeinerte Regeln für die Erhöhung der Verkehrssicherheit zurück. Die Künstliche Intelligenz entwickelt aus diesem Regelwerk dann den optimalen Weg zur Erreichung seines Ziels. Die Anweisungen für das Fahrzeug wurden in diesem Regelwerk, oder Algorithmus, kodiert und versetzen das Auto in die Lage, Entscheidungen mit Hilfe der KI zu treffen.

Damit ein Fahrzeug sicher in der realen Umgebung reagiert, müssen Algorithmen „trainiert“ werden. Sie lernen, zu erkennen, was sich um das Fahrzeug herum befindet. Das maschinelle Lernen basiert auf einem so genannten „neuronalen Netz“, das sich wie das menschliche Gehirn verhalten soll. Dieses befindet sich an Bord des Fahrzeuges und klassifiziert Objekte in Echtzeit. Daraufhin kann das Fahrzeug bestimmten Regeln folgen. Das maschinelle Lernen ist ein sehr komplizierter Vorgang. Deshalb verfolgt Aptiv in der Praxis einen hybriden Ansatz. Dieser verbindet die KI mit einem maschinellen Lernansatz und hilft autonomen Fahrzeugen so, wie ein Mensch zu fahren.

Kommt das autonome Fahrzeug an eine rote Ampel oder hält ein anderes Auto vor ihm plötzlich auf der Fahrbahn, ist es entscheidend, dass es auf jeden Fall anhält. In anderen Situationen, beispielsweise wenn ein Plastiksack über die Straße weht, sollte das Fahrzeug erkennen, dass es sich um kein Hindernis handelt und es weiterfahren kann. Aptiv hilft dem autonomen Fahrzeug dabei, solche Situationen zu erkennen und richtig einzuschätzen.

Zu Aptiv – Die Zukunft der Mobilität

Aptiv ist überzeugt, dass neue Mobilitätslösungen – sicher, umweltfreundlich und vernetzt – die Welt verändern können und liefert die hierfür benötigten Technologien. Das Unternehmen bietet Softwaresysteme, fortschrittliche Computerplattformen und Netzwerkarchitekturen. Das globale Technologieunternehmen, das Lösungen für die Zukunft der Mobilität entwickelt, hat seinen Hauptsitz in Dublin. Es beschäftigt rund 150.000 Mitarbeiter und unterhält 14 technische Zentren, Produktionsstätten und Kundendienstzentren in 45 Ländern. Besuchen Sie aptiv.com.

Aptiv bei der IAA Conference

Emilio Frazzoli, Chief Scientist bei Aptiv Autonomous Mobility – vielfach ausgezeichnet

Emilio Frazzoli gilt als treibende Kraft bei der Entwicklung von Planungs- und Steuerungsalgorithmen für den sicheren und zuverlässigen Betrieb autonomer Fahrzeuge in realen Umgebungen. Frazzoli war Mitbegründer des 2013 gegründeten Unternehmens nuTonomy – einem führenden Entwickler von Software für autonome Fahrzeuge, das 2017 von Aptiv übernommen wurde.

Frazzoli ist Erfinder des Algorithmus „Rapidly-exploring Random Trees (RRT)“, der als der fortschrittlichste in der Bewegungsplanung gilt. Er ist ein weltweit anerkannter Experte für Robotik, Flottenmanagement und autonome Systeme. In Anerkennung seiner Arbeit erhielt Frazzoli zahlreiche Auszeichnungen, darunter den begehrten IEEE George S. Axelby Award 2015 und den IEEE Kiyo Tomiyasu Award 2017. Er hat mehr als 200 Fachbeiträge in den Bereichen Robotik, autonome Fahrzeuge und Drohnen veröffentlicht. Als ehemaliger Professor am Massachusetts Institute of Technology (MIT) leitete Frazzoli eine Forschungsgruppe, die die ersten autonomen Fahrzeuge in Singapur auf die Straße brachte.

Am 12. September um 15:00 Uhr diskutiert Emilio Frazzoli auf der IAA Conference im Great Auditorium zusammen mit anderen wichtigen Akteuren und Experten der Mobilitätsbranche das Thema: „Still hands-on – What’s holding back automation.“