Digital twin for fleet management of connected vehicles

Abstract

Connected cars are capable of communicating with other devices (e.g., other vehicles, smartphones, road side units) in their environment. The domain in which they operate is a highly dynamic one. Reasons for this include changing demands of users and heterogeneity of technologies and interfaces. Due to this, developing a concept for a digital twin of a connected car that is capable of operating under these conditions is a challenging task. Especially handling of data and behavior of connected cars is an area of interest. In this thesis, we propose a digital twin architecture which can be used to implement connected car scenarios. We analyze challenges of the domain and assess in which ways and under what circumstances connected cars may interact. Based on these expectations, we introduce our concept for a digital twin. Our main goal is to provide interoperability between different car manufacturers, while still allowing developers to implement functionality in a way they deem appropriate. In order to verify our concept, a prototype of a digital twin is implemented. We explain this implementation and share experiences gained during this development. Finally, we draw conclusions on the concept as a whole and how it may be used in practice.

Connected cars sind in der Lage, mit anderen Geräten (z. B. anderen Fahrzeugen, Smartphones, straßenseitige Geräte) in ihrer Umgebung zu kommunizieren. Die Domäne in der sie verwendet werden, ist sehr dynamisch. Gründe dafür sind z.B. sich ändernde Anforderungen von Nutzern und heterogene Technologien und Schnittstellen. Daher ist die Entwicklung eines Konzepts für einen digitalen Zwilling eines connected car, der unter diesen Bedingungen eigesetzt werden soll, eine anspruchsvolle Aufgabe. Insbesondere der Umgang mit Daten und dem Verhalten von connected cars ist von Interesse. In dieser Arbeit schlagen wir eine Architektur für einen digitalen Zwilling vor, die für die Umsetzung von connected car Szenarien verwendet werden kann. Wir analysieren Herausforderungen der Domäne und bewerten, auf welche Weise und unter welchen Umständen connected cars interagieren können. Basierend auf diesen Erwartungen stellen wir unser Konzept für einen digitalen Zwilling vor. Unser Hauptziel ist es, Interoperabilität zwischen verschiedenen Automobilherstellern zu ermöglichen und gleichzeitig den Entwicklern die Möglichkeit zu geben, Funktionen so zu implementieren, wie sie es für angemessen halten. Um das vorgestellte Konzept zu verifizieren, wird ein Prototyp des digitalen Zwillings implementiert. Wir erläutern die Implementierung und berichten über Erfahrungen, die bei der Entwicklung gesammelt wurden. Schließlich ziehen wir Schlussfolgerungen über das Konzept als Ganzes und wie es in der Praxis eingesetzt werden kann.