Automatisiertes Fahren Mit Sicherheit entspannt chauffiert

Der Fahrer denkt, das Auto lenkt – was lange Zeit als Science-Fiction galt, nimmt dank neuester elektronischer Helfer im Auto immer konkretere Formen an. Ein Ausblick bis ins Jahr 2025 verrät mehr.

Ob im innerstädtischen Stop-and-go-Verkehr, inmitten einer dicht fließenden Autobahnkolonne aus Urlaubsreisenden oder mit zu knapper Vorbereitungszeit zum Geschäftstermin eilend: Jeder Pkw-Lenker hat sich wohl schon mindestens einmal einen „Autopiloten“ gewünscht. Dieser Wunsch erfüllt sich nun – schrittweise mit aktuellen und kommenden Generationen elektronischer Helfer.

Längst haben sich Fahrerassistenzsysteme wie ABS, ESP und Traktionskontrolle etabliert. In den vergangenen Jahren sind weit fortschrittlichere Anwendungen dazugekommen. Diese Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) haben nicht nur den Fahrer und das Fahrzeug im Blick, vielmehr erkennen und berücksichtigen sie via Kameras oder Radar auch das Umfeld – zum Beispiel weitere Verkehrsteilnehmer, Schilder und Fahrbahnmarkierungen –, um vor Gefahren zu warnen und gegebenenfalls aktiv einzugreifen. Entscheidend für ADAS und ihre Weiterentwicklung ist die enge, intelligente Vernetzung der Systeme, sowohl untereinander als auch in Form der Vehicle-to-X-Kommunikation. Das „X“ steht dabei als Platzhalter für alles, mit dem sich Fahrzeuge aller Art künftig permanent austauschen werden – beispielsweise für andere Verkehrsteilnehmer, Infrastruktur wie z.B. Ampel- oder Verkehrsleitsysteme, Navigationsdaten, Telematik-Dienste oder das Internet. Diese Fortschritte machen in letzter Konsequenz automatisiertes Fahren möglich.

Sehen, denken, handeln

Die Sensorik übernimmt künftig eine der Hauptrollen: Sie muss Umfeld und Verkehrsgeschehen immer detaillierter und weiträumiger erfassen können. Dazu benötigen ADAS gewissermaßen Augen, genauer strahl- und bildbasierte Systeme. Zu ersteren zählen vergleichsweise kostengünstige Infrarot-Lasersensoren (Light Detection And Ranging – LiDAR): Meist hinter der Windschutzscheibe verbaut, messen sie Entfernungen, indem sie Lichtwellen aussenden und diese reflektiert von Objekten wieder empfangen. Allerdings bleiben sie nur für niedrige Tempobereiche geeignet. – optimal also für City-Notbremsassistenten. Sollen zusätzlich auch Fernbereiche abgedeckt sein, sind dagegen Sensoren mit Radar (Radio Detection and Ranging) die erste Wahl – untergebracht im Bereich der Fahrzeugfront. Diese machen auch Abstandsregeltempomaten und Stauassistenten für den Stop & Go-Verkehr möglich. Die dritte Variante strahlbasierter Systeme ist die wohl bekannteste und verbreitetste: Ultraschallsensoren für Einparkhilfen.

Sobald elektronisch auch erkannt werden soll, was für ein Objekt sich in der Fahrzeugumgebung befindet, kommen bildbasierte Systeme ins Spiel: Es kann sich dabei zum einen um optische, digitale Videokameras und zum anderen um Infrarot- oder Wärmebildkameras für sehr präzise Nachtsichtfunktionen handeln. Durch die Bildverarbeitung gelingt die sogenannte Umfeldinterpretation: Bereits die „einäugigen“ Monokameras machen Spurverlassens- und Auffahrwarner, Spurhalteassistenten und die Verkehrsschilderkennung möglich. Stereokameras – prinzipiell zusammengesetzt aus zwei Mono-Lösungen – sind der Schlüssel, um Autos räumlich sehen zu lassen – und zusätzlich die Bewegungsrichtungen beispielsweise von Fußgängern ganz exakt bestimmen und weiter vorausberechnen zu können. Besonders wichtig dabei: Die strahl- und bildbasierte Systeme schließen sich nicht gegenseitig aus, sondern ergänzen einander in ihren jeweiligen Stärken und Funktionen – mittels Sensor- beziehungsweise Datenfusion.

Die enorme Menge an verschiedensten Sensorinformationen fließt in den elektronischen Steuergeräten zusammen. Diese Electronic Control Units (ECU) bilden gemeinsam sozusagen das Gehirn des Fahrzeugs. Damit dessen Befehle ausgeführt werden können, befinden sich an den entscheidenden Stellen im Auto Aktuatoren. Sie überführen die elektrischen ECU-Signale in mechanische Bewegungen, betätigen also beispielsweise die Bremse an jedem Rad exakt so, wie es ESP oder Notbremsassistent wünschen; oder sie schlagen die Räder so ein, wie es der Notausweichassistent fürs sichere Vorbeilenken am Hindernis berechnet hat.

Weniger Unfälle, mehr Zeit

Vor allem aus einem Grund sollen Advanced Driver Assistance Systems möglichst rasch immer mehr Aufgaben übernehmen: Sie gelten als die einzige Möglichkeit, die Vision von null Unfällen („Vision Zero“) zu verwirklichen. Die Vorteile automatisierter Systeme liegen somit auf der Hand: Da sie weder Erschöpfung, noch Ablenkungen oder gesundheitliche Probleme kennen, erfüllen sie ihre Aufgabe stets 100-prozentig zuverlässig und konzentriert.. Neben diesem enormen Sicherheitsplus erwächst daraus der bereits erwähnte Komfort- und Zeitgewinn: Der Fahrer kann sich unterwegs im automatisierten Modus beispielsweise ausruhen, Berufliches erledigen, oder völlig gefahrlos im Web surfen.

Hochautomatisierte Assistenzsysteme werden das Fahren vor allem auf der Autobahn bequemer und sicherer machen.

Automatisiert bedeutet zudem koordiniert und effizient: Bei starkem Verkehrsaufkommen oder Hindernissen entlang der Route könnten sich Pkw wie Lkw gegenseitig warnen. Auch einigen sie sich dann gegenseitig auf die optimale Vorgehensweise, um Gefahrensituationen oder Staus vorzubeugen beziehungsweise deren Auswirkungen zu mildern. Weil die Transportmittel außerdem laufend mit der Infrastruktur – und umgekehrt – kommunizieren, wissen sie auch Ampelschaltungen perfekt zu nutzen: Die Autos wählen ihre Geschwindigkeit ganz von alleine so, dass sie auf einer Grünen Welle durch die Stadt fahren. Das alles spart zusätzliche Zeit, senkt vor allem aber den Kraftstoff- oder Stromverbrauch von Fahrzeugen, und mindert zusätzlich den Verschleiß.

In der letzten absehbaren Entwicklungsstufe wird aus dem vollautomatisierten das autonome Fahren werden. Dann muss tatsächlich niemand mehr hinter dem überflüssig gewordenen Steuer sitzen – sofern dieses überhaupt noch vorhanden ist. Doch zurück ins Heute, wo dem autonomen Fahren insbesondere noch rechtliche Fragen im Weg stehen, zum Beispiel: Wer haftet, wenn das Auto von alleine zu schnell unterwegs war, weil es ein Tempolimit nicht erkannt hat? Wem gehören die gesammelten Daten, wie sind sie geschützt und wer darf darauf zugreifen? Wird es erlaubt sein, Pkw ab einer bestimmten Entwicklungsstufe der Assistenzsysteme auch ohne Führerschein zu „fahren“? Und auf welcher Basis entscheidet das System vor unvermeidbaren Unfällen, welches bei mehreren möglichen Übeln das Geringste ist? Erst wenn diese und zahlreiche weitere juristische wie politische und ethische Aspekte im Detail geklärt sind, werden Fahrzeuge also auch all das dürfen, was sie technologisch auch dank ZF heute schon könnten.

Fotos: Detlef Majer, Grafiken: ZF, Sascha Bierl, Fraunhofer Institut

Weitere Artikel zu dem Thema