Auf dem Weg zu intuitiv vernetzten Fahrzeugen: moderne Trends bei HMI Technologien

OEM-Hersteller mögen denken, sie hätten noch Zeit sich vorzubereiten, aber vernetzte Autos sind in gewissem Maße schon heute Realität. So können wir beispielsweise bereits heute unser Telefon an das Auto anschließen und die Funktion Fernstart oder Entsperren mit unserem iPhone oder mit der App Android Auto benutzen. Dank der integrierten Apps für Fahrzeuge, die bei neuen Modellen mitgeliefert werden, können wir unser Handy leicht an das Instrumentenbrett anschließen und dadurch die Funktion Sprachwahl benutzen und sogar unseren Kalender mit dem Navigationssystem des Autos synchronisieren, um die bevorstehende Reise zu planen.

Dieser Komfort ist nur die Spitze eines Eisbergs, wenn es um vernetzte Fahrzeuge geht. Sie sind erst der Beginn jener Revolution, die uns zum kompletten Umdenken des gesamten Verkehrsmittelkonzepts hinführen wird. Die Konsumenten fordern das schon jetzt, denn die jüngere Generation ist nicht mehr allein auf Geschwindigkeit und Design neugierig. Sie will beim Autofahren stets in Verbindung bleiben und sich wohlfühlen, ohne dafür einen großen Aufwand zu betreiben.

Wollen die Autohersteller die Sympathien ihrer Verbraucher für sich gewinnen, müssen sie ihre gesamte Erfahrung in Sachen Fahrerlebnis überdenken. Sie müssen mehr als nur Hersteller eines physikalischen Produkts werden und ihre Fahrzeuge in Objekte verwandeln, die den Fahrern wie auch Beifahrern weitere verschiedene Dienstleistungen bieten.

Human-Maschine-Interface (HMI)

Was bedeutet HMI? Mit einfachen Worten: Es handelt sich um eine Software, mit der eine Person mit ihrem Wagen interagieren, ihn überwachen und eine Rückreaktion von ihm erwarten kann. Jedes Mal, wenn sie den Sprachassistenten Alexa in Anspruch nimmt, wird das HMI – eine Art sprachgesteuerte Fernbedienung – aktiviert.

HMI im Ökosystem der vernetzten Fahrzeuge verspricht, unsere Fahrerlebnisse komplett auf die neue Schiene zu setzen und dabei weit über die Grenzen der HMI Standardideen zu gehen (zum Beispiel, Integration von Smartphons, Verwendung von Apple CarPlay oder Android Auto zum Musikhören online oder zum Telefonieren), so dass ein Auto praktisch zu einem „fahrbaren Computer“ wird, das keine weiteren Gadgets benötigt.

Durch den rasanten technologischen Fortschritt wird das HMI in der Automobilindustrie auch multimodal. Das bedeutet, eine Technologie kann sämtliche Arten von Interaktionen in sich vereinen:

• Sensorsteuerung mit einem Touch Display auf der Mittelkonsole;
• Sprachsteuerung zum Ablesen von Digitalanzeigen auf dem Instrumentenbrett eines Fahrzeugs (Geschwindigkeit, Außentemperaturen, Straßenverhältnisse, Füllstand des Treibstoffs usw.);
• Gestiksteuerung zum Starten eines Beamers auf der Windschutzscheibe (HUD- Display);
• Taktile Rückwirkung, zum Beispiel starke Vibration im Lenkrad bei registrierter Schläfrigkeit des Fahrers.

Kurz gesagt, das multimodale HMI verwandelt einen Wagen in ein Instrument, mit dem man Informationen herunterladen und Spaß haben kann und das in der Lage ist, mehr Sicherheit und Funktionskomfort zu bieten. Die integrierte Künstliche Intelligenz (KI) steht für den ordnungsgemäßen Betrieb aller HMI-Funktionen. Im Endeffekt sehen wir nicht einmal ein selbstfahrendes Auto, bei dem es im Moment mehr um die Zukunft geht, sondern eher ein halbautonomes Fahrerlebnis.

Fünf wichtigste Trends der HMI Technologie in der Autobauindustrie

Die Firma Tractica, ein Marktforscher und neue Technologien Tracker, erwartet bis 2025 einen Zuwachs auf dem Markt für Zubehörteile, Software für Fahrzeuge und damit verwandte Dienstleistungen bis zu 26,5 Mrd. US Dollar, verglichen zu 1,12 Mrd. US Dollar 2017.

Für Auto- und Computerhersteller gibt es kein Zurück mehr. Durch den Einsatz von innovativen Technologielösungen müssen sie sich auf die neue Realität „intelligenteren“ Fahrens einstellen. Unternehmen, die sich wünschen, den größten Marktanteil für sich zu erobern, müssen demnach die nächstfolgenden Markttrends auf dem Gebiet HMI-Technologien für Fahrzeuge im Auge behalten.

1. Integration der Smartphons wird ein Muss.

Das ist kein Trend der Zukunft mehr. Integration von Smartphons ist bei den meisten neuen Automodellen bereits verfügbar. Im Grunde genommen kann jeder Autofahrer sein Smartphon an das Informations- und Unterhaltungssystems seines Wagens anschließen und mit Hilfe der installierten Apps und der Software des vernetzten Autos den Zugang zu allen seinen Funktionen bekommen.

Mit Apple CarPlay können Sie beispielsweise navigieren, Nachrichten senden und beantworten, Anrufe tätigen, Musik abspielen und Podcasts oder Hörbücher anhören. Android Auto bietet die gleichen Funktionen. Alle Funktionen werden durch Berühren oder Sprechen aktiviert und sorgen für eine sicherere Umgebung, während sich der Fahrer auf die Straße konzentriert.

Allerdings gibt es auch gewisse Probleme. Im Besitz eines Fahrzeugs bleibt man in der Regel einige Jahre lang. Ein Handy dagegen besitzen wir weniger als zwei Jahre. Integration einer Technologie, die in einem Auto eingebaut ist und der sich permanent ändernden Technologie eines Handys, stellt ein Problem der technologischen Entwicklung dar, dem die Computerhersteller gerecht werden müssen.

Eine mögliche Lösung wäre ein Betriebssystem für das Hauptgerät zu bauen. Allerdings müssen dann die Hersteller neue Apps für die Autos entwickeln oder die bestehenden Apps an ihr eigenes System anschließen, was ein kostspieliger und langwieriger Prozess wäre.

Eine wesentlich bessere Lösung ist der Support von den im Hauptgerät eingebauten Apps. Das Team Infopulse half kürzlich einem deutschen Autoanbieter der Klasse Tier 1, eine sichere, flexible und kontaktfreie Integration für Smartphons Android und iOS zu entwickeln. Mehr über dieses Projekt erfahren, klicken Sie hier..

2. Sprachassistenten und Sprachinterfaces treten in den Vordergrund.

Das ist das, was ein Durchschnittskonsument erwartet. Er hat sich daran gewöhnt, bei Siri oder Google nach etwas zu fragen; zuhause hat er möglicherweise eine „smarte“ Box stehen, daher ist es ganz natürlich, dass er denselben Komfort auch in seinem Wagen erwartet.

Autos stellen einen riesigen Markt für Sprachassistenten dar. Laut neuesten Studien nehmen 77 Millionen Erwachsene alleine in den USA mindestens einmal monatlich Sprachassistenten in ihren Autos in Anspruch. Noch vielversprechender sieht es beim Voice Commerce in Autos aus. Laut diesjährigem Digital Drive Report benutzen 64,9% der Fahrer den vom Autohersteller mitgelieferten Sprachassistenten (falls verfügbar), um online Bestellungen zu tätigen. In den nächsten drei Jahren werden die Einkäufe, die von Autofahrern über ihre in digitalen Instrumententafeln eingebauten Sprachassistenten Google Assistent erledigt werden, voraussichtlich um 31,9% zunehmen.

Grundsätzlich wurde mit der Einführung von Sprachtechnologien bei Autos viel früher angefangen (IBM setzte ihre Sprachnavigationssysteme bei Honda schon 2004 ein), aber es mangelte in diesem Bereich an intensiven Entwicklungen von HMI Apps… bis heute.

Auf der internationalen Messe für Haushaltselektronik CES präsentierte Mercedes-Benz ihren neuen patentierten Sprachassistenten, der heute bei Schrägheckwagen der A-Klasse in Europa und bei CLA und GLA Modellen der neuesten Generation in den USA mit zu der Ausstattung gehört. Genauso wie der Siri versteht dieser Assistent indirekte Sprache und kann die richtige Temperatur einstellen, wenn man ihm einfach sagt: „Mercedes, ich friere“ oder empfiehlt ihnen den Regenschirm mitzunehmen, wenn Sie ihn nach der Wetterlage fragen. Das Unternehmen hat auch sein Informations- und Unterhaltungssystem grundlegend aktualisiert, so dass es nun viel mehr Gesten erkennt und als eine harmonische Ergänzung zur Sprachsteuerung anzusehen ist. Auf dem Dashboard Display werden nun ausführlichere Informationen angezeigt, z. B. Bewertungen bei Yelp für verschiedene Sehenswürdigkeiten und ihren Standort auf der Karte.

Etwas später stellte auch BMW sein Spracherkennungssystem vor. Der Automobilassistent der Firma kann auch unstrukturierte Sprachbefehle erkennen und verschiedene Fragen beantworten einschließlich philosophischer Fragen wie: „Was ist der Sinn des Lebens?“. Was ihn einzigartig macht ist der Grad der Personalisierung. Durch das Speichern der Angaben zu bevorzugten Einstellungen des Fahrers kann die App deren Kombination aktivieren, um einen besseren Fahrkomfort zu bieten. Sagt der Fahrer etwas wie „BMW, ich bin müde“, kann die App ein Programm für die erhöhte Lebensenergie aktivieren, das dem Fahrer hilft, sich besser auf die Straßenverhältnisse zu konzentrieren, indem optimale Einstellungen für Beleuchtung, Musik, Raumtemperatur usw. ausgewählt werden.

Grundsätzlich wenden sich die meisten Hersteller nun der Entwicklung ihrer eigenen “intelligenten” Assistenten zu, um sich von der Abhängigkeit von Anbietern wie Google, Apple oder Amazon loszusagen. Bisher war ihr Voranschreiten in diese Richtung etwas langsam, aber die Konsumnachfrage wird Alle in den nächsten kommenden Jahren antreiben.

3. HMI Sicherheitsfunktionen werden noch besser.

Bei vielen neuen Automodellen sind bereits Brems- und Parkhilfen eingebaut, die ihre Sicherheit verbessern bzw. Verkehrsunfälle verhindern sollen. Einige davon sind sogar mit noch „intelligenteren“ ADAS Systemen ausgestattet.

In dem nächsten Jahrzehnt werden wir voraussichtlich noch mehr Softwaresysteme erleben, die in das Auto integriert sind und zusätzliche Sicherheitsfunktionen bieten. Angesichts der Tatsache, dass jährlich 1.3 Mio. Menschen bei Autounfällen ums Leben kommen, sollten sich Autohersteller überlegen, Sicherheit zu ihrer obersten Priorität zu erheben und ihre Kunden, die bereit sind, solche Produkte zu kaufen, darauf einzuschwören.

Außenairbags, ausgereifte Sicherheitssysteme, Bremsanlagen und computergesteuerte Nachtsichtvorrichtungen – dies sind nur einige der Highlights, die immer verbreiteter werden.

Dennoch drängen neue Technologien genauso wie Innovationen bei Diebstahlsicherungsanlagen und Ablenkungs- / Schläfrigkeitserkennungssysteme in den Vordergrund.

Eine integrierte Software kann dank Integration mit HMI einen berührungsfreien Zugang zum Auto durch Ablesen der biometrischen Kennwerte des Fahrers wie das Scannen der Fingerabdrücke oder der Netzhaut der Augen gewähren. Oder sie ermöglicht einen ferngesteuerten Zugriff, um den Wagen über die App auf dem Smartphon zu entriegeln. Wenngleich im letzteren Fall die größte Sorge bei der Cybersicherheit des Autos liegt. Die Spracherkennungstechnologie kann jedoch als zusätzliche Sicherheitsstufe fungieren und beispielsweise das unbefugte Starten des Automotors verhindern.

Autohersteller prüfen auch, inwiefern Autos sich mit dem virtuellen Assistenten Alexa von Amazon integrieren und mit anderen „intelligenten“ Geräten verknüpfen lassen, die man bei sich zuhause hat. In diesem Fall können Autoinhaber zusätzliche Informationen über alles was mit ihrem Wagen passiert empfangen, ohne in der Nähe des Autos zu sein.

Darüber hinaus wurden mehrere neue Technologien entwickelt, um Schläfrigkeit und Unaufmerksamkeit des Fahrers zu erkennen und ihm beim Autolenken zu helfen.

So können zum Beispiel Navigationsangaben auf mehreren Displays angezeigt werden, um so eine Schritt-für-Schritt-Navigation zu schaffen, wenn der Fahrer es braucht. Durch die Erkennung der Blickrichtung können die Daten genau da angezeigt werden, wo der Fahrer hinschaut.

In Sachen Müdigkeit- und Schläfrigkeitserkennung sind die meisten Autos bereits mit einigen Systemen ausgestattet, die die Konzentrationsfähigkeit des Fahrers auf die Straße lenken soll. Ein großes Problem ist dabei jedoch, dass die meisten dieser Systeme nicht effektiv genug sind, denn sie zeigen einfach auf dem Bildschirm ein Symbol für „Ausruhen“ an oder versuchen den Fahrer auf eine andere Art und Weise leicht „zu stupsen“, ohne sein Verhalten vorbeugend zu beeinflussen. Wollen Sie aber 5 Sterne von NCAP 2020 zuerkannt bekommen, müssen Sie eine Fahrerzustandüberwachung mit Hilfe von Überwachungskameras in Ihrem Wagen installieren lassen.

Eingebaute Kameras können das Verhalten des Fahrers verfolgen und seine Müdigkeit messen, indem sie die Größe der Augenpupillen, das häufige Gähnen, die Kopfhaltung usw. auswerten. Einige dieser Überwachungsverfahren können auch verwendet werden, um Ablenkung von der Straße zu erkennen und die Spracherkennungstechnologie kann dabei helfen, Änderungen in der Stimme zu erkennen, die auf Schläfrigkeit hinweisen. Auf Müdigkeit können auch biometrics that register heart rate, die zum Beispiel die Herzfrequenz erfassen, hindeuten.

Und zu allerletzt, wenn der Fahrer eine gewisse Müdigkeitsstufe erreicht hat, kann eine in den Wagen eingebaute künstliche Konversationsintelligenz den Fahrer in ein Dialog verwickeln. Firma Nuance führte diese Art Systeme mit Sprachsteuerung bei der Messe CES 2019 vor. Mit Hilfe der Funktion für Gemütserkennung können im Wagen integrierte Assistenten dem Fahrer vorweg verschiedene Optionen anbieten (für eine Kaffeepause anzuhalten, die Raumtemperatur zu verändern o. ä.) oder eine Umschaltung auf Autopilot initiieren, nachdem Schläfrigkeit, nachgelassene Konzentration oder emotionaler Stress erkannt wurden, die die Sicherheit des Fahrers selbst und der Menschen um ihn herum gefährden. Diese funktionelle Option bringt uns zu einem nächsten Trend.

4. Assistive personalisierte Steuerung.

Wir alle kennen wohl die Funktion „Cruise Control“ [Geschwindigkeitsregelung], die seit geraumer Zeit auch bei Autos ihren Einsatz findet. Dies ist wahrscheinlich das allerbeste Beispiel für ein assistives Steuersystem. Seither wurden Vernetzte-Autos-Technologien Schritt für Schritt zusammen mit der verbesserten HMI Software etabliert, was auch für die verbesserte Autolenkerfahrung beisteuert.

Während der Messe Consumer Electronics Show 2019, führten die Firmen Samsung und Harman International Industries ihre nächste digitale Plattform Digital Cockpit vor – die wohl innovativste Schnittstelle, wenn es um Kommunikation, Sicherheit und Personalisierung geht. Zu den Besonderheiten dieses neuen Systems zählen:

• Die Digital Cockpit-Plattform ist nun mit sechs Displays und zusätzlich mit zwei Displays für die Passagiere auf den Rücksitzen ausgestattet, damit alle Fahrgäste auf personalisierte Funktionen des jeweiligen Informations- und Unterhaltungssystems zugreifen können. Das System überwacht praktische den Zustand des Fahrers und der Fahrgäste und sucht für sie optimale Einstellungen automatisch aus, zum Beispiel Bildschirmqualität.
• Vorne befinden sich drei Bildschirme, auf denen die für den Fahrer relevanten Informationen und Einstellungen angezeigt werden wie Geschwindigkeit, Füllstand des Treibstoffs usw. Alle übrigen Basisfunktionen wie Navigation und Musik werden auf dem Info-Display angezeigt.
• Ein zusätzlicher Bildschirm überwacht andere Funktionen wie z. B. die Klimaanlage.
• Das System ist so ausgelegt, dass Smartphons daran angeschlossen werden können, damit alle darin verfügbaren Funktionen und Apps kontaktlos bedient werden können.
• Die wechselseitige Kommunikation zwischen Haus und Fahrzeug wurde ebenfalls verbessert. Neben der Option, Haushaltsgeräte von Autos aus anzusteuern, kann auch das Haus selber für die Bedienung des Autos verwendet werden – Starten, Vorheizen oder Kühlen, Füllstandkontrolle und vieles mehr.
• Neue Sicherheitsfunktionen, zu denen u. a. ein verbessertes System aus Videokameras zählt, die anstelle von Rückspiegeln eingesetzt werden, eine Frontkamera (wie auch Heckkamera), die dem Fahrer einen Überblick über die Straßenverhältnisse verschafft und eine Fahrerzustandsüberwachungsfunktion, die seine Schläfrigkeit und nachgelassene Konzentration erkennt und das Notsignal aktiviert.

5. Connected Car Zahlungen.

Laut Angaben im The Digital Drive Report ist die Connected Commerce als eine potentielle Chance für die Auto- und Computerhersteller anzusehen, $ 230 Mrd. zu erwirtschaften. Es kommt nun nicht darauf an, ob man die Einführung von Zahlungen aus dem Auto heraus in Erwägung ziehen sollte, sondern darauf, die Art und Weise zu ermitteln, wie diese von Ihnen vorgenommen werden können.

Visa kündigte kürzlich in Zusammenarbeit mit SiriusXM an, die Entwicklung einer Zahlungsplattform auf Basis eines Autos zu realisieren. Diese Lösung ist dann für alle Autos, die mit SiriusXM ausgestattet sind, verfügbar. Die Benutzer erhalten eine elektronische Geldbörse mit einem Identifizierungssystem auf Basis von persönlichen biometrischen Daten und können dann damit beinahe alles bezahlen während sie am Steuer sitzen: von Straßenmaut angefangen bis hin zu einem Kaffee oder sonstigen Artikeln. Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass diese neue Technologie von Visa den Autoherstellern aktiv angeboten wird.

Zahlungen von Auto aus vornehmen zu können mag im Moment zwar nicht als ein allzu großer Komfort erscheinen, aber zukünftig können solche HMI Services weit über die Bezahlung eines Parkplatzes oder die von Lebensmitteln hinausreichen. Nehmen wir an, die Autoversicherer können einige Optionen, z. B. Versicherungstarife in Abhängigkeit von der effektiven Nutzung des Fahrzeugs und dem Verhalten des Fahrers ableiten. Einige von ihnen setzen bereits Überwachungsgeräte ein, die in einem Fahrzeug zur Datenerfassung über das Verhalten des Fahrers installiert werden können. Sie können sich an die im Fahrzeug eingebauten Zahlungsplattformen andocken um die Tarife aufgrund der über die Autonutzung und das Verhalten des Fahrers erfassten Daten selbst monatlich anzupassen. Der Fahrer kann dann die Zahlung mit derselben Funktion vornehmen.

Ergänzend dazu tun sich einige clevere Computerhersteller mit den Autobauern zusammen und schaffen Market Places in der Hauptkonsole des Wagens für den Fahrer. General Motors lässt beispielsweise seine Fahrer Bestellungen für verschiedene Produkte und Services einschließlich von Parkplätzen, Hotels, Restaurantreservierungen und vieles mehr unmittelbar vom Wagen aus aufgeben. Elektronischer Commerce auf Rädern entwickelt sich sehr schnell.

Womit haben die Autohersteller in Zukunft zu rechnen?

Eine kurze Antwort lautet: wir kennen nicht alle Trends im Bereich HMI und was dabei herauskommt. Wir werden es in naher und ferner Zukunft erleben. Wir wissen jedoch, dass die Nachfrage der Konsumenten die Implementierung von neuen Initiativen zur Entwicklung von HMI- basierter Software als Hauptschwerpunkt für die Autohersteller fördert.

Autohersteller konnten sich vielleicht vor zehn Jahren noch leisten, sich nicht mit den Innovationen zu beeilen. Heute hat sich aber die Situation grundlegend verändert. Wollen sie einen Marktanteil für sich gewinnen, müssen sie ihre Konzeptionen anpassen. Und diese Anpassung soll nicht in Richtung technischer Kennwerte eines Autos, z.B. Geschwindigkeit oder Design gehen, sondern in Richtung Software Systeme. Schließlich verlangen moderne Kunden heutzutage neue Fahrerlebnisse: effektiver, komfortabler, sicherer, unterhaltsamer und jene, die etliche Aufgaben erledigen, ohne dass dabei das Lenkrad aus der Hand gelassen werden muss.

Heute gibt es auch viele Softwareentwickler für die Automobilindustrie, die um die Aufmerksamkeit der Autohersteller kämpfen und dabei die neuesten HMI Design- und Entwicklungs-Tools, HMI Test-Tools und gar automatisches Testen für eingebaute HMI anbieten.

Jeder Autohersteller muss seine Ziele hinsichtlich des HMI klar definieren und dann Zeit finden, um diverse Entwicklungskonzepte zu erkunden.

Firma Infopulse verfügt über große Erfahrung im Bereich Entwicklung von KMI-Software. Wir sind uns der neuesten Trends in der Branche bewusst und passen unsere Entwicklungen an HMI Anforderungen eines jeden Kunden an, um zuverlässige Apps zu erstellen, die auf Grundlage der neuesten Technologien aufgebaut sind.
Lassen Sie uns gemeinsam Ihre HMI Entwicklungsanforderungen diskutieren.