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Wird der Autobahnpilot aktiviert, kann der Fahrer die Hände in den Schoß legen.
Wird der Autobahnpilot aktiviert, kann der Fahrer die Hände in den Schoß legen. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)

Keine Laserscanner auf dem Dach

Es erscheint dennoch realistisch, dass solche hochautomatisierten Funktionen in den kommenden Jahren angeboten werden. So präsentierte Daimler Anfang Juli für seine neue E-Klasse ein Assistenzsystem, das über bereits existierende Abstandsregeltempomaten hinausgeht und den Fahrer auch beim Lenken unterstützt. Ein weiterer Assistent soll dabei helfen, Fußgängern in Gefahrensituationen kontrolliert auszuweichen und anschließend in der Spur zu bleiben. Auch ermöglicht ein Parkpilot mit Hilfe des Smartphones das ferngesteuerte Einparken des Autos von außen. Auch der neue 7er BMW verfügt über solche Systeme.

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Ermöglicht werden diese Funktionen durch neue Entwicklungen bei der Sensortechnik. So setzen die deutschen Hersteller derzeit auf eine Kombination aus Radar- und Ultraschallsensoren in Verbindung mit Videokameras, Laserscannern und Infrarotsichtgeräten. Die Radare für Nah-, Mittel- und Fernbereiche werden in enger Zusammenarbeit mit den Zulieferern wie Bosch oder Continental entwickelt.

Extrem hohe Rohdatenlast

Dabei analysieren die handgroßen Sensoren schon selbst die Rohdaten und klassifizieren beispielsweise die einzelnen Verkehrsobjekte, die sie erfassen. "Die Sensoren liefern eine extrem hohe Rohdatenlast, die reduziert werden muss", sagte Werner Huber, Leiter der Forschungsgruppe hochautomatisiertes Fahren bei BMW, im Gespräch mit Golem.de. Diese Daten werden dann über ein Bussystem an das zentrale Steuergerät übertragen, das etwa die Größe eines Tablet-Computers hat.

Hierbei nutzen die Hersteller ihre eigene Auswertungssoftware, um die Gesamtdaten auszuwerten und das Fahrzeug zu steuern. Audi setzt dabei auf die Prozessoren EyeQ3 von Mobileye und den Tegra K1 von Nvidia. Die Datenübertragung zwischen Sensoren, Steuergerät und Aktoren erfolgt dabei über verschiedene Bussysteme wie CAN oder Flexray sowie die echtzeitfähige Ethernetvariante TTEthernet.

Vor- und Nachteile von Sensoren

Einen auffälligen und teuren Laserscanner (Lidar) auf dem Dach, wie er charakteristisch für die Google-Fahrzeuge ist, lehnen die deutschen Hersteller weiter strikt ab. Ihre automatisierten Autos sollen sich von außen nicht von den gewohnten Modellen unterscheiden. Da die Marken sehr stark über das Design verkauft werden, will man sich den technischen Möglichkeiten nicht unterordnen. "Autos sind Emotionsprodukte. Wir müssen das Design für automatisierte Fahrzeuge nicht ändern.", sagte Miklós Kiss, Leiter Vorentwicklung Fahrerassistenz bei der Audi Electronics Venture GmbH, im Gespräch mit Golem.de.

Die Hersteller räumen unter der Hand allerdings ein, dass ein Laserscanner mit 360-Grad-Rundumblick auf dem Dach eine bessere Erkennung ermöglicht, vor allem in Innenstädten. Dazu Kiss: "Für die Forschung an komplexen Verkehrsszenarien in der Stadt werden heute Laserscanner verwendet. Das optimale Sensorset für Stadtszenarien ist aber noch offen."

Bislang verstecken die deutschen Hersteller die Sensoren möglichst hinter der Karosserie oder integrieren sie unauffällig darin. Gänzlich verzichten wollen die deutschen Hersteller auf einen Lidar jedoch nicht. Denn für hochautomatisierte Fahrzeuge zählt vor allem Redundanz: Sensoren müssen in der Lage sein, ihre Daten gegeneinander zu plausibilisieren und bei Ausfällen zu ersetzen. Dabei können auch Lidare helfen, die Audi beispielsweise an Front und Heck platziert. "Mit welchen Sensoren in Zukunft das erste Serienfahrzeug mit pilotierten Funktionen von Audi ausgestattet sein wird, steht heute noch nicht definitiv fest", sagte ein Audi-Sprecher.

Bis zu 20 Megabyte pro Sekunde

Denn alle Sensoren haben ihre Vor- und Nachteile. So funktioniert ein Lidar oder eine Kamera schlecht bei starkem Regen oder Nebel. Auch mit Radaren gibt es Probleme. "Eine gefüllte Blechdose kann Radarstrahlen so reflektieren, dass sie wie ein Fahrzeug wahrgenommen wird", erläuterte Jochen Haab, Teamleiter Assistenzsysteme bei Daimler, im Gespräch mit Golem.de. Offenbar können die Sensoren der Google-Autos keine Steinbrocken von einem Papierknäuel unterscheiden.

Zudem gibt es Unterschiede zwischen den einzelnen Sensoren hinsichtlich Reichweite und Erfassungsgeschwindigkeit. Die sogenannte Sensordatenfusion soll dabei ein möglichst genaues Bild der Umgebung erzeugen, auf das das Fahrzeug dann reagieren kann. Nach Angaben von BMW und Audi liefern die Sensoren zwischen 5 und 20 MByte an Daten pro Sekunde. Auf Basis dieser Daten entscheidet die Steuerungseinheit dann, ob beispielsweise ein Überholvorgang gestartet wird oder wieder auf die rechte Spur gewechselt werden kann.

Automatisierte Autos fahren anders

Redundanz ist in Zukunft aber auch bei der eigentlichen Fahrzeugsteuerung erforderlich. Das hochautomatisierte Auto muss selbst dann noch lenken können, wenn das Stellelement (Aktor) für die Bremse ausfallen sollte. Die Hersteller denken dabei daran, beispielsweise das Fahrzeug mit einseitigem Bremsen zu steuern. Diese Technik wird bereits seit langem beim Elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP) eingesetzt. Was zeigt, dass die Automobilkonzerne bei der Entwicklung automatisierter Systeme auf jahrzehntelange Erfahrungen mit der Digitalisierung und elektronischen Kontrollsystemen zurückgreifen können.

Ein grundsätzliches Handicap haben jedoch alle sensorbasierten Systeme: Ihre Reichweite ist auf wenige Hundert Meter begrenzt. Während das Fernbereichsradar bis zu 250 Meter strahlt, sehen die Kameras rund 150 Meter weit. Der Laserscanner hat nur eine Reichweite von 80 Metern. Würde ein autonomes Auto mit 200 Stundenkilometern über die Autobahn rasen, läge die Reichweite nur bei wenigen Sekunden Fahrtzeit. Schon der reine Bremsweg auf trockener Fahrbahn beträgt dann mehrere Hundert Meter. Es ist daher kein Zufall, dass BMW und Audi ihre Fahrzeuge bislang nicht schneller als 130 Kilometer in der Stunde fahren lassen. Je höher die Geschwindigkeit, desto schneller stoßen die autonomen Systeme an ihre Grenzen.

Diese Grenzen werden auch beim Fahrstil der Prototypen deutlich. Es erscheint nachvollziehbar, dass die Fahrzeuge sehr defensiv programmiert sind: Sie starten keine riskanten Überholmanöver und halten Sicherheitsabstände und die Spur genau ein. Die Fahrweise der Versuchsmodelle wirkt aber insgesamt nicht sehr flüssig, in gewissem Sinne "mechanisch". Während ein menschlicher Pkw-Fahrer möglichst rechtzeitig überholt, um nicht vor einem langsamen Lkw hängenzubleiben, fehlt dem autonomen Auto der Weitblick, den vorausfahrenden und herannahenden Verkehr über eine größere Entfernung abzuschätzen. Es wird daher mehr gebremst und beschleunigt als bei einem vorausschauend fahrenden Menschen. Auch erfolgt manche Beschleunigung und Bremsung dadurch etwas abrupt. Aber was soll's?

 Autonomes Fahren: Auf dem Highway ist das Lenkrad losWettbewerb um die besten Entwickler 

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mnementh 26. Aug 2015

Sorry, Reinigung, Wartung, Vermittlung etc. ist um ein Vielfaches kleiner als der...

ChristianKG 26. Aug 2015

--------------------------------------------------------------------------------. Bin...

Flasher 26. Aug 2015

Viele Autofahrer brüsten sich damit, dass sie eine "defensive" Fahrweise haben, was aber...

Doedelf 26. Aug 2015

Naja der Markt für Pferdekutschen dürfte in den letzten 100 Jahren auch deutlich...

NixName 26. Aug 2015

War das schön, als die Leute vor +25 Jahren in den Fahrschulen noch Fahrphysik...



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