Fahrzeugautonomie und die Zukunft der Elektrotechnik

Haben Sie jemals einen Science-Fiction-Film gesehen, in dem erstaunliche futuristische Innovationen über die Leinwand flogen oder fuhren?

Hätten Sie jemals geglaubt, dass diese Erfindungen zu Ihren Lebzeiten passieren würden? Nun, die Zukunft ist hier in Form eines selbstfahrenden Fahrzeugs.

Diese Wunder der modernen Technologie, besser bekannt als autonome Elektrofahrzeuge (AEV), verwenden eine Kombination aus Sensoren, Kameras und anderer fortschrittlicher Technologie, um die Bereiche um das Fahrzeug herum zu überwachen und zu sehen, ob sich irgendwelche Strukturen in der Nähe befinden.

Da die Autounfallraten aufgrund von Fahrfehlern steigen, suchen Automobilhersteller nach neuen Wegen, um sicherere Fahrzeuge zu bauen, die nicht auf menschliche Fahrer angewiesen sind.

Was ist ein autonomes Elektrofahrzeug?

Ein autonomes Elektrofahrzeug ist ein Fahrzeug, das keinen menschlichen Fahrer benötigt.

Daher verwendet es eine Kombination aus Radar, Sensoren, Kameras und künstlicher Intelligenz, um die Route zwischen den Zielen zu navigieren.

Ein vollständig autonomes Fahrzeug muss dies ohne menschliches Eingreifen tun, und mehrere Autonomiestufen werden verwendet, um dies zu messen.

Ebenen der Autonomie

Die US National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) beschreibt die sechs Autonomiestufen, beginnend mit Stufe 0, bei der das Fahrzeug nur mit Unterstützung eines Menschen gefahren werden kann.

Die anderen fünf Ebenen beschreiben und untersuchen autonome Funktionen bis hin zum vollständig autonomen Fahrzeug, das keine Unterstützung benötigt.

Level 1

Diese Ebene umfasst ein fortschrittliches Fahrerassistenzsystem (ADAS), das den Fahrer bei Funktionen des Fahrzeugs wie Lenken, Beschleunigen und Bremsen unterstützt, jedoch nicht gleichzeitig.

Darüber hinaus umfasst dieses System Rückfahrkameras, die jedes Objekt hinter dem Fahrzeug erfassen können. Außerdem warnt es den Fahrer, wenn er von seiner Fahrspur abkommt.

Bei Nutzfahrzeugen sind diese Sicherheitsfeatures Standard, bei Neufahrzeugen ist typischerweise ein Fahrerassistenzsystem vorhanden.

Level 2

Autonomie der Stufe 2 beinhaltet ein fortschrittliches Fahrerassistenzsystem, das gleichzeitig lenken, bremsen oder beschleunigen kann, während der Fahrer hinter dem Steuer sitzt.

Das Fahrzeug kann die Fahraufgabe übernehmen, der Fahrer kann aber jederzeit wieder die Kontrolle übernehmen.

Stufe 3

Bei Level 3 handelt es sich um ein automatisiertes Fahrsystem (ADS) und nicht um ein Fahrerassistenzsystem, das unter bestimmten Umständen das gesamte Fahren übernehmen kann.

Ein Beispiel für Level 3 ist ein Fahrzeug, das für den Fahrer ohne Unterstützung einparken kann. Der menschliche Fahrer muss jedoch immer noch wachsam sein und die meiste Zeit die Kontrolle über das Auto übernehmen.

In Stufe 3 beginnt das Fahrzeug, die Umgebung zu erkennen und die Umgebung um das Auto herum zu lernen.

Level 4

Auf dieser Ebene ist der menschliche Fahrer eher ein Beifahrer und kann sich entspannt zurücklehnen, während das automatisierte Fahrsystem alle Aufgaben übernimmt und die Umgebung überwacht.

Ein Fahrzeug ist auf diesem Niveau zuverlässig genug, dass der Mensch während der Fahrt andere Dinge tun kann und nicht so viel Aufmerksamkeit schenken muss wie die verschiedenen Niveaus.

Level 5

Stufe 5 ist der Inbegriff von Autonomie, bei der ein Fahrzeug alles tut, was ein menschlicher Fahrer tun würde, während sich die Passagiere zurücklehnen und nicht erwartet werden, dass sie das Fahrzeug überwachen.

Dies ist das Niveau, das Autohersteller anstreben, weil es Ihnen einen virtuellen Chauffeur zur Verfügung stellt. So haben Sie während der Autofahrt die Freiheit, andere Dinge zu tun, anstatt auf den Verkehr zu achten.

Es gibt einige Level-5-Fahrzeuge in der Testphase mit vielversprechenden Ergebnissen, die zeigen, dass Fahrzeuge mit dieser Fähigkeit kostengünstig hergestellt werden können und daher für jedermann erhältlich sind.

Wie funktionieren selbstfahrende Autos?

Autonome Elektrofahrzeuge arbeiten mit künstlicher Intelligenz, die riesige Datenmengen verwendet, um ein System aufzubauen, das dem Fahrzeug hilft, sich ohne die Hilfe eines Fahrers fortzubewegen.

Zu den Systemen gehören Bilderkennung, maschinelles Lernen und neuronale Netze, deren Wartung und Ausführung ein hohes Maß an technischem Fachwissen erfordern.

Neuronale Netze identifizieren die Muster in großen Datenmengen, die dann in Computer-Lernalgorithmen eingespeist werden.

Die neuronalen Netze lernen dann, Dinge wie Ampeln, Bordsteine, Bäume, Fußgänger, Straßenschilder und andere natürliche Teile einer Fahrumgebung zu identifizieren.

Daher ist es im Wesentlichen das Auto, das zur Fahrschule geht und lernt, worauf man achten muss. Dieses System kann Unfälle reduzieren, da künstliche Intelligenz erkennen kann, was sich um das Fahrzeug herum befindet.

Darüber hinaus kann das Auto vorhersagen, was diese Objekte sein könnten, und innerhalb von Sekunden entsprechende Fahrentscheidungen treffen. Das System wird nur besser, je mehr es arbeitet, da es bei jeder Fahrt mehr dazulernt.

Ein Beispiel für die Funktionsweise eines fortschrittlichen Systems ist das Waymo-Projekt von Google:

• Der Beifahrer gibt das Ziel vor und die Software des Fahrzeugs berechnet die beste Route.

• Ein rotierender Sensor auf dem Dach überwacht einen Bereich von bis zu 60 Metern um das Auto herum und erstellt eine 3D-Karte der Umgebung um das Fahrzeug.

• Ein weiterer Sensor am linken Hinterrad erkennt jede seitliche Bewegung, um die Position des Fahrzeugs in Bezug auf die 3D-Karte zu überwachen.

• Radare an beiden Stoßfängern berechnen Hindernisse und den Abstand des Fahrzeugs zu ihnen.

• Software für künstliche Intelligenz ist mit allen Sensoren verbunden und sammelt Daten von Googles Software Street View und die Daten von Videokameras im Fahrzeug.

• Das Deep Learning des Systems der künstlichen Intelligenz simuliert die menschliche Wahrnehmung und Entscheidungsfähigkeit, um Aktionen wie Lenken, Bremsen und Beschleunigen zu steuern.

• Die Software des Fahrzeugs kommuniziert mit Google Maps, um frühzeitig über bevorstehende Sehenswürdigkeiten oder Probleme wie Unfälle, Verkehrszeichen und Ampeln informiert zu werden.

• In das System ist eine Override-Funktion integriert, falls der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug übernehmen muss.

Diese Art von System ist ein wirklich autonomes Fahrzeug, bei dem der Fahrer nur da ist, um bei Bedarf die Kontrolle über das Auto zu übernehmen.

Vorteile von selbstfahrenden Fahrzeugen

Sicherheit

Es wird geschätzt, dass 94 % aller Verkehrsunfälle durch Fahrfehler oder schlechtes Fahrverhalten verursacht werden.

Mit dem Aufkommen autonomer Fahrzeuge wird das Reisen nicht mehr von der Fähigkeit eines Menschen abhängen, sich zu konzentrieren und die Verkehrsregeln zu befolgen.

Daher erscheint es logisch, dass die Häufigkeit von Verkehrsunfällen auf null reduziert werden könnte.

Unabhängigkeit

Ein selbstfahrendes Auto könnte Menschen, die aufgrund einer Behinderung nicht fahren können, die ersehnte Unabhängigkeit bringen.

Wie der ältere Erwachsene, der aufgrund einer Makuladegeneration nicht mehr Auto fahren kann, oder die Frau, die von der Hüfte abwärts gelähmt ist und bei Besorgungen nicht mehr auf andere Menschen angewiesen ist.

Ein selbstfahrendes Auto ist eine hervorragende Lösung für diejenigen, die ihre Unabhängigkeit bewahren und ein qualitativ hochwertiges Leben ohne Abhängigkeit von anderen führen möchten.

Spart Geld

Diese Fahrzeuge könnten helfen, Geld bei Versicherungsansprüchen zu sparen, weil das Auftreten von Unfällen zurückgehen wird.

Mit der Zeit könnten auch die Versicherungstarife für selbstfahrende Autos gesenkt werden, weil die Schadenfälle drastisch sinken werden.

Darüber hinaus könnten die Menschen bei ständig steigenden Benzinpreisen Geld sparen, da diese Fahrzeuge elektrisch sind.

Gestiegene Produktivität

Fahrgäste müssen im Stau nicht mehr auf das Auto vor ihnen achten.

Außerdem können sie ein Buch lesen, einen Bericht fertigstellen oder sich für den bevorstehenden Tag ausruhen.

Die Technologie könnte es dem Fahrzeug auch ermöglichen, Passagiere an ihrem Ziel abzusetzen und dann selbst zu parken.

Reduziert Staus

Diese Fahrzeuge können Verkehrsstaus entlasten, indem sie die Zahl der Unfälle verringern, die zu Verzögerungen führen.

Besser für die Umwelt

Weniger Staus bedeuten weniger Leerlauf und weniger Treibhausgase, die die Atmosphäre schädigen. Ein selbstfahrendes Fahrzeug ist auch ein perfektes Mittel für Fahrgemeinschaften und reduziert die Anzahl der Autos auf der Straße.

Autonomes Elektrofahrzeug-Engineering

Das Engineering im Bereich autonomer Fahrzeuge ist anspruchsvoll. Es kann auch ein lohnender interdisziplinärer Beruf sein, der eine Ausbildung in Informatik, Robotik, Automobiltechnik und maschinellem Lernen umfasst.

Daher können Ingenieure in dieser Branche eine Anstellung bei einem der großen Automobilunternehmen suchen, das bei Spitzeninnovationen führend ist.

Wenn Sie sich für die Arbeit mit autonomen Fahrzeugen interessieren, können Sie sich für einen ECE-Masterstudiengang wie den an der Kettering University Online angebotenen einschreiben.

Darüber hinaus ist diese Art von Programm speziell darauf ausgelegt, die Entwicklung von Elektro- und autonomen Fahrzeugen mit Blick auf die Zukunft der Automobilindustrie zu lehren.

Das Engineering selbstfahrender Autos geht über die traditionelle Ingenieurausbildung hinaus und verzweigt sich in viele Fachgebiete.

Eigenschaften eines Ingenieurs für autonome Elektrofahrzeuge

Im Masterstudiengang Elektrotechnik und Informationstechnik für fortgeschrittene Mobilitätssysteme setzen Sie sich mit folgenden Schwerpunkten auseinander:

• Die Integration von Computersystemen und elektrischen Systemen zur Verwendung in selbstfahrenden Fahrzeugen und anderen fortschrittlichen Mobilitätsanwendungen

• Die Entwicklung fortschrittlicher Mobilitätsanwendungen für Elektro-, autonome und Hybridfahrzeuge sowie andere Transportsysteme – insbesondere die Entwicklung künstlicher Intelligenz und Robotiksysteme, wie sie für den Bereich fortschrittlicher Mobilitätsanwendungen gelten

• Wie man dynamische Systeme entwirft, die die autonome Funktionalität verbessern

• Robotik, verbessert durch KI

Es braucht eine engagierte Person mit einem scharfen Verstand und Augen für die Zukunft, um sich zu bemühen, ein Ingenieur für selbstfahrende Autos zu werden.

Wenn Sie Vollzeit arbeiten, können Sie Ihr Studium online absolvieren. Daher erfordert dies an sich eine Entschlossenheit und Disziplin, die für unabhängige Lernende einzigartig sind.

Diese Karriere ist kein Rennen bis zum Ziel, sondern ein Marathon, der Sie in neue Technologiebereiche führt.

Die Innovationen, an denen Sie arbeiten, werden ständig erweitert, da sich der Bereich der autonomen Fahrzeuge sprunghaft verändert und verbessert.

Vielleicht möchten Sie sich diese dynamische Karriere ansehen, wenn Sie einige dieser Eigenschaften haben:

• Ein lebenslang Lernender zu sein, der bereit ist, seine Fähigkeiten und sein Wissen kontinuierlich zu erweitern

• Eine Leidenschaft für die Forschung, um die Technologie zu verbessern

• Engagement für die Lösung von Problemen und Durchhaltevermögen auch bei schwierigen Aufgaben

• Eine Fähigkeit zum Programmieren und sauberen Codieren

• Die Fähigkeit, technisch zu denken

• Kann Systeme analysieren, um Mängel zu finden

Personen mit vorhandenem Hintergrund im Ingenieurwesen mit unterschiedlichen Stilen, Interessen und Fähigkeiten können großen Erfolg haben, wenn sie sich mit einem Unternehmen zusammenschließen, das sich mit der Entwicklung autonomer Fahrzeuge befasst.

Es gibt viele Felder, die jemandem mit einem fortgeschrittenen Abschluss offen stehen, darunter:

• Robotikingenieur: Ein Robotikingenieur arbeitet an der Integration von Robotern in bestehende Technologien wie autonome Fahrzeuge, Tauchboote, autonome Luftfahrzeuge und andere Arten von Robotern

• Elektroingenieur: Ein Elektroingenieur konzentriert sich auf die Arbeit mit Elektromagnetismus, Elektrizität und Elektronik

• Autonomous Driving Validation Engineer (ADVE): Diese Ingenieure testen und validieren die Computerplattform autonomer Fahrzeuge

• Systemingenieur: Dies ist ein Ingenieur, der funktionale Systeme entwickelt und wartet (z. B. drahtlose Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationssysteme, Satellitenkommunikationssysteme für die Luft- und Raumfahrt, Cloud-Computing-Systeme)

• Controls and Drives Engineer: Diese Art von Ingenieur konzentriert sich auf die Wartung der Software und Hardware für die funktionalen Komponenten des Systems der künstlichen Intelligenz, wie Aktoren und Sensoren.

• Computerprogrammierer: Dies ist jemand, der Computerprogrammcode für den Software- und Hardwarebetrieb schreibt und testet

• Sensorsystemingenieur: Ein Sensorsystemingenieur konzentriert sich auf die Software- und Hardwareaspekte von Sensorsystemen wie Radar, Lidar und Kameras

Um ein autonomer Fahrzeugingenieur zu werden, ist ein interdisziplinäres Studium in den Bereichen Softwaretechnik, Mathematik und Robotik erforderlich.

Darüber hinaus sind Computerprogrammierung, Sensoren, Automobildesign und -mechanik sowie Maschinenbau erforderlich.

Es ist die Evolution der Technik, und es ist eine faszinierende Aussicht zu sehen, welche Innovationen als nächstes kommen werden.

Abschließende Gedanken

Die Zukunft ist da, und eines Tages, wenn wir alle in unsere selbstfahrenden Fahrzeuge ohne Lenkräder einsteigen, werden wir uns fragen, wie vergangene Generationen etwas anderes gemacht haben.

Unsere gasbetriebenen Fahrzeuge, die von Menschen gelenkt werden müssen, werden den Weg von Pferd und Wagen gehen.

Unfälle gibt es nicht mehr, weil die Autos der Zukunft perfekt aufeinander abgestimmt sind und jeden Tag dazulernen.

Die Technologie autonomer Elektrofahrzeuge ist zugänglicher, als wir vielleicht denken. Darüber hinaus bemühen sich bestimmte Unternehmen, diese Technologie so erschwinglich wie möglich zu machen.

Es ist bemerkenswert, wie selbstfahrende Elektrofahrzeuge unserer Umwelt und der Fahrersicherheit helfen werden.

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