Automatische Notrufsysteme schneller implementieren

Sicherere Straßen und schnellere Hilfe nach Unfällen sind aktuelle Herausforderungen, die sich der Automobilindustrie durch die Implementierung neuer Steuerungs- und Überwachungssysteme als Teil der Connected-Car-Revolution stellen. Auf dieser Basis wurde das paneuropäische E-Call-System (Emergency Call) konzipiert.

Automatische Notrufsysteme retten Leben

Zusammenstöße lassen sich durch stärker kontrolliertes Fahren, sichere Kraftfahrzeuge und eine bessere Infrastruktur vermeiden. Einen wesentlichen Fortschritt versprechen vernetzte Autos – Connected Cars. Aber was passiert eigentlich nach einem Unfall? 30 Prozent der Todesfälle ereignen sich bereits wenige Minuten nach dem Unfall, 70 Prozent innerhalb von zwei Stunden. Das heißt die Überlebenschancen steigen, wenn die Hilfskräfte den Unfallort so schnell wie möglich erreichen.

Hier spielen verschiedene Faktoren eine Rolle, angefangen bei den Fähigkeiten der Passagiere, Rettungsdienste zu kontaktieren. Wichtig für eine effiziente schnelle Hilfe ist dann die Kommunikation kritischer Informationen zum Vorfall wie das Identifizieren des Unfallortes und Angaben zur Fahrtrichtung (wichtig bei Autobahnen oder Tunnels, damit die Hilfskräfte die nächstgelegene Auffahrt nehmen können), zur Anzahl der Passagiere sowie über den Fahrzeugtyp und seine Antriebsart.

In den letzten Jahren wurden immer mehr Fahrzeuge mit einem Hilfe-Knopf ausgerüstet, der bei Bedarf die Verbindung zu einer Notrufzentrale herstellt. Je nach Ausstattung kann das Auto seine Position selbst ermitteln und die Kommunikation zwischen dem Notdienst und den Passagieren einleiten. Wenn die Insassen dazu in der Lage sind, lässt sich auch die Art der benötigten Hilfe – Ambulanz, Feuerwehr oder Abschleppdienst – anfordern.

Zusammenspiel von Notruf-Zentrale und Fahrzeug

Bild 1: Aufbau eines typischen E-Call-Systems. Keysight

Das funktioniert jedoch nur, wenn das Fahrzeug mit einem solchen Notrufsystem ausgerüstet ist und die Passagiere auch in der Lage sind, es zu benutzen. Aus diesen Gründen hat die Europäische Union entschieden, ein System mit automatischer Aktivierung zu standardisieren. Alle Fahrzeuge, die in Europa vom April 2018 an in Europa produziert und verkauft werden, müssen damit ausgestattet sein. Ein vergleichbares System ist in Russland vorgeschrieben. Es arbeitet unter der Bezeichnung ERA-GLONASS seit Januar 2017.

Das paneuropäische Projekt E-Call wird von den Vereinigungen ACEA (European Automobile Manufacturers Association) und ERTICO-ITS (Intelligent Transportation Systems) mitgetragen. Es besteht aus einer über das öffentliche Netz erreichbaren Notruf-Abfragestelle (Public Safety Answering Point – PSAP) in den Notruf-112-Zentralen und einem bordgestützten System (In-Vehicle-System – IVS).

Tabelle 1: Das russische ERA-GLONASS hält sogar mehr Übertragungskapazität und Redundanz vor, als das paneuropäische E-Call. Keysight

Allgemein muss ein Fahrzeug seine geografische Position mittels Satellitenempfänger  (GPS/GLONASS) ermitteln und übertragen, optional auch unterstützt durch das zellulare Mobiltelefonnetz. Es soll ein Unfallereignis beispielsweise durch das Auslösen von Airbags erkennen und einen Hilferuf zur Notfallzentrale über das 2G-/3G-Mobiltelefonnetz absetzen. Dabei zu übermitteln sind die Position zum Zeitpunkt des Unfalls und kurz davor, die Fahrtrichtung, die Anzahl der Passagiere (erkannt durch Sensoren im Sitz und/oder Sicherheitsgurt), Fahrzeugdaten wie Typ und Art des Kraftstoffs sowie Fahrer- oder Halterdaten. Falls noch möglich, stellt das Fahrzeug eine Zweiweg-Audioverbindung zu den Passagieren her, um weitere Details der Situation zu ermitteln.

Anforderungen an das IVS-Modul

Tabelle 2: Paneuropäischer und privater E-Call-Service im Vergleich. Keysight

Bei einem Zusammenstoß setzt das bordgestützte IVS-Modul automatisch einen Anruf zur Notruf-112-Zentrale ab und übermittelt einen kurzen Datensatz (Minimum Set of Data – MSD). Dieser Datensatz beinhaltet relevante Informationen wie Fahrzeugtyp, Kraftstoffart, Anzahl der Passagiere und die geografische Position. Nach der erfolgreichen Übertragung des MSD wird eine Audioverbindung zur Kommunikation mit den Passagieren aufgebaut. Das IVS-Modul lässt sich auch manuell bedienen – etwa weil der Unfall nicht heftig genug war, um den Notruf auszulösen, oder um Hilfe für ein anderes Fahrzeug anzufordern, das vermutlich nicht über E-Call verfügt. Das Empfangen und Bestätigen des MSD übernimmt die Notruf-Abfragestelle PSAP.

Vor der Implementierung eines IVS-Moduls in einem Fahrzeug müssen die Ingenieure überprüfen, ob das Modul gemäß seiner Spezifikationen arbeitet und sich konform zu den Standards E-Call, CEN und ETSI verhält. Die Verifikation muss zeigen, dass das Modul sowohl automatisch als auch manuell einen Notruf sendet und das E-Call-Flag entsprechend setzt. Ist sichergestellt, dass der MSD korrekt zusammengesetzt und übermittelt wird, erfolgen weitere Test wie der Aufbau einer Sprachverbindung mit dem PSAP, das Aufzeichnen von Verbindungs- und Timingdaten für die Fehlersuche und optional das Überprüfen der Audioqualität.

Bild 2: Third Party Service Provider (TPSP) bilden Zusatzdienste, auch falls die ursprüngliche Kommunikation über E-Call oder ERA-GLONASS fehlschlägt. Keysight

Nach dem Einbau des IVS-Moduls in das Fahrzeug sollten diese Tests auch unter realistischen Bedingungen erfolgen. Dazu gehören Staus und unterschiedliche Witterungsbedingungen sowohl in städtischen als auch in ländlichen Umgebungen. Durch die ständig schwankende Kanalqualität ist es nahezu unmöglich, außerhalb des Labors wiederholbare Testbedingungen herzustellen. Allerdings ist es mittlerweile gängige Praxis, reale Signalumgebungen aufzuzeichnen und im Labor nachzubilden.

Zusätzlich zu den Standarddiensten von E-Call oder ERA-GLONASS bieten manche Fahrzeughersteller zusätzliche Leistungsmerkmale wie etwa Pannenhilfe oder Flottenmanagement mit Reservekapazitäten, falls die ursprüngliche Kommunikation nicht zustande kommt. Diese Dienste werden über private Call-Center (Third Party Service Provider – TPSP, Bild 2) abgewickelt.

Konformitätsprüfung und End-to-end-Funktionstest

Bild 3: Jede Komponente im echten E-Call-System lässt sich in der Testumgebung nachbilden. Keysight

Die Testlösung E6950A von Keysight Technologies bietet für E-Call oder ERA-GLONASS sowohl die Konformitätsprüfung als auch den End-to-end-Funktionstest von IVS-Modulen, optional mit Prüfung der Audioqualität. Die Testumgebung beinhaltet eine Emulator-Software zur Simulation des PSAP, emuliert ein zellulares Mobiltelefonnetz und liefert die GNSS-Koordinaten, die das IVS-Modul zur Generierung des MSD benötigt. Darüber hinaus verifiziert das Testsystem, ob das IVS-Modul – unabhängig vom öffentlichen Mobiltelefonnetz – einen automatischen oder manuellen Notruf absetzen kann.

Die Lösung ist skalierbar. Die Minimalkonfiguration umfasst einen GNSS-Emulator, einen Emulator der Basisstation sowie den PSAP-Emulator Keysight E6951A. Dazu kommt optional der Audio-Analysator U8903B für automatische Tests der Sprachqualität mit Algorithmen wie PESQ oder POLQA.

Das UXM Wireless-Test-Set E7515A mit bis zu zwei voneinander unabhängigen Zellen ermöglicht die vollständige Netzwerksimulation einschließlich Übergabeprozeduren, End-to-end-Datendurchsatz und integriertem Fading. Der Tester unterstützt alle gängigen Netzwerkstandards wie GSM (2G) WCDMA, TD-SCDMA, LTE (4G) und LTE-CA. Komplettiert wird die Lösung durch den PSAP Keysight E6951A. Dieser lässt sich innerhalb des UXM-Basisstation-Emulators installieren oder läuft auf einem separaten PC.

Bild 4: Die Minimalkonfiguration der Testumgebung umfasst einen GNSS-Emulator, einen Emulator der Basisstation sowie den PSAP-Emulator E6951A. Keysight

Der PSAP-Emulator steuert alles

Die Software verfügt über eine intuitive grafische Benutzeroberfläche. Sie erlaubt den manuellen Betrieb mit minimalem Aufwand, weil der Basisstation-Emulator E7515A und auch der GNSS-Emulator vom PSAP-Emulator gesteuert werden. Abhängig von der Schnittstelle des IVS-Prüflings kann der PSAP-Emulator einen E-Call initialisieren, Anrufe beantworten, eine Wahlwiederholung ausführen und den MSD senden.

Der MSD ist im nativen Datenformat oder in decodierter leicht lesbarer Form zu sehen, was die Steuerung und Fehlersuche erleichtert. Werden Notrufe initialisiert, legt das System Log-Dateien an und speichert sie für die spätere Analyse oder Dokumentation.Eine Fernsteuer-Programmierschnittstelle erlaubt automatische Konformitätstests über die Automatisierungs-Plattform Keysight TAP oder ein anderes Testsoftware-Produkt.

Für die Simulation und den Test von E-Call-Komponenten hat Keysight Technologies somit ein zuverlässiges, kompaktes und flexibles Testsystem entworfen, das die Entwicklungskosten von automatischen Notrufsystemen in Fahrzeugen minimieren und die Markteinführungszeit verkürzen kann.

(jwa/av)