Wenn Autos mit der Umgebung sprechen

Das kann Car-to-X-Kommunikation

Sollen Fahrzeuge autonom fahren, müssen sie miteinander und mit der Umgebung kommunizieren. Welche Systeme gibt es schon und was können sie?

  • Fabian Hoberg
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  • Veröffentlicht am 05/29/2020, 11:45 AM
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Quelle: Volkswagen AG Car-to-X: die Zukunft des Verkehrs ist Kommunikation in Echtzeit. Sowohl mit anderen Fahrzeugen als auch mit der Umgebung

Die Strecke ist nicht einzusehen. Dichter Nebel zieht auf und die Straße ist glatt. Wenn jetzt ein Hindernis auftaucht, musst Du schnell reagieren. Wie toll wäre es, wenn sich Autos gegenseitig vor solchen Gefahrensituationen warnen könnten? Oder wenn die Straße selbst ein Signal an herannahende Fahrzeuge senden würde, „Vorsicht, hinter der Kurve ist es glatt!“. Du wärst vorgewarnt, könntest Dein Tempo anpassen, bevor Du in den Nebel eintauchst oder auf den rutschigen Streckenabschnitt und nicht erst, wenn es vielleicht schon zu spät ist, um einen Unfall zu vermeiden. Das gibt es bereits, es nennt sich Car-to-X-Kommunikation – hat aber noch viel Potenzial für die Zukunft.

Wie funktioniert Car-to-X-Kommunikation?

Car-to-X bedeutet, dass das Auto bestimmte Informationen mit anderen Verkehrsteilnehmern oder der Verkehrsinfrastruktur teilt und umgekehrt. Die derzeit wichtigste Unterart der Car-to-X-Kommunikation nennt sich Car-to-Car-Kommunikation (oder: „Vehicle 2 Vehicle“, V2V) und meint nur die Kommunikation zwischen Fahrzeugen.

Es gibt derzeit zwei unterschiedliche technische Systeme: Entweder das Fahrzeug besitzt eine Art WLAN-Router mit einer Reichweite von bis zu 500 Metern (Short-Term), der selbst bei Höchstgeschwindigkeit anonymisierte Informationen sendet und empfängt. Oder die Infos werden aus dem Auto per Internetverbindung über das Mobilfunknetz an einen Backend-Server geschickt, der die Daten aufbereitet, anonymisiert und an andere Fahrzeuge weiterleitet (Long-Term).


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Geländewagen

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Short-Term-Car-to-Car über WLAN

Bei der WLAN-Lösung schickt ein Router im Auto permanent über eine sichere WLAN-Verbindung Nachrichten nach draußen. Darin enthalten sind Informationen zur Geschwindigkeit, Position und Richtung. Auch außergewöhnliche Situationen des Autos wie starkes Bremsen, Auslösen der Airbags oder eine aktive Warnblinkanlage werden nahezu in Echtzeit übermittelt. Einsatz- und Rettungsfahrzeuge können über das System andere Autofahrer vor ihrer schnellen Einsatzfahrt warnen – insbesondere vor schlecht einzusehenden Kreuzungen.

Fahrzeuge, die sich im Empfangsbereich des WLANs befinden, nehmen die Informationen auf und verarbeiten sie zu Meldungen, die im Display des Fahrzeugs angezeigt oder als akustisches Signal ausgegeben werden, etwa als Piepton. Der Fahrer hört und/oder liest die Meldung und kann eventuell bestätigen, dass er sie gelesen hat. So wird die Sichtweite des Fahrers dank des Systems virtuell erweitert. Der Nachteil liegt darin, dass nur Fahrzeuge die Infos erhalten, die sich in der Nähe befinden.

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Quelle: Mercedes-Benz AG Mercedes-Benz Live Traffic: Dank Echtzeit-Verkehrsdaten noch schneller informiert

Long-Term-Car-to-Car über Mobilfunknetz

Der Vorteil der Long-Term-Kommunikation über das Mobilfunknetz und einen Backend-Server liegt darin, dass Fahrzeuge über viele Hunderte Kilometer kommunizieren können. Nachteil: Die Kommunikation dauert länger, eine Übermittlung in Echtzeit ist nicht möglich, da die Daten zunächst ausgewertet, bearbeitet und wieder übermittelt werden müssen.

Kommunikation in Echtzeit ist aber gerade für Fahrsituation in der Stadt wichtig, um Autos vor direkten Zusammenstößen zu warnen. Als ideal gilt eine Kombination aus beidem, also Short-Term und Long-Term. Daran arbeiten verschiedene Unternehmen, um einen möglichst großen Bereich abzudecken und viele Verkehrsteilnehmer zu informieren.

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Quelle: Mercedes-Benz AG Auch mit der Infrastruktur können Fahrzeuge kommunizieren. Der Verkehrsfluss könnte so erheblich verbessert werden

Car-to-X-Kommunikation mit der Infrastruktur

Bei der Car-to-X-Kommunikation im engeren Sinne kommuniziert das Fahrzeug mit stehenden Objekten. Das können Ampeln, Leitplanken, Tunnel, Brücken, Parkplätze oder Baustellenanhänger sein. So können Ampeln mittels Car-to-X-Kommunikation ihre Schaltung präziser regeln, da sie genau wissen, wie viele Autos auf die Kreuzung zufahren. Autos, die von einer Ampel Informationen über Grün- und Rotphasen bekommen, können wiederum die Geschwindigkeit anpassen, um Sprit zu sparen und um den Verkehrsfluss zu verbessern. Das macht Mobilität effizienter.

Auch mobile Baustellenanhänger senden Signale aus, damit Autofahrer mit entsprechend ausgestatteten Fahrzeugen frühzeitig wissen, dass sich auf ihrer Strecke eine Baustelle befindet. Übertrieben? Im Schnitt müssen die Warnanhänger alle zwei Jahre getauscht werden, weil Autofahrer sie zu spät bemerken und damit kollidieren. Auch mit Sensoren versehene Parkplätze können Autofahrern mitteilen, ob sie besetzt oder frei sind – und Autofahrer dann zielgerichtet leiten. Das verringert den Parkplatzsuchverkehr und dient somit auch dem Verkehrsfluss und der Umwelt.


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Elektro-Vorführwagen

Vorführwagen werden von Händlern meist zur Ausstellung oder für Probefahrten genutzt.


Welche Vorteile bietet die Vernetzung unter Fahrzeugen und mit der Verkehrsinfrastruktur?

Die Vorteile der Car-to-X-Kommunikation liegen in vier Bereichen:

  • Unfallvermeidung: Wenn Fahrzeuge miteinander kommunizieren und sich untereinander warnen können, wird die Anzahl von Unfällen sehr wahrscheinlich sinken. Logisch. Gefährliche Situationen wie liegen gebliebene Fahrzeuge, Stauenden, Schlechtwetter, instabiler Fahrzustand (wie Schleudern bei Glatteis) oder eben auch Baustellenabsperranhänger verlieren einen Großteil ihres Schreckens, weil Verkehrsteilnehmer rechtzeitig gewarnt werden und sich auf die neue Situation einstellen können.
  • Verbesserung des Verkehrsflusses: Neben der Reduzierung von Unfällen entstehen weniger Staus, weil Fahrzeuge ihre Geschwindigkeit besser der Verkehrssituation anpassen können. Wird der Verkehrsstrom beispielsweise deutlich vor einer Engstelle verlangsamt, entzerrt das die Situation an dem Engpass. Zudem können Ampelphasen vorausschauend berücksichtigt werden, vernetzte Parkplätze, die „frei“ an Autofahrer melden, verringern den Parksuchverkehr.
  • Verminderung von Emissionen: Die Verbesserung des Verkehrsflusses dient zudem der Umwelt. Autos stehen seltener im Stau, müssen seltener anhalten und entsprechend weniger oft wieder anfahren. So bewegen sie sich deutlich sparsamer, weil sie mehr rollen können und weniger stark beschleunigen müssen.
  • Vereinfachung des automatisierten Fahrens: Für das automatisierte Fahren bedeutet die Car-to-X- und die Car-to-Car-Kommunikation, dass die Fahrzeuge nicht ausschließlich auf die Informationen der eigenen Sensoren angewiesen sind. Die Informationen werden so genauer, das Verkehrsgeschehen wird insgesamt berechenbarer.

Welche Fahrzeuge bieten heute schon Car-to-X-Kommunikation?

Bisher bieten nur wenige Marken wie BMW, Mercedes und Volkswagen eine Vernetzung mit anderen Fahrzeugen an – und auch nur mit Fahrzeugen ihrer Marke, zum Teil sogar nur auf Modellebene. Auf einen internationalen Standard konnten sich die Fahrzeughersteller bislang nicht einigen. Der ist aber wichtig, damit sich möglichst viele Autos untereinander zuverlässig warnen können – unabhängig von der Marke. Und auch dann wird es immer noch alte oder historische Fahrzeuge geben, die nicht vernetzt sind.

Das macht aber nichts. Experten schätzen, dass schon eine Marktdurchdringung von 10 bis 15 Prozent einen positiven Effekt bewirkt. Dass also die Unfallzahlen spürbar sinken. Wenn bald alle Hersteller ihre Autos mit dem System ausstatten, könnte dies bereits in etwa fünf Jahren passieren.

Künftig sollen auch Sondereinsatzfahrzeuge ihre Dachbalken, auch Rundumton-Kombination (RTK) genannt, mit Sende-Sensoren ausrüsten, sodass andere Verkehrsteilnehmer frühzeitig in ihrem eigenen Fahrzeug durch Meldungen gewarnt werden, wenn sich ein Einsatzfahrzeug nähert. Auch für Pannenhelfer wie ADAC, ACE oder Abschleppwagen wäre die Technik interessant.

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Quelle: Volkswagen AG Der Golf 8 kommuniziert bereits jetzt mit anderen Fahrzeugen. Allerdings nur mit Seinesgleichen

Der neue Volkswagen Golf soll unter anderem warnen vor:

  • Stehenbleiben auf der Strecke
  • Pannen bei eingeschaltetem Warnblinker
  • Unfällen, die übers Airbagsystem detektiert werden
  • Stauenden
  • Stark- und Notbremsung
  • Baustellensperranhängern
  • Sondereinsatzfahrzeugen


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Der Elektro-Golf

Auf Basis des Golf 7 gebaut, erkennt man den e-Golf an den C-förmigen Tagfahrleuchten.


Wie teuer sind Car-to-Car- und Car-to-X-Kommunikation?

BMW bietet mit ConnectedDrive und seiner „Lokalen Gefahrenwarnung“ eine interne Kommunikation auf Basis einer Backend-Lösung, die BMW-Fahrer vor bestimmten Situationen warnt. Die „Real Time Traffic Information“ kostet im Paket Connected Package Plus derzeit 139 Euro im Monat oder als Einzelfeature im ConnectedDrive Store 59 Euro pro Jahr.

Mercedes setzt ebenfalls auf die Kommunikation mit anderen Mercedes-Fahrzeugen per Cloud. Dazu benötigen die Fahrzeuge ein Navigationsgerät mit der aktiven Funktion LiveTraffic. Bei der Mercedes A-Klasse kostet das Navigation-Basis-Paket 1.416 Euro. Die ersten drei Jahre ist der Dienst kostenlos.

Volkswagen verkauft den neuen VW Golf (ab 19.995 Euro) serienmäßig mit einer integrierten Telefonkarte und einem WLAN-Standard, mit dem der Golf mit anderen neuen Golf-Modellen in Echtzeit kommuniziert. Weitere VW-Modelle wie der Passat oder Touareg sollen ebenfalls mit der neuen Technologie ausgestattet werden.

Doch das sind nur die fahrzeugseitigen Kosten. Um flächendeckend eine Car-to-X-Kommunikation auszurollen, müssten in Deutschland allein rund 50.000 Ampeln umgerüstet werden. Das würde hohe Kosten verursachen und viele Jahre dauern, da die typische Lebensdauer einer Ampelanlage bei über zehn Jahren liegt. Anders sieht es bei den mobilen Baustellenwarnanhängern (Baustellensperranhänger) aus. Deren Lebensdauer beträgt nur zwei Jahre und die Signalgebung ist einfacher konstruiert als eine komplexe Ampelschaltung. Die ersten vernetzten Anhänger befinden sich bereits auf den Straßen.

Welche Nachteile hat die Car-to-X-Kommunikation?

Bisher liegen die Nachteile im höheren Preis und der Verfügbarkeit. Vernetzte Fahrzeuge kosten mehr als analoge Autos. Dazu verlangen zumindest BMW und Mercedes ein Datenvolumen für die Internetverbindung, um die Informationen über das Backend zu schicken. Das kostet ebenfalls Geld. Datenschützer bemängeln, dass die Systeme nicht absolut sicher seien und Daten von Hackern ausspioniert werden könnten. Ein Problem bereiten derzeit vor allem die verschiedenen Kommunikationsstandards.

Und auch wenn sich das System in Zukunft durchsetzt, kann es zu Irritationen kommen. Denn: Erhält ein Fahrer keine Warnhinweise im vernetzten Auto, bedeutet es nicht automatisch, dass die Strecke vor ihm frei von Gefahren ist. Denn es kann immer noch sein, dass ein nicht vernetztes Auto oder ein anderes Fahrzeug wie ein Motorrad oder Fahrrad einen Unfall hat.

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Quelle: Volkswagen AG Digitales Blaulicht: in Zukunft kann die Polizei auch über Car-to-X den Verkehr über einen Notfall informieren

Ausblick: Wann wird sich Car-to-X durchsetzen?

Damit sich die Car-to-X-Kommunikation flächendeckend durchsetzen kann, muss es einen gemeinsamen Standard geben, der von allen Herstellern und der Infrastruktur genutzt wird. Die Hersteller diskutieren darüber schon seit Jahren. BMW, Daimler, Ford, Volvo, HERE Technologies und TomTom haben zum Beispiel eine digitale Plattform mit einem neutralen Server zum Austausch sicherheitsrelevanter Verkehrsdaten installiert, um dem abzuhelfen. Dort können sich andere Hersteller oder Dienstleister für nicht kommerzielle Zwecke bedienen, um weitere Produkte rund um die Verkehrssicherheit zu entwickeln.

Volkswagen setzt bisher auf seinen eigenen Standard, engagiert sich aber auch im CAR 2 CAR Communication Consortium. Weitere Mitglieder hier sind GM, Honda, Hyundai, KTM, MAN, Renault Groupe, Toyota, Volvo und Yamaha. Das Konsortium hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen Standard für die digitale Vernetzung zu etablieren.

Darüber hinaus gibt es einzelne Versuche oder Projekte. Ford kooperiert mit Vodafone, um in Düsseldorf freie Parkplätze schneller anzeigen zu lassen. Mercedes arbeitet mit zwei Straßenmeistereien im baden-württembergischen Zollernalbkreis zusammen, um über Positionsdaten sowie ABS- und ESP-Sensoren einzelner Mercedes-Fahrzeuge Infos über rutschige Straßenabschnitte zu erhalten. So kann beispielsweise gezielt Salz gestreut werden. Audi testet mit der Stadt Ingolstadt neue vernetzte Ampeln, um den Verkehrsfluss zu erhöhen. Von den etwa 160 Ampelanlagen sind derzeit schon rund 100 umgerüstet.

Fakt ist: Die Vernetzung wird kommen. Denn ohne sie ist ein komfortables, sicheres und autonomes Fahren nicht möglich.

Car-to-X Galerie

  • BMW digitaler Instrumententräger
    Quelle: BMW Via Car-to-X können Fahrzeuge miteinander kommunizieren und im Notfall den Fahrer auch über Gefahren vorwarnen
  • Car-to-X 02
    Quelle: Mercedes-Benz AG Mercedes-Benz Live Traffic: Dank Echtzeit-Verkehrsdaten noch schneller informiert
  • Car-to-X
    Quelle: Mercedes-Benz AG Auch mit der Infrastruktur können Fahrzeuge kommunizieren. Der Verkehrsfluss könnte so erheblich verbessert werden
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    Quelle: Volkswagen AG Der Golf 8 kommuniziert bereits jetzt mit anderen Fahrzeugen. Allerdings nur mit Seinesgleichen
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    Quelle: Volkswagen AG Digitales Blaulicht: in Zukunft kann die Polizei auch über Car-to-X den Verkehr über einen Notfall informieren
  • Car-to-X 04
    Quelle: Volkswagen AG Car-to-X: die Zukunft des Verkehrs ist Kommunikation in Echtzeit. Sowohl mit anderen Fahrzeugen als auch mit der Umgebung