Audi Ausblick: Zukünftige Bediensysteme & HMI

Die Marke mit den Vier Ringen arbeitet mit Hochdruck an den Audi connect-Technologien der Zukunft, und damit an der noch stärkeren Vernetzung der Autos untereinander und mit der Verkehrsinfrastruktur.

Der Kunde profitiert dadurch von mehr Sicherheit und Komfort. Gleichzeitig bilden die connect-Technologien die Basis für mehr Effizienz – sowohl beim Kraftstoffverbrauch als auch in puncto Reisezeit und Routenführung. Um die schnell anwachsenden Datenmengen zu verarbeiten, investiert Audi mit LTE Advanced und LTE-V in leistungsfähige Mobilfunktechnologien.

Bei vielen aktuellen Modellen von Audi ist der Modulare Infotainmentbaukasten (MIB) der zweiten Generation im Einsatz. Seine nächste Ausbaustufe wird der MIB2+ sein. Mit ihm werden neue Infotainment-Funktionen möglich.

Zur Unterstützung mehrerer hochauflösenden Displays bietet der MIB2+ eine deutlich gesteigerte Rechenleistung. Zudem verschmelzen mit ihm Onboard- und Online-Informationen – das Auto wird somit noch stärker als bisher Teil der Cloud. Dabei spielt die Integration des Mobilfunks ins Auto weiterhin eine entscheidende Rolle: Im MIB2+ erfolgt dies auf der Basis des neuen Standards LTE Advanced. Dieser ermöglicht zum einen umfangreichere Komfort-Funktionen, wie eine schnellere Datenübertragung von Online-Inhalten beziehungsweise eine Verbesserung der Gesprächsqualität. Zum anderen schafft er die Voraussetzung für das Implementieren von Car-to-X-Diensten und langfristig für das Umsetzen von Schwarmintelligenz und automatisiertem Fahren.

Das skalierbare Konzept des Modularen Infotainmentbaukastens (MIB) ermöglicht es, die Hardware in kurzen Abständen zu aktualisieren. So kann Audi auf die in rascher Folge erscheinenden Neuerungen der Consumer-Elektronik schnell und flexibel reagieren und die Potenziale neuer Chip-Generationen optimal ausschöpfen. Die Domänen-Architektur, die Audi im MIB realisiert, stellt einen vielversprechenden Ansatz für die gesamte Elektrik-/Elektronik-Architektur im Auto dar: Mittelfristig werden einige wenige, intelligent miteinander vernetzte Domänenrechner die zahlreichen Steuergeräte ersetzen, sie bilden dann eine zentrale Computing-Einheit.

LTE Advanced

Mit dem MIB2+ unterstützt Audi als weltweit erster Automobilhersteller den neuesten Standard LTE Advanced (LTE = Long Term Evolution). Mit LTE Advanced erzielt der MIB2+ Übertragungsraten bis maximal 300 MBit/s im Download und bis zu 50 Mbit/s im Upload, und ist somit rund dreimal schneller als der bisherige MIB2. In vielen Ländern hat der entsprechende Ausbau des Mobilfunknetzes bereits begonnen.

Eine weitere Stärke des MIB2+ ist das mobile Telefonieren mit dem VoLTE-Verfahren (Voice over LTE) – hier werden Datenpakete auf Basis des IP-Protokolls übertragen. Diese neue Technologie verbessert die Sprachqualität, beschleunigt den Verbindungsaufbau und erlaubt die gleichzeitige Nutzung von hochauflösender Online-Sprachtelefonie und High-Speed-Datenübertragung. Bei ungünstigen Netzwerkverhältnissen kann das Audi-Mobilfunkmodul im LTE Advanced-Netz mehrere Frequenzblöcke gleichzeitig nutzen (Carrier Aggregation), um eine schnelle Datenverbindung herzustellen.

Auch für die Car-to-X-Dienste von Audi spielt aktuell der Standard LTE beziehungsweise in Zukunft der LTE Advanced eine wichtige Rolle. Mit ihm werden über das Mobilfunknetz mittelfristig die meisten Informationen ins Auto übertragen, beispielsweise Hinweise auf Baustellen. Sie fließen in die neue HERE HD Live Map ein – eine digitale Karte, die als Basis für das pilotierte Fahren der Zukunft dient.

Bei der Car-to-X-Technologie gibt es starke marktspezifische Präferenzen bezüglich der Basistechnologie. So setzt beispielsweise der amerikanische Markt auf den bereits spezifizierten Standard 802.11 p, den auch Audi erfolgreich erprobt hat. In anderen Märkten wie beispielsweise China wird sich wohl der 5G-Standard etablieren.

LTE-V

Das „V“ im Kürzel LTE-V steht für vehicular, also für die speziellen Anwendungen in Fahrzeugen. Die neue Technologie LTE-V vernetzt die Datenübertragungsmodule in den Autos sehr schnell und direkt miteinander. Die neuartige ad-hoc-Kommunikation ermöglicht Autos auch in Gegenden ohne Mobilfunkabdeckung miteinander zu kommunizieren.

Das LTE-V-Modul im Auto kennt zwei Betriebsmodi. Der Modus „In Coverage“ ist aktiv, wenn sich das Auto nahe genug an einer Basisstation befindet. Hier managt das Netz die Kommunikation zwischen den Teilnehmern, indem es jedem definierte Ressourcen hinsichtlich Zeitpunkt und Frequenzspektrum zuteilt; ein Feuerwehrauto im Einsatz sendet etwa seine Positionsmeldungen mit hoher Priorität. Zudem kann das LTE-V-Management eine Gruppe von Fahrzeugen so miteinander vernetzen, dass sie einen intelligenten lokalen Schwarm bilden. Dadurch warnt das Vorderste von ihnen, wenn es beispielsweise das Ende eines Staus erkennt, die Nachfolgenden.

Der zweite Modus heißt „Out of Coverage“. Er dient als Rückfallebene, wenn Autos zu weit von der Basisstation entfernt sind, um sich mit ihr zu synchronisieren; die Station kann ein Gebiet von mehreren Kilometern Durchmesser versorgen. In diesem Modus tauschen die Autos zwar Informationen miteinander aus, jedoch ohne Koordination durch die Basisstation.

Der schnelle Verbindungsaufbau prädestiniert das neue Verfahren für die Übertragung zeitkritischer Informationen. Hier geht es neben Warnmeldungen auch um Aspekte wie dem künftigen „Platooning“, dem dicht aufeinander folgenden Verkehr auf Schnellstraßen mit pilotiert fahrenden Autos. Per LTE-V können die Fahrzeuge in der Kolonne permanent den idealen Abstand zueinander regeln, damit in hohem Maße effizient fahren und gleichzeitig zur Unfallvermeidung beitragen.

Audi arbeitet beim Aufbau des weiterentwickelten LTE-Standards eng mit Partnern, etwa dem Mobilfunkunternehmen Huawei zusammen. Gemeinsam mit dem chinesischen Mobilfunkunternehmen hat die Deutsche Telekom, die die Frequenzen im Gigahertz-Spektrum bereitstellt, an der Autobahn A9 im Raum Ingolstadt eine Teststrecke aufgebaut. Es handelte sich um ein Teilprojekt im Rahmen des vom Bundesverkehrsministerium getragenen Großversuchs „Digitales Testfeld A9“. Ziel ist, das pilotierte und vernetzte Fahren im realen Verkehr zu erproben. Audi engagiert sich dort in mehreren Projekten.

Die praktische Erprobung ist bereits abgeschlossen: Auf einem elf Kilometer langen Autobahnabschnitt zwischen den Ausfahrten Lenting und Manching wurden vier LTE-V-Basisstationen installiert; die Kommunikationsmodule in den Autos kamen von Huawei. Mit zwei Versuchsträgern erprobte Audi in Kooperation mit BMW und Toyota, wie gut Autos verschiedener Hersteller Daten untereinander austauschen können – bei unterschiedlichen Anforderungen und unter realen Bedingungen. Derzeit läuft die Auswertung.

Der nächste Arbeitsschritt wird darin bestehen, die Technik und die Protokolle von LTE-V weltweit zu standardisieren, um möglichst viele Teilnehmer zu gewinnen. Die neue Technologie könnte noch in diesem Jahrzehnt marktreif werden. Audi-Experten rechnen zudem damit, dass
LTE-V nicht nur ins Auto, sondern auch ins Smartphone einzieht. Das würde weitere, ganz neue Möglichkeiten der Vernetzung eröffnen, zum Beispiel eine Car-to-Pedestrian-Kommunikation. Über diesen Weg könnten in Echtzeit Informationen zum Standort des Fußgängers ausgetauscht werden.

Die Bedien- und Anzeigekonzepte von morgen

Wie das Bedienkonzept der Zukunft aussehen könnte, hat Audi mit der Technikstudie Audi e-tron quattro concept gezeigt. Nun entwickelt die Marke mit den Vier Ringen das Audi virtual cockpit zum Audi virtual dashboard weiter. Dieses besteht aus mehreren OLED-Displays, die jeweils unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Das volldigitale Bedienkonzept schafft die Grundlage für ein System, dass sich an das Nutzungsverhalten des Kunden anpasst– mit intelligenten Hinweisen unterstützt es ihn als ein diskreter Assistent.

Der Audi e-tron quattro concept gibt mit seinem volldigitalen Cockpit einen Ausblick, wie in Zukunft das Bedien- und Anzeigekonzept aussehen kann. Im neuen stark reduzierten Audi virtual dashboard übernehmen insgesamt drei Bildschirme die Anzeige und Steuerung aller Funktionen und Informationen. Im direkten Blickfeld des Fahrers liegt das Audi virtual cockpit curved OLED mit 14,1-Zoll-Diagonale und 2.240 x 720 Pixel Auflösung. Es zeigt im Grundmenü die Geschwindigkeit, den Ladezustand der Traktionsbatterie und die Reichweite. Die Bedienung des Audi virtual cockpit curved OLED erfolgt intuitiv über das Multifunktionslenkrad.

Die leicht gekrümmte Oberfläche des großen Zentraldisplays sorgt dafür, dass der Fahrer alle Anzeigen zu jeder Zeit blendfrei ablesen kann. Der freie Zuschnitt der Kontur ist eine Stärke der hier eingesetzten AMOLED-Technologie (AMOLED= Active Matrix Organic Light Emitting Diodes). Sie nutzt hauchdünne Folien.

In der Mittelkonsole befinden sich zwei Touch-Displays. Während der obere Bildschirm klassische Infotainment-Inhalte wie die Navigation und Medien steuert, dient der untere Bildschirm sowohl zur Texteingabe als auch zur Bedienung der Klimaautomatik. Auf dem multifunktionalen Display lassen sich zusätzlich individuelle Favoriten zum schnellen Funktionsaufruf festlegen.

Alle wesentlichen Funktionen sind in die beiden Displays integriert. Das macht eine individuelle Personalisierung der Inhalte sowie eine spätere Aktualisierung und Erweiterung der Funktionen möglich. Das vollständig digitale Bedienkonzept von Audi schafft somit die Grundlage für ein System, das sich an das Nutzungsverhalten des Kunden anpasst. Durch seine intelligenten Hinweise und personalisierbaren Umfänge wird das Bedienkonzept zu einer Art persönlichem Assistenten.

Die neue Touchscreen-Technologie

Die neuartige MMI-Bedienung mit MMI touch response erkennt Touch-Gesten und passt sie an die Gegebenheiten im Auto an. Das System liefert ein deutlich am Finger spürbares haptisches Feedback, wenn der Fahrer zum Beispiel durch Listen scrollt oder die Klimatisierung regelt. Schaltflächen lassen sich durch sanften Druck auf das Display auswählen und betätigen. Versehentliche Fehlbedienung wird so vermieden.

Die Bedienung ist einfach und sicher, das Handgelenk ruht komfortabel auf dem breiten Wählhebel der Fahrstufen. Damit kombiniert das MMI touch response-System die Vorteile eines konfigurierbaren Displays mit der haptischen Rückmeldung konventioneller Schalter und Drehregler.

Online-Sprachbedienung

Bei der Sprachbedienung, auch SDS (Speech Dialogue System) genannt, stößt Audi ebenfalls in eine neue Dimension vor: Im MIB2+ wird das System um eine Hybrid­lösung erweitert, die Onboard- und Online-Lösungen gleichermaßen einbezieht und gegebenenfalls miteinander abgleicht. Online- und Offline-Sprachbedienung ergänzen sich somit nahtlos.

Bei der Online-Erkennung gelangt die Spracheingabe des Fahrers als Datenpaket über das Mobilfunknetz zu einer Erkennungssoftware in der Cloud. Sollten in manchen Fällen sowohl die Onboard- als auch die Online-Erkennung Antworten liefern, gleicht ein sogenannter Dialogmanager beide miteinander ab. Bei der Auswahl der plausibleren Antwort berücksichtigt er Kriterien wie den Standort des Autos oder die vorherigen Abfragen.

Die neue Spracherkennung versteht viele Ausdrücke des alltäglichen Sprachgebrauchs und erweitert so das Spektrum der Sprachbedienung. Über die Sonderzielsuche hinaus umfasst sie weitere Funktionen wie das Wetter, Nachrichten und das Online-Radio.

Seamless connect experience

Das gesamte Bedien- und Anzeigenkonzept lernt zukünftig den Kunden mit seinen persönlichen Gewohnheiten und Vorlieben kennen und unterstützt ihn aktiv. Das Navigationssystem sendet zum Beispiel bei einem aufkommenden Stau vor der Fahrt eine Startempfehlung an den Fahrer, sodass er sein gewünschtes Fahrziel pünktlich erreichen kann. Während der Fahrt werden außerdem aktuelle Zusatzinformationen wie Verkehrs- und Gefahrenmeldungen über die 3D-Karte im direkten Blickfeld des Fahrers angezeigt. Auch Umgebungsinformationen oder die Lage von umliegenden Ladestellen für Audi e-tron-Modelle stehen zur Verfügung. Die Informationen dafür liefert zukünftig die Datenbank von HERE. Der Kunde wird die Möglichkeit haben, sein Auto immer aktuell zu halten. Über seinen myAudi-Account kann er schon bald Funktionen verlängern oder nachträglich erwerben.

Der persönliche, intelligente Assistent (PIA)

Das beste Bedienkonzept ist dasjenige, das sich auf den Fahrer einstellt, ihm möglichst viele Aktionen erspart und Routine-Bedieneingaben selbstständig ausführt – diesem Motto folgt „PIA“, der persönliche intelligente Assistent.

Das Konzept des Vorentwicklungsprojekts PIA besteht darin, Daten intelligent miteinander zu verknüpfen: Daten aus dem Internet, Daten des Fahrers, Daten über die aktuelle und die bevorstehende Verkehrssituation sowie Daten aus dem Auto. PIA reagiert unter anderem auf Spracheingaben und kann dank intelligenter Algorithmen eigenständig und adaptiv mit dem Nutzer interagieren.

Denkbare Einsatzszenarien von PIA könnten folgende Verhaltensmuster und Tätigkeiten des Fahrers sein: Welches Navigationsziel gibt der Fahrer am häufigsten ein und an welchen Tagen? Welche Musik und welchen Audi connect-Dienst wählt er zu welcher Uhrzeit aus? Wie stellt er Klimatisierung und Sitzheizung je nach Witterung ein? Wie viel Abstand hält er auf der Autobahn zum Vorausfahrenden? Welchen Parkplatz fährt er zu welcher Uhrzeit und bei welchem Wetter an, nimmt er bei Regen lieber die Tiefgarage? Welche Gesprächspartner ruft er bevorzugt zu welcher Uhrzeit an?

Aus solchen Informationen lernt PIA kontinuierlich mehr über die Vorlieben und Gewohnheiten des Nutzers. Dabei setzt Audi auf die Technologie des maschinellen Lernens. PIA entwickelt sich dadurch stetig weiter und baut mithilfe dieser künstlichen Intelligenz mit jedem gefahrenen Kilometer detaillierteres Wissen auf. PIA kann die Funktionen des Autos auf die Verhaltensweisen und Bedürfnisse des Fahrers einstellen und aktiv Empfehlungen geben. Dichter Verkehr an einem verregneten Freitagnachmittag kann bedeuten: Klimaanlage auf Defrost, Verkehrsinformationen aktiv, sanfte Musik, defensive Kennlinien für Assistenzsysteme, Antrieb und Fahrwerk, und dazu der Vorschlag, zuhause anzurufen, um der Familie mitzuteilen, dass der Fahrer sich verspätet.

Ein Server in der geschützten Audi-Cloud hostet und bearbeitet die PIA-Daten. Der Kunde kann sie jederzeit über seinen myAudi-Account einsehen und verwalten. Er kann sie löschen oder ändern, beispielsweise bei einem Umzug und sie lassen sich automatisch auf weitere Autos übertragen. Das Auto erkennt den jeweiligen Nutzer, lädt das passende Nutzerprofil und PIA passt das Auto sowie das Interaktionsverhalten dementsprechend an.

Die Audi-Tochter Audi Electronics Venture GmbH (AEV) betreibt das Vorentwicklungsprojekt PIA federführend. Es könnte mit ersten Teilumfängen noch in diesem Jahrzehnt in Serie gehen und danach Schritt für Schritt ausgebaut werden – zum perfekten, diskreten Assistenten des Fahrers.

www.audi.dewww.audi.de

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