Autonomes Fahren Teil 3/10: Fahrerassistenzsysteme

03-titelbild-assistenzsystemUnter „Fahrerassistenzsysteme“ versteht man die Fähigkeit eines Fahrzeugs, auf statische und dynamische Verkehrssituationen zu reagieren. „Statische Verkehrselemente“ sind z. B. Verkehrsbeschilderungen, wie Geschwindigkeitsbegrenzung oder Fahrbahnmarkierungen. „Dynamische Verkehrselemente“ sind dementsprechend bewegliche Komponenten im Verkehr, wie z. B. andere fahrende Autos.

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Teilautomatisiertes Fahren durch Assistenzsysteme

Durch Fahrerassistenzsysteme vom Tempomat bis hin zur automatischen Einparkhilfe ist das Fahren heutzutage schon teilautomatisiert. Der Fahrer sitzt weiterhin am Steuer und bleibt jederzeit Herr der Lage. Theoretisch jedoch machen es Technologien wie Sensoren, Kamera, GPS und LIDAR (Light Detection and Ranging) dem Auto bereits möglich viele der anfallenden Fahreraufgaben zu übernehmen.

Der Zweck von Fahrerassistenzsystemen ist erhöhte Sicherheit, Komfort und Ökonomie des Fahrens. Studien des ADAC kommen zu dem Fazit, dass Fahrerassistenzsysteme zu einem erheblichen Rückgang von Unfällen mit Personenverletzungen führen. Die Systeme greifen auf unterschiedliche Sensoren zurück, um dem Fahrer zu assistieren.

Überblick im Verkehr mit Radar und LIDAR

Eine gängige Variante der Automobilhersteller ist das Radarsystem. Die Radare haben bis zu 250 Meter Entfernung im Blick und können so Gefahrensituationen erkennen und entsprechend eingreifen. So misst das ACC (Adaptive Cruise Control) System z.B. den Abstand zum nächsten Fahrzeug. Falls der Abstand zu klein wird, bremst das Auto automatisch ab. Außerdem können Radare einen Winkel von bis zu 240° abdecken und somit z. B. beim Ein-und Ausparken durch Alarmsignale assistieren oder das Parken vollständig übernehmen. Im Falle eines Parkassistenten setzen die meisten Hersteller auf Ultraschallsensoren, dessen Produktion wirtschaftlicher ist.

Mercedes-Benz S500 Intelligent Drive (Quelle: Daimler)

Mercedes-Benz S500 Intelligent Drive (Quelle: Daimler)

Laser Scanner auf Infrarot Basis bzw. LIDAR können Radarsysteme ersetzen. Anstatt Radiowellen arbeiten sie mit Laserstrahlen. Laut Expertenmeinung liefert das LIDAR System eine schärfere Auflösung und damit genauere Bilder als das Radarsystem. Es wird bereits für autonome Versuchsfahrzeuge eingesetzt. So befindet sich auf dem Dach des Google Driverless Car ein rotierendes LIDAR Gerät. Serienmäßig wird diese Technologie bereits von Continental entwickelt und in Modellen von Ford, Skoda und Fiat eingesetzt. Das System ermöglicht u. a. einen Notbremsassistenten bei niedrigen Geschwindigkeiten, denn die Sichtweite des LIDAR ist geringer als bei einem Radar.

Mit Stereokamera sicherer durch den Verkehr

Eine weitere Technologie, die die Notwendigkeit von Fahreraugen strittig macht, ist die Stereokamera. Im Hinblick auf ihre Entwicklung nimmt der Konzern Daimler eine herausragende Position ein. Die Kamera kann wie das menschliche Auge ein Bild in 3D erfassen. Mit Hilfe eines Prozessors werden die Bewegung und Richtung der Objekte analysiert und Prognosen für die nächsten 2 Sekunden im Verkehrsgeschehen erstellt. Diese Technologie heißt 6D Vision und wurde von Daimler Ingenieuren entwickelt. Es ermöglicht einem Fahrzeug Gefahren autonom zu erkennen.

Das System kann beispielsweise anhand von Vektoren berechnen, ob Kollisionsgefahr besteht. Es kann auch durch Bewegungsrichtungen erahnen, dass z. B. ein Kind, das am Straßenrand spielt, auf die Fahrbahn des Autos läuft und in einem solchen Fall eine Notbremsung oder ein Ausweichmanöver einleiten. Die Stereokamera ist heute schon auf dem technischen Stand die visuelle Wahrnehmung eines Fahrers zu übertreffen und somit Unfälle zu vermeiden.

Die Stereokamera ist eine wichtige Errungenschaft des autonomen Fahrens und Akteure der Automobilindustrie sagen ihr eine große Rolle für die Zukunft voraus. Dennoch bleibt ein Wehrmutstropfen. Bei Dunkelheit oder schlechter Sicht durch z. B. Regen, büßt die Kamera wie das menschliche Auge ihr Sehvermögen ein.

Intelligent Drive System vom Daimler

Anhand des Intelligent Drive Systems in der neuen S-Klasse von Daimler kann dargestellt werden wie die verschiedenen Sensoren zusammen spielen: Dank einer 360° Stereokamera sowie zahlreichen Radarsensoren bietet das Intelligent Drive System eine umfangreiche Fahrerassistenz.

Mercedes-Benz S500 Intelligent Drive (Quelle: Daimler)

Mercedes-Benz S500 Intelligent Drive (Quelle: Daimler)

Das System verfügt über einen  Lenk-Assistenten sowie Stop&Go Piloten bei Schrittgeschwindigkeit. Der Fahrer kann also z. B. im Stau das Fahrzeug autonom lenken, anfahren und bremsen lassen. Ein weiteres Feature in der neuen S-Klasse ist der Spurhalte-Assistent. Wenn die Kameras ein Überfahren der Spur detektieren, wird der Fahrer nicht nur durch Lenkradvibration vorgewarnt, sondern das Fahrzeug greift im Notfall selbst in die Lenkung ein, um das Auto wieder in die richtige Bahn zu lenken.

Automobilhersteller arbeiten stetig an Assistenzsystemen

Daimler ist nicht der einzige Automobilhersteller, der in Zukunft auf teilautomatisiertes Fahren setzt. Ford und General Motors werden mit einem ähnlichen System in Serie gehen. Sie nennen sich Traffic Jam Assistent und Super Cruise und werden voraussichtlich zwischen 2015 und 2017 eingeführt. Auch Audi wird 2015 einen Q7 einführen, der mit zahlreichen Assistenzsystemen ausgestattet sein wird.

Es lässt sich also ein Trend hin zu Fahrerassistenzsystemen feststellen. Die Fahrerassistenzsysteme erlauben zwar noch kein autonomes Fahren, aber sie ermöglichen bereits, dass der Fahrer bei Bedarf das Fahrzeug fahren lassen kann. Das Fahren ist also bereits teilweise automatisiert. Außerdem lässt der technologische Fortschritt erkennen, dass das autonome Fahren bereits möglich ist und ausgiebig getestet wird.

Hintergrund: Dieser Artikel basiert auf einer Studienarbeit aus dem Jahr 2014 mit dem Titel „Autoindustrie – Die Mobilität von Übermorgen“, entstanden im Rahmen des Management-Seminar an der Hochschule Pforzheim.

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