Automatisiertes Fahren Autos können alles lernen

Es ist nur eine Frage des Aufwands. Entwickler bei ZF arbeiten daran, die dafür notwendigen, immer größeren Datenströme ­beherrschbar zu halten.

Ruhig gleitet das Testfahrzeug dahin. Es ist nicht sehr voll auf der Autobahn bei Düsseldorf an diesem Morgen. Der Versuchsträger von ZF ist mit drei Assistenzsystemen ausgerüstet: einem Abstandsregelsystem, einem Spurhaltesystem und einem Spurwechselassistenten. „Ich schalte jetzt das System an und gebe die Wunschgeschwindigkeit ein“, sagt Dr. Hans-Gerd Krekels, Vice President Active Driver Assistance Systems Engineering bei ZF TRW und nimmt die Hände vom Lenkrad.

Die Zukunft hat begonnen. Ein Stück weit. Abstandsregelsystem, Spurhaltesystem und Spurwechselassistenten sind bereits heute nutzbare Vorboten des Automatisierten Fahrens, des Megatrends in der Automobilindustrie. Viele der in der Entwicklung auf dieses Ziel hin entstehenden Innovationen zahlen schon heute auf das Thema Sicherheit ein und werden sich auch im Volumensegment zu Standards entwickeln, wie zuvor Airbag und intelligente Bremssysteme. Die elektronische Steuerung einiger der neuen Sicherheitsfunktionen hat ZF in einer Safety Domain ECU (Electronic Control Unit) zusammengeführt.

Systeme für mehr Sicherheit

Dr. Karl-Heinz Glander, Senior Engineering Manager Automated Driving & Integral Cognitive Safety

Dr. Karl-Heinz Glander arbeitet als Senior Engineering Manager Automated Driving & Integral Cognitive Safety mit einem Team von etwa 30 Entwicklern an der Software für das Fernziel des Automatisierten Fahrens. Warum ZF den Aufwand auf sich nimmt, Autos sehen, denken und handeln zu lassen?

„Wie die Automobilhersteller folgt auch ZF dem Trend zum Automatisierten Fahren. Für uns als Zulieferer geht es darum, unsere Komponenten in Zukunft in diese Fahrzeuge zu bringen“, erklärt Glander. Wer Notbremsassistenz im Fahrzeug habe, könne schon die Erfahrung gemacht haben, dass er ohne den Assistenten an einer Kreuzung auf den Vordermann aufgefahren wäre. Auch das Spurhaltesystem und die Tote-Winkel-Warnung sorgen für ein Plus an Sicherheit. Außerdem führt die Adaptive Cruise Control (ACC) zu einer Verbrauchsreduzierung und das automatische Parken bietet zusätzlichen Komfort.

Die ECU fungiert als zentrale Integrationsplattform, die Millionen Daten der Umgebungssensoren verarbeitet und den Fahrzeugzustand sowie die Verkehrssituation analysiert. Über Verknüpfungen mit Lenk-, Brems- und Antriebssystem lassen sich zahlreiche Fahrzeugfunktionen bündeln und optimal aufeinander abstimmen.

Die Hände sind vom Lenkrad, der Fahrer aber aufmerksam und bereit, im Notfall einzugreifen.

Steuergerät für Automatisiertes Fahren

„Die Safety Domain ECU (SDE) ist ein ­Zusatzsteuergerät, das es erlaubt jede Menge Software, zu welchem Thema auch immer, zu integrieren. Es ist ein Steuergerät für das Automatisierte Fahren, innerhalb ­eines relativ komplexen Netzwerks von ECUs. Die SDE ist aber kein zentrales Steuergerät“, erklärt Krekels. Es gibt zur Zeit nicht das zentrale Steuergerät, sondern einen Verbund von Steuergeräten aus Sensoren, aus Zusatzsteugeräten wie SDEs, aus Aktuatoren. Auch ein Bremsensteuergerät oder ein Airbag-Steuergerät haben mächtige ECUs. Alle verfügen über genug Rechenleistung, um bestimmte Aktionen auszuführen.

Dr. Hans-Gerd Krekels, Vice President Active Driver Assistance Systems Engineering

Grundsätzlich werden bei den ECUs Multicore-Prozessoren angewendet, die in der Lage sind, verschiedene Prozesse parallel ablaufen zu lassen und über eine offene Schnittstelle beliebige Software von Dritten zu implementieren. Das ist allen gemeinsam. Es gibt keine einheitliche Strategie, die etwa lautete, das machen die Aktuatoren, also die mechanischen „Umsetzer“, und das muss bei den Steuerungseinheiten zentral oder dezentral angelegt sein.

Mit immer leistungsfähigeren Fahrerassistenzsystemen steigt die Datenflut in Fahrzeugen. Hier stehen weltweit unterschiedliche Konzepte im Wettbewerb und es ist unwahrscheinlich, dass es zu einer einheitlichen Lösung kommen wird. „Die Technologie, die dahinter steckt – das deep learning –, und die neuronalen Netzwerke, die dazu gehören, um auf Erfahrungslevel zu kommen – müssen nicht unbedingt zentral sein“, sagt Krekels. Es sei abhängig davon, was man an Rechenleistung brauche. „Wir fangen heute schon an, diese Art des Denkens in den Sensor zu verlagern.“

Vom ADAS zum Autonomen Fahren

Die klassischen Fahrerassistenzsysteme (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS), wie sie heute in Autos verbaut werden, vergleichen Krekels und Glander gerne mit Augen, die der Hand direkt sagen, was zu tun ist, ohne dass ein Gehirn dazwischen geschaltet wäre. Sie beherrschen nur eine hochspezialisierte Funktion, die sich auf einen ganz bestimmten Fall bezieht – etwa, nicht auf den Vordermann aufzufahren. „Automatisiertes Fahren ist dagegen eher, wie der Mensch agiert. Er vereinheitlicht gewonnene Information und beschreibt die Welt“, erklärt Glander. Das tun ADAS-Systeme nicht. Doch die Beschreibung, das Verständnis, die Wahrnehmung und die Interpretation der Welt – das ist das Neue.“ Das wäre der Unterschied zwischen klassischen Fahrerassistenzsysteme und den kommenden Premium ADAS-Funktionen, wie ­Automatisiertes Fahren. „Das Automatisierte Fahren ist bereits kognitiv, nur nicht in der Güte wie ein menschlicher Fahrer“, fährt Krekels fort. „Wir wollen die Computer dahin bringen, dass sie Situationen auch in der Güte ganzheitlich beherrschen.“

Dazu sind die Fahrerassistenzsysteme samt einer ECU für weitere intensive Tests in das Versuchsfahrzeug integriert, mit dem Krekels jetzt von der Autobahn abfährt. Seine Vision: Automatisiertes Fahren soll das Unfallrisiko signifikant senken und letztlich den Fahrer nachhaltig entlasten.

Video: Wie ZF Autos das Fahren beibringt

Mehr zum automatisierten Fahren erfahren Sie hier im Video

Fotos: Carsten Behler, Mareike Foecking

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