Sehen, Hören, Fühlen - was steckt hinterm autonomen Fahren? 

+
In einem Prototyp für autonomes Fahren sitzt noch jemand pro forma hinter dem Steuer. 

In gut zehn Jahren sollen Autos das Steuer im Straßenverkehr komplett übernehmen, so die Erwartung in der Branche. Doch welche Technik macht autonome Fahrzeuge überhaupt möglich?

Gut fünf Jahre ist es her, dass Google seine Forschung an einem fahrerlosen Auto bekanntgab. Inzwischen feilen alle Autohersteller an der Technik, die Fahrzeuge künftig zu autonomen Teilnehmern im Verkehr und den Autofahrer überflüssig machen soll.

Doch wie können Autos in Zukunft unsere Sinneswahrnehmungen kopieren? 

Kameras sind eine Grundvoraussetzung für autonome Fahrzeuge. Monokameras funktionieren, als ob sich ein Mensch ein Auge zuhält. Sie bilden die Umwelt also nur begrenzt räumlich ab und haben nur eine Reichweite von 150 Metern. Dafür bemerken sie charakteristische Bildausschnitte: "Einen Fußgänger, Straßenschilder oder Fahrzeuge kann sie gut wiedererkennen", erklärt Thomas Classen, Leiter Produktmanagement für Fahrerassistenzsysteme bei Bosch.

Für die räumliche Wahrnehmung sind Stereokameras zuständig, die Entfernungen abmessen können. "In gleicher Weise gelingt es Menschen mit ihren zwei Augen, Entfernungen gut abzuschätzen", erklärt Classen. Mindestens eine solche Kamera muss in ein selbstfahrendes Auto eingebaut sein.

Für die Rundumsicht werden Kameras mit Fischaugenoptik eingesetzt, die aber nur den Nahbereich erfassen können. "Es braucht mindestens eine Kamera nach vorne, möglichst eine Stereokamera. Zusätzlich eventuell auch ein Surround-View-System, das vier Nahbereichskameras nutzt", sagt Claassen.

Ultraschalsensoren werden vor allem zum Parken eingesetzt. Für einen Parkassistenten braucht es allein zwölf Ultraschallsensoren. "Sie haben eine Reichweite von etwa fünf Metern", erklärt Classen. Auch deshalb sind sie auf der Autobahn nur geeignet, um Objekte direkt neben dem eigenen Fahrzeug zu erkennen, wie den Motorradfahrer im toten Winkel.

Radarfunktioniert ähnlich wie Ultraschall, nur mit elektromagnetischen Wellen. Seine Reichweite liegt bei 250 Metern, deshalb lassen sich auch weiter entfernte Fahrzeuge erkennen. Ein Zusatzeffekt: Auch die Geschwindigkeit der Objekte kann gemessen werden. "Das ist gerade für Autobahnfahrten sehr wertvoll", erklärt Classen. "Entfernung und Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs sind die erforderlichen Informationen, um rechtzeitig zu bremsen oder die Spur zu wechseln." In seinen Testfahrzeugen für autonomes Fahren verbaut Bosch sechs Radarsensoren.

Nach einem ähnlichen Prinzip funktionieren Lasersensoren (Lidar) mit einer Reichweite von 150 bis 200 Metern. "Der Laser generiert keine Geschwindigkeitsinformationen, dafür genauere Konturinformationen", sagt Classen. Bis zu fünf solcher "Lidare" braucht es für ein hochautomatisierte Fahrzeuge. Die sind allerdings zumindest beim Zulieferer Bosch noch nicht seriennah.

Ebenfalls Zukunftsmusik ist die sogenannte Kommunikation von "Car-To-X" und "Car-To-Infrastruktur". Autos, aber auch Brücken oder Tunnel sollen in Zukunft den Verkehrsstand an andere Verkehrsteilnehmer weitergeben. "Dort werden wichtige, erfasste Informationen, wie zum Beispiel ein Stauende zum Backend gefunkt und dort logisch ausgewertet", sagt Alfred Eckert, Leiter der Zukunftsentwicklung in der Sparte Chassis & Sicherheit bei Continental.

Ein Hochgenaues GPS zusammen mit hochgenauen Karten ist wiederum die Grundvoraussetzung dafür, dass das Auto exakt weiß, wo es gerade steckt und was auf es zukommt. Auch daran feilt die Industrie.

Hinzu kommen Fühler, die auf die Gesamtpositionierung des Fahrzeuges schließen lassen. Bereits in herkömmlichen Fahrzeugen verbaut sind Lagesensoren, die das Verhalten des Fahrzeugs zur Schwerkraft anzeigen. Auch Drehratensensoren, die anzeigen, wie schnell sich welches Rad gerade dreht, gibt es bereits. "Das wird heute zum Beispiel für Elektronische Stabilitätskontrolle (ESP) genutzt", sagt Classen.

Eine große Herausforderung wird nach Einschätzung der Experten die Vernetzung, die heute im Verkehr häufig das menschliche Gehirn übernimmt. "Was die Systeme heute noch gar nicht können, ist Lernen", sagt Ralph Lauxmann, Leiter Systems & Technology in der Sparte Chassis & Sicherheit bei Continental. Komplexe Situationen, die sich schnell ändern und den Verkehrsfluss in Gang halten, könnten die Systeme deshalb noch nicht erfassen.

Hinzu komme die logische Verknüpfung des Wahrgenommenen. "Alles was der Mensch sieht, kann die Kamera theoretisch ebenfalls sehen", erklärt Classen. "Sie muss es aber auch erkennen können. Der Mensch nutzt dazu viel Hintergrundwissen, um Situationen auflösen zu können." Die Sensoren von heute müssten alle noch besser werden. Aber auch die Verarbeitungskette danach fehle noch.

Gänzlich ungeklärt sind bislang ethische Fragen in komplexen Situationen, wenn ein Auto etwa durch ein Ausweichmanöver einen Menschen schont, aber einen anderen verletzt. Diese Fragen werde aber auch keine Firma allein lösen, sagt Classen. Technologisch stelle sie sich derzeit nicht: "Derzeit vermeiden wir jegliche Form der Kollision."

Die Technologie von selbst fahrenden, autonomen Autos basiert vor allem auf Sensoren und Kameras, die die Umgebung erfassen und die Daten in Sekundenschnelle verarbeiten. Einparkhilfen oder Stauassistenten funktionieren bereits so. Autobauer setzen bei dieser Technologie vor allem auf Luxusfahrzeuge, die zumindest mit teilautomatisierten Elementen noch in diesem Jahrzehnt auf dem Markt erwartet werden.

Der Automobilverband VDA unterscheidet bei selbstfahrenden Autos drei Stufen: Beim "teilautomatisierten Fahren" muss der Fahrer die Assistenzsysteme ständig überwachen, also weiter aktiv mitfahren. Das "hochautomatisierte Fahren" soll den Autofahrer weiter entlasten. Das System warnt den Fahrer dann rechtzeitig, wenn es selbst nicht mehr reagieren kann und er eingreifen muss. Das "vollautomatisierte Fahren" entspricht dagegen dem landläufigen Verständnis eines Autopiloten. Der Fahrer könnte auch auf dem Rücksitz Platz nehmen. Damit rechnen die Hersteller aber erst in ferner Zukunft.

Bevor das Auto komplett die Kontrolle übernehmen darf, muss das Wiener Übereinkommen über den Verkehr aus dem Jahr 1968 geändert werden. Denn dort ist festgeschrieben, dass jedes Fahrzeug einen Fahrer haben soll.

Schlaue Beifahrer: Assistenzsysteme im Auto

Assistenzsysteme im Auto
Nachtsichtassistent: Mit Infrarot- oder Wärmebildkameras arbeitende Systeme erzeugen ein Abbild von Menschen oder Tieren im Vorfeld des Fahrzeugs und zeigen sie auf einem Display an: Gefahrensituationen lassen sich dadurch früher und besser erkennen. Sie sind bisher selten (3 Prozent) in Fahrzeugen verbaut und werden nur von jedem zweiten Besitzer (52 Prozent) genutzt. © Getty Images/Hemera via CosmosDirekt
Assistenzsysteme im Auto
Tempomat: 48 Prozent der Autobesitzer in Deutschland verfügen über einen Tempomat. 81 Prozent von ihnen nutzen dieses Assistenzsystem auch. © Getty Images/iStockphoto/ CosmosDirekt
Assistenzsysteme im Auto
Navigationssystem: 44 Prozent haben dazu ein Navigationssystem in ihrem Auto – und fast alle (97 Prozent) nutzen es auch. © Getty Images/iStockphoto/ CosmosDirekt
Assistenzsysteme im Auto
Auffahrwarner, Notbremssystem oder bremskraftverstärkender Bremsassistent: In 38 Prozent der Autos sind diese Bremsassistenzsysteme verbaut, und 56 Prozent der Besitzer nutzen sie auch. © Getty Images/iStockphoto/ CosmosDirekt
Assistenzsysteme im Auto
Berganfahrhilfe: 19 Prozent der Autofahrer haben ein System an Bord, das das ungewollte Zurückrollen am Berg verhindert. 73 Prozent nutzen diesen Helfer auch.  © Getty Images/iStockphoto/ CosmosDirekt
Assistenzsysteme im Auto
Dynamisches Licht: Je nach Ausstattung wird zum Beispiel die Leuchtweite reguliert und die Scheinwerfer zu jeder Zeit auf die Straße gerichtet – auch in Kurven oder bei Abbiegevorgängen. Zwar ist dieses Assistenzsystem bisher nur in den Pkw von 17 Prozent der deutschen Autobesitzer verbaut, bei diesen aber kommt es bereits gut an – mehr als drei Viertel (77 Prozent) nutzen es. © Getty Images/Top Photo Group RF/ CosmosDirekt
Assistenzsysteme im Auto
Spracherkennung: Jeder zehnte Autofahrer in Deutschland (9 Prozent) verfügt bereits über ein Auto, das auf Sprache reagiert. Davon macht allerdings gerade einmal die Hälfte (49 Prozent) tatsächlich Gebrauch. © Getty Images/iStockphoto/ CosmosDirekt
Assistenzsysteme im Auto
Einparkassistenten: Acht Prozent der deutschen Autofahrer besitzen einen Wagen, der selbstständig einparken kann. Doch gerade einmal 53 Prozent derjenigen geben an, sich von ihrem Auto in die Parklücke befördern zu lassen. © Getty Images/iStockphoto/ CosmosDirekt
Assistenzsysteme im Auto
Abstandstempomat: Mit einem automatischen Distanzregler könnten sechs Prozent der Autofahrer den Abstand zum Vordermann automatisch einhalten. Nur 57 Prozent nutzen ihren Distanzregler. © Getty Images/iStockphoto/ CosmosDirekt
Assistenzsysteme im Auto
Spurwechselassistent: Setzt der Autofahrer den Blinker, warnt der Spurwechselassistent vor herannahenden Fahrzeugen auch wenn diese sich im toten Winkel befinden. Noch ist das System nicht sehr verbreitet, nur fünf Prozent der Autobesitzer in Deutschland haben einen Spurwechselassistenten – aber zwei Drittel (65 Prozent) nutzen ihn. © Getty Images/iStockphoto/ CosmosDirekt
Assistenzsysteme im Auto
Das Head-up-Display projiziert wichtige Daten und Hinweise direkt in die Frontscheibe bzw. das Sichtfeld des Fahrers, ohne dass dieser seinen Blick vom Verkehrsgeschehen abwenden muss. Dieses Anzeigesystem wird von mehr als der Hälfte (55 Prozent) der Besitzer genutzt, ist bisher aber eher selten (2 Prozent) in Fahrzeugen in Deutschland verbaut. © Getty Images/iStockphoto/ CosmosDirekt

dpa

Das könnte Sie auch interessieren

Kommentare

Unsere Kommentarfunktion wird über den Anbieter DISQUS gesteuert. Nutzer, die diesen Dienst nicht verwenden, können sich hier über das alte HNA-Login anmelden.

Hinweise zum Kommentieren:
In der Zeit zwischen 17 und 9 Uhr werden keine neuen Beiträge freigeschaltet.

Auf HNA.de können Sie Ihre Meinung zu einem Artikel äußern. Im Interesse aller Nutzer behält sich die Redaktion vor, Beiträge zu prüfen und gegebenenfalls abzulehnen. Halten Sie sich beim Kommentieren bitte an unsere Richtlinien: Bleiben Sie fair und sachlich - keine Beleidigungen, keine rassistischen, rufschädigenden und gegen die guten Sitten verstoßenden Beiträge. Kommentare, die gegen diese Regeln verstoßen, werden von der Redaktion kommentarlos gelöscht. Bitte halten Sie sich bei Ihren Beiträgen an das Thema des Artikels. Lesen Sie hier unsere kompletten Nutzungsbedingungen.

Die Kommentarfunktion unter einem Artikel wird automatisch nach drei Tagen geschlossen.