Überblick
5G-basierte Fernsteuerung von Fahrzeugen Trotz der beeindruckenden Fortschritte in der künstlichen Intelligenz (KI) und den Kommunikationstechnologien der letzten Jahre bestehen weiterhin Herausforderungen für vollautonome Fahrzeuge, die ohne Sicherheitsbedenken im Stadtverkehr unterwegs sein sollen. Um die Lücke zwischen vollständiger Autonomie und Realität zu schließen und die Sicherheit zu erhöhen, hat ein indisches Forschungsinstitut ein 5G-basiertes Fernsteuerungssystem für Fahrzeuge entwickelt. Dieses ermöglicht es einem Fahrer in einer Leitstelle, bei Bedarf die Fahrentscheidungen eines ferngesteuerten Fahrzeugs im Straßenverkehr zu übernehmen. Die Echtzeit-Datenkommunikation wird durch die lüfterlosen Embedded-Computer APROtech ermöglicht.
Sie entwickelten eine videounterstützte Teleoperationsarchitektur, bestehend aus einem Fahrzeug und einem Fernsteuerraum, die über ein 5G-Funknetz verbunden sind und miteinander kommunizieren. Zwei APROtech Embedded-Computer mit RabbitMQ-Message-Broker für die Steuerungssignalübertragung und WebRTC für die Echtzeit-Videoübertragung wurden im Fahrzeug bzw. im Steuerraum installiert, um die bidirektionale Kommunikation zu ermöglichen.
Der im Fahrzeug integrierte GOLUB-Computer ist mit einem 5G-Kommunikationsmodul ausgestattet, über Ethernet mit einem MicroAutoBox II-System verbunden, um Sensor- und Fahrzeugdaten abzurufen, und über USB mit einer HD-Kamera, um Live-Videobilder an den entfernten Kontrollraum zu streamen.
Im Kontrollraum empfängt der zweite GOLUB-Computer Daten über ein 5G-Modem, um den Livestream des fahrenden Fahrzeugs auf einem LCD-Monitor anzuzeigen. Zur Steuerung des Fahrzeugs ist das Logitech G29-Lenkrad- und Pedalsystem mit dem GOLUB-System verbunden und ermöglicht so die Fernsteuerung.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Kommunikation zwischen Fernsteuerzentrale und Fahrzeug einwandfrei funktionierte. Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 30 bis 40 km/h lag die durchschnittliche Gesamtlatenz über das 5G-Mobilfunknetz unter 270ms, und das Fahrzeug führte Lenk-, Brems- und Schaltvorgänge nahezu perfekt aus.
Herausforderungen
- Echtzeit-Datenverarbeitung: Obwohl das System mit einem 5G-Kommunikationsnetz ausgestattet ist, kann es zu Kommunikationsproblemen kommen, wenn die Hardware nicht leistungsstark genug ist, um die Echtzeit-Datenverarbeitung und den Datenaustausch zu unterstützen. Dadurch kann die Gesamtdatenlatenz des Systems für eine optimale Betriebseffizienz beeinträchtigt werden.
- Extrem raue Betriebsbedingungen: Hochleistungsrechnen und hoher Datendurchsatz stellen Herausforderungen an die Wärmeableitung und die robuste Konstruktion, um die Betriebs- und Verbindungssicherheit zu gewährleisten, insbesondere in Automobilanwendungen, die ständigen Stößen, Vibrationen und anderen rauen Bedingungen im Fahrzeug ausgesetzt sind.
Lösung
Die GOLUB Serie, ausgestattet mit einer Intel® Core™ CPU der 14./13./12. Generation mit 24 Kernen/32 Threads und 35W/65 W Leistung sowie modernsten I/O-Schnittstellen, einer praxiserprobten Kühllösung und einem lüfterlosen Design sowie einer Reihe von patentierten Schutzmechanismen gegen Stöße und Vibrationen, erfüllt die Leistungs- und Zuverlässigkeitsanforderungen dieses ferngesteuerten Fahrprojekts.
Die Vorteile der GOLUB Embedded-Serie
- Hohe Leistung: Ausgestattet mit dem neuesten Intel Core Desktop-Prozessor mit 24 Kernen und 32 Threads und kombiniert mit der neuesten DDR5-Speicherbandbreite und PCIe Gen4 NVMe-Hochgeschwindigkeits-Lese-/Schreibvorgängen bietet der GOLUB Computer einen signifikanten Leistungsschub für dieses Fernfahrprojekt.
- Hoher Datendurchsatz und I/O: Ausgestattet mit modernsten I/O-Anschlüssen, darunter 6 x 2,5GbE- und 1 x Gigabit-Ethernet-Port mit PoE+ PSE-Option, einem USB 3.2 Gen2x2 Typ-C-Port mit 20 Gbit/s Bandbreite und 6 USB 3.2 Typ-A-Ports für USB3-Kameraverbindungen, unterstützt die GOLUB-Serie diese 5G-Anwendung mit schnellstem Datenaustausch und minimaler Latenz.
- Hohe Zuverlässigkeit und Stabilität: Mit einem wirklich breiten Betriebstemperaturbereich von -25°C bis 70°C und MIL-STD-Zertifizierung zum Widerstand gegen Stöße und Vibrationen, was Zuverlässigkeit und Stabilität für Anwendungen im Fahrzeug gewährleistet.
- Hohe Erweiterbarkeit: Der GOLUB Embedded-Computer bietet die Möglichkeit zur Erweiterung, unter anderem durch ein patentiertes Erweiterungskassettenmodul zum Hinzufügen funktionsspezifischer PCIe/PCI-Karten, die proprietäre MezIO-Schnittstelle mit verschiedenen Ein-/Ausgängen wie RS-232/422/485, isolierten DIOs, Zündleistungssteuerung und Speichererweiterung sowie internen Mini-PCIe/M.2-Schnittstellen. Dies bietet eine beispiellose Vielseitigkeit und Erweiterbarkeit, um den Bedürfnissen und Wünschen der Benutzer gerecht zu werden.