Lösung des Problems der intelligenten Fahrzeugvernetzung: Aufbau eines offenen Ökosystems

Die Zahl der intelligent vernetzten Fahrzeuge (selbstfahrende Autos) in meinem Land nimmt zu.

Vor Kurzem hat die Verkehrskommission der Stadt Guangzhou offiziell die „Leitlinien zur Straßenerprobung intelligent vernetzter Fahrzeuge in Guangzhou (Entwurf zur Kommentierung)“ (nachfolgend „Entwurf der Stellungnahmen“ genannt) veröffentlicht. Zuvor hatten Städte wie Peking, Shanghai, Chongqing und Shenzhen bereits entsprechende Details zu ihren Straßentests veröffentlicht. Dies bedeutet, dass in immer mehr Städten intelligente, vernetzte Fahrzeuge im Einsatz sind und in Zukunft offiziell auf den Straßen der Städte fahren werden.

Bei intelligent vernetzten Autos sind immer zwei Teile beteiligt. Einerseits ist da die intelligente Weiterentwicklung der Fahrzeugterminals, andererseits verändert sich das Verkehrsgeschehen. „Basierend auf der neuen Generation künstlicher Intelligenz, Big Data und Cloud-Computing-Technologien kann der Verkehr der Zukunft wirklich intelligent sein. Es handelt sich um ein großes Ökosystem.“ Li Keqiang, Professor der Abteilung für Fahrzeugtechnik an der Tsinghua-Universität, ging auf das Thema intelligent vernetzte Fahrzeuge ein.

Die Entstehung und Reife des intelligenten Transport-Ökosystems bedeutet, dass branchenweite Durchbrüche erst nach einer Reihe von Durchbrüchen in verwandten technischen Systemen, industriellen Ökosystemen usw. erzielt werden können. „Um relevante Durchbrüche zu erzielen, muss ein Ökosystem aufgebaut werden, das hochpräzise Kartenbasisdatenplattformen, Cloud-Steuerungsbasisplattformen, intelligente Fahrzeugterminal-Computerplattformen usw. umfasst.“ sagte Li Keqiang.

Netzwerkkommunikation

Laut dem „2017 Internet of Vehicles White Paper“ der China Academy of Information and Communications Technology sind die Schlüsseltechnologien des Internets der Fahrzeuge auf die drei Ebenen „End-Pipe-Cloud“ verteilt.

Die „End“-Ebene umfasst den beschleunigten Prozess der Intelligenz und Vernetzung von Fahrzeugen und Straßeneinrichtungen, und zu den Schlüsseltechnologien zählen Automobilelektronik, fahrzeugmontierte Betriebssystemtechnologie usw.; Zu den Schlüsseltechnologien auf der „Pipe“-Ebene zählen die fahrzeugmontierte Mobilfunktechnologie 4G/5G, LTE-V2X und 802.11p-Direktkommunikationstechnologie usw. Die Direkt-V2X-Drahtloskommunikationstechnologie steht derzeit im Mittelpunkt des Wettbewerbs zwischen allen Parteien. Der Kern der „Cloud“ umfasst Plattformtechnologien für das Internet der Fahrzeuge, die Verbindungsmanagement, Kapazitätsfreigabe und Datenmanagement sowie mehrere Geschäftsbereiche unterstützen.

„Die Sensoren (an den Fahrzeugterminals) entsprechen den menschlichen Augen. Neben den Augen benötigen wir zur Wahrnehmung oft auch Ohren und Münder.“ Ren Shiyan, Leiter der Produktlinie „Internet of Vehicles“ der Datang Telecom Technology Industry Group, erklärte: „Kommunikation eröffnet also tatsächlich einen neuen Wahrnehmungskanal. Durch das Senden, Versenden und Empfangen von Informationen kann eine Abdeckung erreicht werden, die über die Sichtlinie hinausgeht. Eine solche Abdeckung kann die Fahrzeugwahrnehmung sicherer und zuverlässiger machen.“

Tatsächlich ist das Hinzufügen von „Ohren“ und „Mund“ zu einem einzelnen Fahrzeug zur Bildung eines intelligenten Transport-Ökosystems der „fortgeschrittene Zustand“ des Internets der Fahrzeuge. In diesem Zustand können Fahrzeug-Straßen-Informationen auf der Grundlage drahtloser Kommunikation, Sensorerkennung und anderer Technologien erfasst werden. Durch die Interaktion und den Austausch von Informationen zwischen Fahrzeugen sowie zwischen Fahrzeugen und Straßen kann eine intelligente Koordination und Zusammenarbeit zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur erreicht werden. Dadurch wird das Ziel erreicht, die Nutzung der Systemressourcen zu optimieren, die Sicherheit im Straßenverkehr zu verbessern und Verkehrsstaus zu verringern.

Im Hinblick auf die „Pipe“-Technologie ist die V2X-Funkkommunikationstechnologie mit Direktverbindungsmodus in eine kritische Wettbewerbsphase eingetreten. Es wird davon ausgegangen, dass die drahtlose V2X-Kommunikation im Direktmodus eine neue Kommunikationstechnologie ist, die für die Vernetzung von Autos und Straßen vorgeschlagen wird. Über die technische Vorgehensweise wird derzeit gestritten.

Die erste ist DSRC (Dedicated Short Range Communications), eine Technologie, die auf dem zugrunde liegenden Kommunikationsprotokoll IEEE 802.11p und der Standardsreihe IEEE 1609 basiert. Die zweite ist die von chinesischen Unternehmen geförderte LTE-V2X-Technologie, die eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation auf Basis der 4G-Technologie ermöglicht und ein proprietäres Fahrzeug-Netzwerkprotokoll auf Basis des LTE-Mobilfunknetzes für V2X darstellt. Im März 2017 schloss die Standardisierungsarbeit für die Technologie in der internationalen Normungsorganisation 3GPP ab.

Wang Zhiqin, stellvertretender Direktor der Chinesischen Akademie für Informations- und Kommunikationstechnologie, erklärte zuvor, dass die LTE-V2X-bezogenen Standards meines Landes bis Ende 2017 im Wesentlichen fertiggestellt waren, darunter LTE-V2X-Architektur, Spektrum, Luftschnittstelle, Netzwerkschicht und Anwendungsschicht, Sicherheit usw. Was konkrete Anwendungen angeht, hat die Stadt Wuxi im Mai dieses Jahres ein Großprojekt für Demonstrationsanwendungen des Internets der Fahrzeuge (LTE-V2X) auf Stadtebene gestartet. Dabei sind groß angelegte Anwendungen intelligent vernetzter Fahrzeuge in drei Phasen geplant: Forschung zu Tests auf offenen Straßen, Demonstrationsanwendungen auf Stadtebene und Aufbau einer industriellen Basis für das Internet der Fahrzeuge. Der Umsetzungszeitraum erstreckt sich von 2017 bis Ende 2020.

Zu lösende Probleme

Die V2X-Kommunikationstechnologie ist in den Mittelpunkt des Wettbewerbs zwischen verschiedenen Unternehmen gerückt, es sind jedoch noch viele Probleme zu lösen.

Bei der Durchführung von Forschungen zu selbstfahrenden Autos mit Intel sagte Li Keqiang, dass sein Team die innovative Anwendung von V2X in intelligent vernetzten Autos als Hauptforschungsbereich wählen werde, der drei Richtungen umfassen werde: die Einrichtung eines einheitlichen Bewertungsmechanismus für Fahrrisiken intelligent vernetzter Autos basierend auf V2X-Informationen; Realisierung der Organisation und Koordination intelligent vernetzter Autos in komplexen Verkehrsumgebungen auf Basis der V2X-Technologie; und welche Anforderungen an die Informationsqualität die wichtigsten Anwendungen intelligent vernetzter Autos bei nicht idealer V2X-Kommunikation haben.

Laut Li Keqiang ist es äußerst schwierig, die Sicherheit intelligent vernetzter Fahrzeuge zu beurteilen, und diese Schwierigkeit wird in Chinas komplexen Verkehrsszenarien noch größer. „Wir möchten prüfen, ob wir die Vorteile der V2X- und V2X-Kommunikationstechnologie nutzen können, um einen einheitlichen Mechanismus für die Sicherheitsbewertung intelligent vernetzter Fahrzeuge unter wirklich komplexen Arbeitsbedingungen zu etablieren.“ Dabei handelt es sich um Forschungen zur Theorie der Fahrsicherheitszonen und ihrer Anwendungen, einschließlich Verbesserungen der Anwendbarkeit, praktischer Kalibrierungsmethoden und Anwendungen zur Sicherheitsbewertung.

Der zweite Bereich ist die Organisation und Koordination intelligent vernetzter Fahrzeuge in komplexen Verkehrsumgebungen. Nachdem die Verbindung mehrerer Fahrzeuge auf Basis der V2X-Technologie erreicht werden konnte, ist auch die Konstruktion des Organisationsmodus, des Verbindungsmodus und der Koordination von Fahrzeugwarteschlangen zu einem wichtigen Thema geworden, das grundlegende Probleme wie die Modellierung komplexer Systeme und die Auswahl der Steuerung beinhaltet.

„Wir haben uns für das Szenario entschieden, in dem intelligente Autos Kreuzungen ohne Ampeln passieren. Die einfachste Methode besteht darin, eine gepunktete Warteschlangenlinie für die Multimode-Organisation zu verwenden, die Kommunikationstopologie zur Rekombination zu nutzen, ein Kreuzungskonfliktmodell zu erstellen, widersprüchliche geometrische Strukturkonfigurationen zu vermeiden und in diesem Fall den Controller des Verteilers zu entwerfen“, erläuterte Li Keqiang.

Da herkömmliche Fahrzeuge heute den Großteil der Fahrzeuge auf den Straßen ausmachen, ist beim Übergang zum „fortgeschrittenen Zustand“ eines intelligenten Transportökosystems, in dem die Fahrzeuge untereinander und mit der Straße kommunizieren, ein gemischter Transportmodus aus intelligenten Autos und herkömmlichen Autos unvermeidlich. Herkömmliche Autos halten sich manchmal nicht vollständig an die Verkehrsregeln. Wie kann in diesem Fall das Verkehrssystem ausbalanciert werden, um die Sicherheit zu gewährleisten?

Jack Weast, leitender Chefingenieur und Chefsystemarchitekt der autonomen Fahrlösungen von Intel, sagte, dass Intel das Responsibility-Sensitive Safety Model (RSS) eingeführt habe, das menschliche Urteilsstandards bei komplexen Straßenbedingungen in das Maschinensystem einbettet und der Maschine sagt, wie sie in gefährlichen Umgebungen reagieren soll, wodurch die Sicherheit intelligenter Autos während der Fahrt gewährleistet wird.

„Im RSS-Simulationstest wird die Datenformel für autonomes Fahren vollständig auf die menschliche Fahrweise und -gewohnheiten abgestimmt.“ Jack Weast sagte: „Die Ergebnisse des Simulationstests zeigen, dass die Fahrreaktion des RSS-basierten autonom fahrenden Fahrzeugs anthropomorph ist und im Wesentlichen der eines menschlichen Fahrers entspricht.“

Ökologische Integration

Jack Weast betonte jedoch auch, dass RSS noch in den Kinderschuhen stecke.

Laut Jack Weast umfassen die drei Ebenen des traditionellen intelligenten Fahrens Wahrnehmung, Entscheidungsfindung, Planung und Handeln. Die Anwendung des RSS-Modells bedeutet, dass zwischen der Planungs- und der Aktionsebene eine weitere Ebene hinzugefügt wird. Wir müssen die grundlegenden Planungsfähigkeiten der künstlichen Intelligenz sicherstellen und dafür sorgen, dass sie in der realen Umgebung reibungslos läuft. Dies stellt für jedes Unternehmen eine enorme technische Herausforderung dar. Es reicht nicht aus, wenn ein einzelnes Unternehmen dies allein bewältigt. Wir brauchen die Beteiligung der gesamten Branche.

Tatsächlich kann durch die Beteiligung von Forschungs- und akademischen Einrichtungen der Branche in Kombination mit Unternehmensalgorithmen und -technologien das Sicherheitsmodell intelligenter Autos weiter bestimmt und so die Genauigkeit des Modells und die Sicherheit des Fahrzeugs verbessert werden. Angetrieben von der Wirkung der Zusammenarbeit hat Intel vor Kurzem das Intelligent Connected Vehicle University Collaborative Research Center gegründet und Kooperationsvereinbarungen mit der Tsinghua-Universität und dem Institut für Automatisierung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften unterzeichnet, um gemeinsam die Forschung zu Themen im Zusammenhang mit autonom fahrenden Fahrzeugen voranzutreiben.

„Die tatsächliche Industrialisierung intelligent vernetzter Fahrzeuge erfordert eine Reihe von Arbeiten, darunter Durchbrüche in einer Reihe von Technologien wie dem Technologieinnovationssystem, dem Ökosystem der Automobilindustrie, dem System der Straßennetzeinrichtungen, dem Regulierungs- und Normungssystem, dem Produktüberwachungssystem und dem Informationssicherheitssystem“, sagte Li Keqiang.

Insbesondere kann das Team von Li Keqiang nach der Zusammenarbeit mit Intel gemeinsame Forschungen im Bereich V2X durchführen, die auf Intels angesammelter Grundlage in den Bereichen 5G, Cloud, FPGA und anderen technischen Modulen basieren, was zu besseren Ergebnissen führen wird.

Die Schaffung von Synergien durch Offenheit hat sich in der Branche allmählich zu einem Konsens entwickelt, und diese Synergien bestehen nicht nur im Forschungsbereich, sondern auch im Anwendungsbereich. Im April 2017 brachte Baidu die offene Softwareplattform Apollo auf den Markt, die es Fahrzeugherstellern ermöglicht, durch die Kombination von Fahrzeugen und Hardwaresystemen schnell ein eigenes, komplettes autonomes Fahrsystem zu entwickeln. Heute ist die Baidu Apollo-Plattform mit mehr als 100 Partnern „verbündet“, darunter Fahrzeug- und Teilehersteller wie Ford, Daimler, BAIC, FAW, Chery sowie die Sensor- und Chiphersteller Velodyne, Intel und Nvidia. Cloud-Dienstleister Microsoft und Transportdienstleister Shouqi Car-Hailing usw.

Yang Xu, Global Vice President der Intel Corporation und Präsident von Intel China, sagte, dass Intel auch Branchenkooperationen mit SAIC Group, Changan Automobile, FAW Hongqi, NavInfo, Alibaba Cloud, Neusoft und anderen prüft. „Es ist äußerst wichtig, dass die gesamte Branche aufrüstet und zusammenarbeitet, um intelligent vernetzte Fahrzeuge voranzutreiben.“

Als Gewinner des Qingyun-Plans von Toutiao und des Bai+-Plans von Baijiahao, des Baidu-Digitalautors des Jahres 2019, des beliebtesten Autors von Baijiahao im Technologiebereich, des Sogou-Autors für Technologie und Kultur 2019 und des einflussreichsten Schöpfers des Baijiahao-Vierteljahrs 2021 hat er viele Auszeichnungen gewonnen, darunter den Sohu Best Industry Media Person 2013, den dritten Platz beim China New Media Entrepreneurship Competition Beijing 2015, den Guangmang Experience Award 2015, den dritten Platz im Finale des China New Media Entrepreneurship Competition 2015 und den Baidu Dynamic Annual Powerful Celebrity 2018.