Autonomes Fahren: Die neue S-Klasse übernimmt im Stau das Lenkrad
Der Autokonzern Daimler will im kommenden Jahr als weltweit erster Hersteller ein autonomes System auf den Markt bringen. "Voraussichtlich ab dem zweiten Halbjahr 2021 wird die S-Klasse mit dem neuen Drive Pilot bei hohem Verkehrsaufkommen oder Stausituationen auf geeigneten Autobahnabschnitten in Deutschland hochautomatisiert fahren können" , teilte das Unternehmen mit(öffnet im neuen Fenster) . Das soll die Fahrer entlasten und in solchen Situationen Nebentätigkeiten wie das Surfen im Internet oder Bearbeiten von E-Mails erlauben.
Nach jahrelangen Verhandlungen haben sich die zuständigen UN-Gremien im ersten Halbjahr 2020 auf die Zulassungskriterien für autonome Autos der sogenannten Stufe 3 geeinigt . Vom kommenden Jahr an können daher erstmals selbstfahrende Serienautos auf deutschen Straßen unterwegs sein. Der automatische Spurhalteassistent darf allerdings nur auf autobahnähnlichen Straßen ohne Fuß- und Radverkehr bis zu einer Geschwindigkeit von 60 Kilometern pro Stunde (km/h) aktiv sein.
Paradigmenwechsel im Autoverkehr
Nachdem sich die deutschen Hersteller mit offiziellen Ankündigungen für den konkreten Einsatz der Technik bisher zurückgehalten haben , geht Daimler nun in die Offensive. "Erstmals übernimmt damit das Fahrzeug die Fahraufgabe, solange der Drive Pilot in der Mercedes-Benz S-Klasse aktiv ist. Dies ist ein Paradigmenwechsel" , heißt es von dem Hersteller.
In der Tat. Nachdem seit Jahren das autonome Fahren als wichtige Zukunftstechnik propagiert wird, könnte es in gut einem Jahr tatsächlich Realität werden. Daimler würde damit auch den Konkurrenten Audi ins Hintertreffen bringen, der zwar schon 2017 eine entsprechende Technik für den A8 angekündigt hatte, aber in diesem Frühjahr einen Rückzieher machen musste. Dabei sind die Konzepte der beiden Hersteller sehr ähnlich, was die technische Umsetzung betrifft.
Mit Lidar und HD-Karten
Ebenso wie Audi setzt auch Daimler auf einen Laserscanner (Lidar) als weiteres Sensorprinzip. Doch nicht nur das: Um das Fahrzeug auf der Fahrbahn exakt zu positionieren und die Straßengeometrie zu berücksichtigen, werden hochauflösende Karten verwendet . Dazu hat Daimler zusammen mit anderen deutschen Herstellern bereits im Jahr 2015 den Kartenanbieter Here übernommen . Die Fahrzeugposition werde über ein hochgenaues Positionierungssystem ermittelt, "das weit über übliche GPS-Systeme hinausgeht" , erklärt Daimler.
Zur Begründung heißt es: "Aus Sicht von Mercedes-Benz lässt sich der sichere Betrieb eines solchen Systems nur durch den Einsatz eines erweiterten Sensorensets, das zusätzlich Lidar, hochgenaue Positionierung und eine HD-Map umfasst, realisieren." Damit verfolgt Daimler einen anderen Weg als Tesla-Chef Elon Musk, der den Einsatz dieser Sensoren ablehnt und behauptete: "Jeder, der sich auf Lidar verlässt, ist zum Scheitern verurteilt. Teure Sensoren, die nutzlos sind." Tesla setzt stattdessen auf viele Kameras und Radarsensoren.
Warum spart Daimler sich nicht die teuren Komponenten?
Drittes Sensorprinzip unverzichtbar
Der zuständige Entwicklungsleiter für autonomes Fahren bei Daimler, Michael Hafner, verteidigte im Gespräch mit Golem.de das Sicherheitskonzept. "Wir sind in unseren Sicherheitsüberlegungen eindeutig zu dem Ergebnis gekommen, dass wir ein drittes Sensorprinzip brauchen. Es sind eine Reihe von Situationen denkbar, bei denen Kamera und Radar durch tief stehende Sonne oder andere Effekte irritiert werden können" , sagte Hafner und fügte hinzu: "Deshalb reichen uns diese beiden Sensoren alleine nicht, um die Ausfallraten zu erreichen, die wir für ein hochautomatisiertes System aus den Normen der funktionalen Sicherheit abgeleitet haben." Bei den Sicherheitsanforderungen nach ASIL D seien Ausfallraten von 10 hoch minus 9 vorgeschrieben.
Daimler setzt dabei auf das Prinzip, bei den Sensoren eine "Zwei aus drei"-Auswahl treffen zu können. "Es müsste schon viel technologisch bei Kamera und Radar passieren, um das zu ändern. Nur durch Software kann man nicht kompensieren, was in den Sensoren gegebenenfalls verloren geht" , sagte Hafner. Neben dem Lidar verfügt das System über eine weitere Kamera in der Heckscheibe und über Mikrofone, die insbesondere Blaulicht und Sondersignale von Einsatzfahrzeugen erkennen sollen. Das Fahrzeug macht auch selbstständig eine Rettungsgasse frei.
Autobahnnetz wird genau kartografiert
Ein Novum ist zudem der Einsatz hochauflösender Karten. Daimler greift dabei auf Erfahrungen zurück, die 2013 bei der autonomen Fahrt einer modifizierten S-Klasse auf der historischen Bertha-Benz-Strecke gemacht wurden. Diese Fahrt durch Städte und über Landstraßen wurde zweieinhalb Jahre lang akribisch vorbereitet, um die Fahrzeugposition mit den eigens aufgenommenen Karten zentimetergenau bestimmen zu können.
Dieses Konzept wird bei Staupiloten ebenfalls umgesetzt. "Unser Ziel ist es, dass wir als erstes das Autobahnnetz in Deutschland weitestgehend erschlossen haben werden. Bis Mitte nächsten Jahres wollen wir über 90 Prozent der Autobahnstrecke Deutschlands grundsätzlich abdecken" , sagte Hafner. Dazu seien die entsprechenden HD-Karten erforderlich "und wir müssen sehen, dass unsere hochgenaue Positionierung alle Bereiche abdeckt. Wenn diese Dinge gegeben sind, ist die Autobahn im Grunde für unser System erschlossen."
Autos aktualisieren ihre Karten selbst
Allerdings gibt es weiterhin Einschränkungen. "Zu lange Tunnel werden zunächst ausgeschlossen. Im ersten Schritt fährt das Auto nicht durch eine Baustelle, dann muss der Fahrer übernehmen. Dazu werden alle Daten von den Leitstellen ausgewertet. Eine ganz neue Baustelle müsste allerdings von der Bordsensorik erkannt werden" , erläutert Hafner. Ein Vorteil des neuen Systems: Das Auto kann die neu erkannte Baustelle direkt an das Backend senden, so dass die nachfolgenden Fahrzeuge nach einer Verifikation der Daten gewarnt werden könnten.
Dieses Konzept verfolgt der Kartenanbieter Here mit einem Live-Update der Karten . Die Fahrzeuge aktualisieren ihre Karten damit praktisch selbst. "Sobald wir die entsprechende Hardware an Bord haben, werden wir über daran angelehnte Datenaustauschprozesse die Karten kontinuierlich aktualisieren und verifizieren und mit unserem Kartenpartner dafür sorgen, dass sich die Karten weiterentwickeln und aktuell halten" , sagte Hafner. Dabei will Mercedes die Daten nicht nur für die eigene Fahrzeugflotte nutzen. "Es ergibt wenig Sinn, wenn jeder versucht, seine Einzelkarte dahin zu optimieren" , sagte Hafner.
Und wie funktioniert der Drive Pilot in der Praxis?
System für Notfälle ausgelegt
Was die Interaktion des Fahrzeugs mit dem Fahrer betrifft, setzt Mercedes bereits bekannte Konzepte um. Steht die Funktion auf der Autobahn zur Verfügung, gibt es einen entsprechenden Hinweis. "Die entsprechenden Bedienelemente dafür sitzen im Lenkradkranz oberhalb der Daumenmulden rechts und links. Aktiviert der Fahrer den Drive Pilot, regelt das System Geschwindigkeit und Abstand und führt das Fahrzeug souverän innerhalb der Spur" , heißt es. Das System könne auch "unerwartet auftretende Verkehrssituationen erkennen und durch Ausweichmanöver innerhalb der Spur oder durch Bremsmanöver eigenständig bewältigen" .
Sind die Voraussetzungen für das System nicht mehr gegeben, beispielsweise bei schlechtem Wetter oder Auflösung des Staus, muss der Mensch wieder das Steuer übernehmen. "Prinzipiell muss der Fahrer stets übernahmebereit bleiben und innerhalb von zehn Sekunden die Fahrzeugsteuerung manuell fortsetzen können – schlafen, dauerhaft nach hinten blicken oder gar den Fahrersitz verlassen sind deshalb nicht möglich" , schreibt Mercedes. Um die Übernahmefähigkeit sicherzustellen, beobachteten die Kameras von Fahrer-Display und MBUX Interieur-Assistent die Bewegung von Kopf und Augenlidern.
Nothalt bei fehlender Übernahme
Werde das Steuer trotz Übernahmeaufforderung nicht übernommen, "bremst der Drive Pilot das Fahrzeug im Rahmen eines Sicherheitsstopps kontrolliert und mit angemessener Verzögerung bis in den Stillstand" . Zugleich würden das Warnblinklicht und im Stand das Mercedes-Benz-Notrufsystem aktiviert und die Türen und Fenster entriegelt, um möglichen Ersthelfern den Weg in das Fahrzeug zu erleichtern.
Und was soll das System am Ende kosten? "Die Preise der S-Klasse und ihrer Ausstattungsoptionen werden wir noch bekannt geben. Der Preis für den Drive Pilot liegt aber in einer Region, in der auch andere Extras in der S-Klasse angeboten werden. Es ist sicherlich eine hochpreisige Sonderausstattung, aber sie fällt nicht völlig aus dem Rahmen" , sagte Hafner.
Software-Updates für höhere Geschwindigkeiten
Eine wichtige Frage dürfte in diesem Falle sein: Wie zukunftsfähig ist die Hardware und lassen sich Funktionen später durch Software-Updates hinzufügen? Schließlich erfordert der Drive Pilot nicht nur zusätzliche Sensoren, sondern auch "redundante Lenk- und Bremssysteme sowie ein redundantes Bordnetz, um auch beim Ausfall eines dieser Systeme manövrierfähig zu bleiben und eine sichere Übergabe an den Fahrer zu gewährleisten" .
Hierzu heißt es bei Daimler: "Der Drive Pilot ist aber dafür vorbereitet über Over-the-Air-Updates auch höhere Geschwindigkeiten oder andere Anwendungsfälle zuzulassen, sobald der rechtliche Rahmen dies vorsieht." Genaue Angaben zur Höhe der erlaubten Geschwindigkeiten, beispielsweise 130 km/h, machen die Entwickler derzeit noch nicht. Für einen voll funktionsfähigen Autobahnpiloten wäre es zudem erforderlich, dass das Fahrzeug auch die Spur wechseln und damit selbstständig überholen kann.
Doch im Ausland funktioniert das System vorerst nicht.
Weitere Länder sollen folgen
Unklar ist zudem, wann und in welchen Ländern das System künftig ebenfalls aktiviert werden kann. Deutschland hat dazu bereits 2017 die rechtlichen Voraussetzungen geschaffen , andere Länder sind noch nicht so weit. Die erforderliche Zulassung des Systems gilt allerdings nicht nur für Deutschland, sondern für ganz Europa. "Wir haben den Drive Pilot in den Kernmärkten wie Deutschland, den USA und China schon getestet. Wir haben die Funktion noch nicht in allen europäischen Ländern getestet, aber in dem ein oder anderen Land. Das passiert dann natürlich rechtzeitig vor dem weiteren Rollout" , sagte Hafner.
Die Tests in anderen Ländern sind allerdings sehr aufwendig. "Es gibt leider keinen Stau-on-Demand, weshalb das Testing im realen Straßenverkehr zeitaufwendig ist" , sagte ein Audi-Experte im Gespräch mit Golem.de . Während Audi geplant hatte, das System möglichst von Anfang an EU-weit freizugeben, geht Daimler daher schrittweise vor.
Selbstständiges Parken im Parkhaus
In besonderen Situationen soll die neue S-Klasse sogar vollständig ohne Fahrer unterwegs sein. Dazu hat Daimler zusammen mit dem Autozulieferer Bosch das sogenannte Automated Valet Parking (AVP) entwickelt . Für die Autofahrer wird das Parken im Parkhaus dadurch einfacher: Sie stellen ihr Fahrzeug in einer sogenannten Drop-off-Zone vor dem Parkhaus ab und schließen es ab. Sie öffnen auf dem Smartphone die Park-App, starten den Parkvorgang und gehen. Das Auto fährt mithilfe der im Parkhaus verbauten Infrastruktur selbstständig auf den Parkplatz. Das Abholen lässt sich dann ebenfalls per App starten.
Mit der Vorrüstung für den Intelligent Park Pilot sei die S-Klasse für fahrerloses, vollautomatisiertes Parken vorbereitet, erklärt Daimler. Das entspreche dann sogar der Automatisierungsstufe 4 (SAE Level 4). Damit habe die neue S-Klasse die Technik an Bord, um vollautomatisiert und fahrerlos in mit AVP-Infrastruktur ausgerüsteten Parkhäusern ein- und auszuparken, sofern die nationalen Gesetze einen solchen Betrieb erlauben.
Wann folgt die Konkurrenz?
Auch wenn die Funktionen des Staupiloten noch begrenzt sind: Der erste Schritt auf dem Weg zum autonomen Fahren wird damit gemacht. Welche anderen Hersteller mit entsprechenden Ankündigungen folgen werden, ist unklar. BMW sagte auf Anfrage von Golem.de im Juli: Der für das kommende Jahr geplante iNext werde "das erste Fahrzeug der BMW Group, das automatisierte Fahr- und Parkfunktionen aus einem neuen Technologiebaukasten bieten wird" . Auf die Nachfrage, ob auch ein Staupilot zu diesen Funktionen gehören werde, hieß es: "So konkret wollen wir uns da im Moment noch nicht in die Karten schauen lassen."
Tesla-Chef Musk kündigt regelmäßig an, dass seine Elektroautos demnächst autonom fahren könnten. So sagte er Anfang Juli(öffnet im neuen Fenster) , dass die Funktionen für vollautonomes Fahren (Level 5) möglicherweise schon in diesem Jahr fertiggestellt werden könnten. Doch Tesla vertritt bislang eine sehr spezielle Definition von autonomem Fahren, bei dem der Mensch am Ende doch immer noch jederzeit das Steuer übernehmen können muss.