Das Auto der Zukunft, Teil 1: Fahrerassistenz

Wenn Autos mit dem Fahrer sprechen: Welche Projekte gibt es dann für IT-/Engineering-Freiberufler?

Teil 1 | Teil 2 | Teil 3 (Dezember 2011)

 

Autos kommunizieren untereinander (Car-to-Car oder C2C) und mit ihrer Umgebung (Car-to-X oder C2X) auf WLAN- oder UMTS-Basis, um den Fahrer zu unterstützen und für mehr Verkehrssicherheit zu sorgen. Eine in das Lenkrad integrierte Sensoreinheit überwacht etwa den Gesundheitszustand des Fahrers während der Fahrt und löst bei Schwächeanfällen oder Infarkten Reaktionen aus. Kamerabasierte Bildverarbeitungsanwendungen warnen vor Fahrspurwechseln, erkennen andere Fahrzeuge, Fußgänger und Ampeln. Die ersten selbstfahrenden Autos bewegen sich dank Satellitenortung, Laser und Radarsensoren selbstständig.

Das ist teilweise Zukunftsmusik, teilweise schon Realität. Zum Auto der Zukunft gehören Telematik und Kommunikation. Welche Aufgabenbereiche ergeben sich hier für Freiberufler? Das beleuchten wir in dieser dreiteiligen Artikelserie. Die hier erwähnten Tätigkeitsbereiche für Freiberufler sind natürlich nicht alle, die es in der Automotive-Branche gibt (eine vollständige Auflistung ist in der vierteiligen Markstudie „Automotive Software Engineering“ zu finden). In dieser Serie geht es nur um die Projekte, die etwas mit neuen Fahrzeugfunktionen oder –antrieben zu tun haben.

Wir beginnen im ersten Teil mit dem Thema Fahrerassistenz und schneiden ganz leicht den Bereich Vernetzung von Fahrzeugen (C2C, C2X) an, in dem derzeit noch eher geforscht und entwickelt wird. Nur langsam gehen die kommunizierenden Fahrzeuge in die Serienreife über – und meist werden die Erkenntnisse in Instituten oder beim Hersteller noch geheim gehalten, sodass es erst wenige – aber immer mehr – Projekte für Freiberufler gibt. Für C2C und C2X wird meist Wissen in der Fahrzeugvernetzung und über Kommunikationsprotokolle gefragt sein. Diese Daten wiederum werden aus den Fahrerassistenz-Systemen gezogen werden – hier schließt sich der Kreis.

Fahrerassistenz ist aus Freiberufler- und Projektsicht nichts Neues – doch nimmt die Anzahl der Sensoren und Kameras im Fahrzeug zu. Es werden immer mehr Externe benötigt, die Know-how in diesem Bereich mitbringen und die Anzahl der Fahrerassistenz-Projektanfragen steigt. In den letzten zwölf Monaten wurden 581 Projektanfragen speziell zum Thema Fahrerassistenz verschickt – und pro Projekt rein rechnerisch 5,8 Freiberufler kontaktiert. Spezialisten sind gesucht und der Einstieg ist nicht schwer – jeder mit Automotive-Branchenerfahrung kann ihn schaffen. Denn was für das Auto ein Sprung in die Zukunft ist, ist für IT-Freiberufler nur eine Erweiterung der bisherigen Tätigkeiten.

Profile von Freiberuflern in diesem Bereich sehen beispielsweise so aus:

Im Schnitt sind die bei GULP eingetragenen Freiberufler im Bereich Fahrerassistenz 45 Jahre alt und verfügen über 20 Jahre Berufserfahrung. Ausnahmen sind die Konstrukteure und die Projektmanager (Definition siehe jeweils unten): Konstrukteure sind mit 41 Jahren etwas jünger und etwas unerfahrener (18 Jahre Erfahrung) – und fordern nur durchschnittlich 66 Euro pro Stunde. Projektmanager liegen mit Alter und Erfahrung genau im Schnitt, aber mit dem geforderten Honorar etwas höher (76 Euro).

Hardware-Entwicklung: Kameras und Sensoren

Tätigkeit/
Aufgabenbereich
Primäre Skills Sekundäre Skills
Hardware(-nahe)
Entwicklung
Mikrokontroller (Aufbau, Peripherie), FPGA;
Erfahrung als Hardware-Entwickler im Automotive-Bereich;
Autosar;
VHDL;
Kamera(-Systeme), Sensoren;
EMV-Know-how;
Know-how im Bereich Fahrerassistenz, z.B. ACC (Adaptive Cruise Control) oder AEBS (Advanced Emergency Braking System);
Embedded Linux;
DOORS, UML, MKS, PSpice, Saber, Mathcad, Zuken, Mentor Pads, Matlab, Simulink;
Bussysteme und Datenbusse (z.B. Rückkanal zur Steuerung von Kameras);
Studium Maschinenbau, Elektrotechnik, Fahrzeugtechnik;
Englisch;

Bei der Hardware-Entwicklung ist zunächst neu, dass nichts neu ist. Hier werden in der Automotive-Branche seit langem Freiberufler eingesetzt. Eine Besonderheit gibt es doch: Die reine Hardware-Entwicklung ist im Automotive-Bereich allgemein eigentlich eher die Ausnahme. Viel häufiger ist die Mischung aus Hardware- und Embedded-Software-Programmierung anzutreffen – also zum Beispiel nicht nur die Entwicklung von Schaltungen am Steuergerät, sondern auch der dazugehörigen Software. Sieht man sich nun aber die Projektanfragen rund um „Fahrerassistenz“ und C2X-Kommunikation an, gibt es sie auf einmal doch wieder, die (fast) reine Hardware-Entwicklung. Es müssen Schaltungen oder Baugruppen entwickelt werden – Telematik und Elektrotechnik spielen in modernen Autos eine immer größere Rolle. Bei der Fahrerassistenz ist es die Hardware, die zählt – und je mehr Funktionen es gibt, die den Fahrer unterstützen, desto mehr Hardware-Entwickler sind gefragt.

Freiberufler sollten hier nicht nur die im Automotive-Bereich üblichen Skills mitbringen (Mikrokontroller, FPGA, Steuergeräte, Schaltungen) – sondern im Idealfall auch eine tiefe Kenntnis der Thematik Kamerasysteme und (optische) Sensoren. Branchenerfahrung wird in den meisten Fällen vorausgesetzt – nur selten aber Erfahrung im selben Projektumfeld. Das heißt für Selbstständige, die aus dem Elektrotechnik-Bereich kommen und sich mit Kameras und Sensoren auskennen: Ein Umstieg von der üblichen Hardware(-nahen) Entwicklung hin zur Hardware-Entwicklung im Bereich Kamerasysteme wird wohl leicht fallen. Für Tätigkeiten wie Requirements Engineering oder Projektleitung wird allerdings meist eine Erfahrung mit einschlägigen Fahrerassistenz-Projekten vorausgesetzt.

Beispiele für Tätigkeiten von Hardware-Entwicklern im Bereich Fahrerassistenz:

  • Implementierung und Optimierung von Funktionsblöcken eines FPGA-Designs im Bereich der Bildverarbeitung (Kameras)
  • Entwicklung von Multi-Kamera-Systemen mehrerer Weitwinkel-Kameras (Vorentwicklung von Hard- und Software-Architektur), Anpassung der Autosar-Module und Stacks für Anforderungen verschiedener OEMs
  • Produktingenieur/Requirements Engineering: Analyse und Bewertung der Kundenanforderungen für mechatronische Systeme im Bereich Fahrerassistenz, Definition der Funktionalität und Sicherstellung der Ergebnisse
  • Erstellen von Software-Architekturen, Ressourcenabschätzungen und Programmieren von Kameraapplikationen auf einem Mikrokontroller

Beispiel für eine Projektanfrage:

Gesucht wurde ein FPGA-Designer für Kameras für Fahrerassistenzsysteme.
Aufgaben:

  • Unterstützung für das FPGA-Design für Kameras für Fahrerassistenzsysteme
  • Implementierung und Optimierung von Funktionsblöcken eines komplexen FPGA-Designs im Bereich der Bildverarbeitung
  • Erstellen von Testbenches
  • Dokumentation

Gesuchtes Qualifikationsprofil:

  • Must-have: VDHL, Modelsim, Xilinx
  • Nice-to-have: Bildverarbeitung, Xilinx Spartan-6, fortgeschrittene Verifikationsmethoden (Systemverilog, Specman E, etc.), C/C++, TCL/TK, DOORS, MKS Integrity

Diese Projektanfrage zeigt, dass es auch im Bereich Fahrerassistenz zu Überscheidungen zwischen Hard- und Software-Entwicklung kommt – was uns direkt zum nächsten Aufgabengebiet bringt: Der Embedded-Entwicklung.

Embedded-Entwicklung: Kamera-Applikationen und mehr

Das Entwickeln von eingebetteter Software ist das mit Abstand größte Einsatzgebiet freiberuflicher IT-Spezialisten in der Automotive-Branche. Den Bereich Fahrerassistenz außen vor gelassen, sind die wichtigsten Skills hier Wissen über die Echtzeitbetriebssysteme (QNX, VxWorks, OSEK-OS, OS-9, RT Linux und Windows CE), Kenntnisse der Software-Entwicklungsprozesse und der Kriterien für Software-Qualität (SPiCE, CMM-i, ISO9001, AUTOSAR, V-Modell). Dabei werden auch umfassende Kenntnisse der Hardware (Mikrokontroller) benötigt.

Tätigkeit/
Aufgabenbereich
Primäre Skills Sekundäre Skills
Embedded-
Entwicklung
Erfahrung in der Software-Entwicklung für Embedded Systems oder im Bereich Automotive allgemein;
C, C++;
Embedded Linux;
Erfahrung in der Bildverarbeitung, Kamerasysteme, Radar;
CAN, Flexray;
Mikrokontroller;
UML, Windows, DOORS;
Englisch;

In der gesamten Automotive-Branche ist OSEK das am häufigsten nachgefragte Echtzeit-Betriebssystem. Auf Platz 2 und 3 liegen Windows CE und VxWorks. Linux schafft es nur auf Platz 4. Sieht man sich jedoch nur den Bereich Fahrerassistenz an und nur die Projektanfragen der letzten 12 Monate, gewinnt Embedded Linux. Entwickelt wird im Bereich Fahrerassistenz meist mit C und/oder C++. Für manche Embedded-Entwicklungen in diesem Bereich sind keine speziellen Kenntnisse erforderlich – die kann ein Embedded-Entwickler mit Automotive-Erfahrung jederzeit übernehmen.

Andere wiederum – und die nehmen immer mehr zu – erfordern zusätzlich Know-how über Kameras, Sensoren, Radar und Bildverarbeitung oder über Infotainment. Kamera-Applikationen laufen auf Mikrokontrollern, die Software dafür muss programmiert werden – wie das zum Beispiel bei Kamerasystemen zur Fußgängererkennung der Fall ist. Wenn neue Navigationskomponenten in ein Infotainment-System integriert werden sollen, kommen auch Embedded-Entwickler zum Einsatz. Es müssen Softwareanteile entwickelt, Schnittstellen definiert und Funktionen systemisiert werden. Wenn neue Algorithmen für PMD-3D-Kameras entwickelt werden müssen, sollte sich der Freiberufler mit dieser Art Sensor auskennen. PMD-Sensoren sind Kamerasysteme, die über Laufzeitmessungen von Licht auf Entfernungen zurückschließen können (siehe hierzu auch die Beispiel-Projektanfrage).

Beispiele für Tätigkeiten von Embedded-Entwicklern im Bereich Fahrerassistenz:

  • Entwicklung der Komponenten für Embedded Systeme im Bereich Fahrerassistenzsysteme inkl. Requirements Engineering, Design, Implementierung, Review
  • Entwicklung von Algorithmen für Kamera-/Radarbasierte Fahrerassistenzapplikationen, Integration, Konfiguration und Test
  • Benchmark verschiedener Kamerasysteme zur Fußgängererkennung, Erstellung einer Entscheidungsmatrix

Beispiel für eine Projektanfrage:

Gesucht war eine Unterstützung bei der Algorithmen-Entwicklung in der Automotive-Branche.
Aufgaben:

  • Optimierung und Erprobung bestehender Algorithmen
  • Entwicklung neuer Algorithmen für verschiedene Fahrerassistenzfunktionen mit PMD-3D-Kameras

Gesuchtes Qualifikationsprofil:

  • Studium der Informatik, technischen Informatik oder vergleichbare Ausbildung
  • Hervorragende Kenntnisse und mehrjährige Erfahrung im Bereich Algorithmenentwicklung für kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme
  • Sehr gute Kenntnisse in C/C++, Matlab, Python

Die Klassiker: Tester und Projektmanager

Getestet werden muss in der Automobil-Industrie sowohl Hard- als auch Software – das gilt natürlich auch für den Fahrerassistenz-Bereich. Der Vollständigkeit halber möchten wir hier noch kurz auf die Tester eingehen – wobei es hier keine weitreichenden Besonderheiten gibt.

Tätigkeit/
Aufgabenbereich
Primäre Skills Sekundäre Skills
Tester Testerfahrung (Prozesse, Tools, Methoden, Automatisierung);
Testwerkzeuge (IBM Rational, HP Quality Center);
Kenntnisse von Validierungstests im Automotive-Sektor;
C/C++;
Branchenerfahrung Automotive;
Python;
Software-Integrationsprozess;
Projektplanung, Projektmanagement;
Optoelektronik;
Bildverarbeitung, Kamerasysteme, Radar;
Bussysteme und Diagnose-Tools (CANOE, CANalyzer);
Erstellung von Testsoftware (C++, Matlab);
Kommunikationstechnik (GSM);
ISTQB-Zertifizierung;

Tester sollten die Soft- und Hardware, mit der sie zu tun haben, gut kennen. Klassischerweise sind das im Automotive-Bereich Mikrokontroller, Bussysteme (z.B. CAN und CANalyzer) und C/C++. Nachdem sich im Fahrerassistenz-Bereich viel um Kameras, Sensoren und Radar dreht, sind Tester gefragt, die Optoelektronik-Know-how mitbringen. Bei System- oder Gerätetests in Laboren oder Erprobungsfahrzeugen sind eher Mechatroniker, Elektro- oder Kommunikationstechniker gefragt. Der Weg zum Test-Spezialisten steht daher jedem Freiberufler offen, der die Grundlagen mitbringt (z.B. Testprozesse und –Tools), über Automotive-Erfahrung verfügt und sich in der Optoelektronik auskennt.

Ebenso selbstverständlich: Für C2C/C2X/Fahrerassistenz werden auch freiberufliche Projektmanager gesucht. Hier sind meistens Absolventen der Fachrichtungen Maschinenbau, Mechatronik oder Elektrotechnik/Fahrzeugtechnik gesucht, die Erfahrung im Projektmanagement nachweisen können. Branchenerfahrung ist unerlässlich – wichtig ist auch die Projektmanagement-Kompetenz (Tools, Methoden, etc.). Grundkenntnisse in der Thematik Mikrokontrollersysteme oder C-Kenntnisse sind von Vorteil. Englisch ist für Projektmanager unverzichtbar, wenn die Projekte in internationalen Teams durchgeführt werden oder die Kundenkommunikation auf Englisch läuft – was häufig der Fall ist.

(Noch) selten: Konstruktion, Optik und Hochfrequenztechnik

Wenn Fahrerinformationssysteme oder dazugehörige Instrumente mechanisch entwickelt werden müssen, sind Konstrukteure gefragt. Sie konstruieren in diesem Fall mechanische und elektromechanische Komponenten. Nötig sind dafür Kenntnisse in der Kunststofftechnik und in der CAD-Konstruktion z.B. mit CATIA. Aber: Auch hier ist in den meisten Projektangeboten Grundwissen in Optik und Elektrotechnik gefragt.

Dass die Tester, Projektmanager und Konstrukteure hier so kurz abgehandelt werden, heißt im Übrigen nicht, dass sie nicht nachgefragt wären. Beim „Auto der Zukunft“ können jederzeit Tester, Projektmanager und Konstrukteure mit Automotive-Erfahrung zum Einsatz kommen – sofern sie Telematik- und Optik-Know-how oder ähnliche, für das jeweilige Projekt relevante Erfahrung besitzen.

Tätigkeit/
Aufgabenbereich
Primäre Skills Sekundäre Skills
Konstruktion
Mechanik-Entwicklung
CAD, CATIA v5, 3-D-Modelle;
Know-how über Kunststofftechnik, kunststoffgerechtes Design und Verbindungstechnik;
Optik und Elektrotechnik;
Branchenerfahrung Automobilbereich;
Aufbau von Spritzgusswerkzeugen;
Englisch;
Nicht nur Konstruktion, sondern auch Elektrotechnik und Optik gefragt;

Daneben gibt es Bereiche, für die man spezielle Skills braucht – in denen Freiberufler nicht einfach mit ihrer bisherigen Automotive-Erfahrung trumpfen können. Diese sind (noch) eher selten nachgefragt. Im ersten Bereich steht die Optik im Vordergrund – und damit im weiteren Sinne die Physik. Wenn es zum Beispiel um die Entwicklung von Beleuchtungen für Displays im Fahrzeug geht, sind physikalische Kenntnisse in Beleuchtungs- oder photometrischer Messtechnik, in LED-Technologien und optischen Systemen gefragt. Im speziellen geht es hierbei zum Beispiel um die Weiterentwicklung von LCD-Anzeigen oder Head-up-Displays, die dem Fahrer in die Windschutzscheibe eingespiegelt werden. Solche Projektanfragen werden wohl zunehmen, wenn Head-up-Displays in mehr Fahrzeuge serienmäßig eingebaut werden. Gute Aussichten für Hardware- oder Embedded-Entwickler, die Physik-Know-how mitbringen.

Auch der zweite Bereich, den wir hier kurz vorstellen, wird größer werden: Für die Kommunikation von Autos untereinander oder mit der Umwelt werden neben optischen Sensoren leistungsstarke Antennen benötigt. Dasselbe gilt für Infotainment und Multimedia. Antennen, Antennenverstärker und Telematiksysteme für TV, GSM, Scheibenantennen und ähnliches müssen entwickelt und getestet werden. Hierzu sind Kenntnisse in Hochfrequenztechnik, Messtechnik, der Fahrzeugelektrik und –vernetzung gefragt.

In Teil 2 unserer dreiteiligen Serie werden wir uns mit Projekten im Bereich Smartphone-Integration im Auto beschäftigen, in Teil 3 mit Hybrid- und Elektromobilität.

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Kommentare zu diesem Artikel:

"Sehr interessanter Artikel am Puls der Zeit! Ausgefeilte Elektronik wird in den kommenden Jahren das bestimmende Thema in der Fahrzeug-Entwicklung sein. Weiter so, ich bin gespannt auf die Fortsetzung dieser Serie. (Dezember 2011)"

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