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TechnikAutonomes Fahren

Der Chauf­feur aus Sili­zium und Soft­ware

Lesezeit ca.: 6 Minuten
Christoph Hammerschmidt

Christoph Hammerschmidt

freier Journalist

In Amerika lässt Google Roboterautos selbstge­steuert herumfahren – eine schlagzei­len­träch­tige Angelegen­heit. Nur Google, nur in Amerika? Auch in Europa sind Roboterhände dabei, nach Lenkrad und Gaspedal zu greifen. Die Technik dazu ist schon überraschend weit gediehen.

15. August 2013

Auf schwäbischen Autobahnen können Autofahrer in diesen Tagen Zeugen eines gespenstisch anmutenden Szenarios werden: Sie beobachten möglicher­weise Fahrzeuge, die völlig autonom durch das Verkehrs­ge­schehen lenken. Leicht zu identifi­zieren sind sie freilich nicht, denn auf dem vorderen linken Sitz hat ein Mensch Platz genommen, der zudem wahrschein­lich seine Hände meist am Lenkrad hat. Dennoch: Diese Fahrzeuge fahren selbsttätig – und das auf öffentli­chen Schnellstraßen im üblichen Verkehr und mit Autobahn adäquaten Geschwin­dig­keiten. Der Fahrer überwacht lediglich das System, muss allerdings in der Lage sein, jederzeit selbst wieder das Kommando zu übernehmen.

Wer ein solches Auto im Autopilot-Modus erblickt, sieht wahrschein­lich ein Testfahr­zeug der Firma Bosch. Das Technolo­gie­un­ter­nehmen aus Reutlingen erprobt derzeit selbsttätig lenkende und fahrende Autos gezielt in alltägli­chen Fahrsitua­tionen, um Erfahrungen zu sammeln und die Technik weiter zu verfeinern. Zuvor hat der TÜV das Sicherheits­kon­zept der Schwaben sorgfältig unter die Lupe genommen und für gut befunden.

Keine Fußgänger – Gott sei Dank

Für seine ersten Gehversuche mit Automatik­fahr­zeugen hat Bosch Autobahnen und Schnellstraßen ausgewählt. Hier, so Bosch, sei die Fahrsitua­tion am einfachsten zu beherrschen, weil es kaum Quer- noch Gegenver­kehr gibt. Auch Fußgänger seien in dieser Umgebung in aller Regel nicht unterwegs. Allesamt Faktoren, welche die Automatik zurzeit möglicher­weise noch aus der Fassung bringen könnten.

Der schwedische Fahrzeug­her­steller Volvo hat bereits vor einem Jahr im Rahmen des Projekts „Sartre“ das automati­sche Fahren auf Autobahnen getestet. Allerdings ging es dabei um das Fahren im Verbund mit einem „Führungs­fahr­zeug“. Die TU Braunschweig ließ bereits vor nunmehr fast drei Jahren ein Versuchs­fahr­zeug mit Roboter-Chauffeur seine Runden ziehen – und zwar im dichten Braunschweiger Stadtver­kehr.

Das alles zeigt: Die Technik für das automati­sierte Fahren ist weitgehend vorhanden. Gefeilt wird noch an den Feinheiten. Zudem müssen die Juristen erst noch mit der neuen Situation klarkommen, denn noch verlangt das geltende Recht, dass der Fahrer jederzeit eingreifen kann. Bis es so weit ist, wird die Autoindus­trie in den kommenden Jahren nicht den großen Durchbruch wagen – aber immer raffinier­tere Fahreras­sis­tenz­sys­teme auf den Markt bringen, die das autofahre­ri­sche Publikum peu á peu mit dem Chauffeur aus Silizium und Software vertraut machen.

Ja, wo fahren Sie denn?

Eine wichtige theoreti­sche Vorausset­zung für die dosierte Einführung des automati­schen Fahrens schuf ausgerechnet eine Behörde, nämlich die Bundesan­stalt für Straßenwesen (BASt). Es veröffent­lichte Anfang vergangenen Jahres eine Studie, die die Stufen automati­sierten Fahrens auf technischer Ebene charakte­ri­siert und die jeweiligen Anforderungen an die Wachsamkeit des Fahrers beschreibt. Diese Studie hat in den Entwicklungs­ab­tei­lungen der Autoindus­trie große Akzeptanz gefunden, denn sie gibt der Autoindus­trie eine begriffliche Grundlage an die Hand, mit deren Hilfe sich eine Roadmap aufbauen lässt.

Die vier Stufen des automati­sierten Fahrens gemäß BASt-Definition sind: assistiertes, teilauto­ma­ti­siertes, hochauto­ma­ti­siertes und vollauto­ma­ti­siertes Fahren.

Assistiertes Fahren findet sich beispiels­weise in der Erscheinungs­form des Adaptive Cruise Control – einer Regelung, die heute schon verfügbar ist, sich allerdings nur auf die Längsachse des Fahrzeugs bezieht. Teilauto­ma­ti­siertes Fahren ist mit dem Stau-Assistenten verbunden, der sowohl die Geschwin­dig­keit als auch die Lenkung übernimmt. Von hochauto­ma­ti­siertem Fahren sprechen die Experten dann, wenn das Auto bei „normalen“ Geschwin­dig­keiten die Längs- und Quersteue­rung übernimmt, der Fahrer aber nicht – wie bei den beiden vorherigen Stufen – jederzeit sofort bereit sein muss, das Steuer wieder in die eigene Hand zu nehmen. Die Betonung liegt auf „sofort“, denn auch hier darf der Fahrer nicht etwa ein Nickerchen machen, sondern muss innerhalb einer gewissen Zeitreserve auf eine entsprechende Anforderung des Systems reagieren.

Elektroni­scher Chauffeur, bitte übernehmen Sie!

Die höchste Stufe wird als „hochauto­ma­ti­siert“ bezeichnet. Hier muss der Fahrer nicht ständig auf der Lauer liegen, sondern kann sich getrost auch ganz anderen Dingen widmen. Reagiert der Fahrer nicht auf eine Übernahme­an­for­de­rung, so fährt der elektroni­sche Chauffeur rechts ran und hält an. Das alles setzt voraus, dass die Automatik ihre eigenen Systemgrenzen erkennt und adäquat reagiert. Stößt das System an seine Grenzen, etwa weil die Sensoren widersprüch­liche Informationen liefern, so muss der Mensch wieder ran.

In der Sensorik und der Auswertung der Sensordaten liegen denn auch zum gegenwär­tigen Zeitpunkt die größten Herausfor­de­rungen. Grundsätz­lich besteht ein automati­scher Chauffeur aus drei Funktions­blö­cken: der Sensorik, der Algorithmik und der Aktorik. Die letztere ist heute bereits vollständig implemen­tiert: Schon seit Langem haben die Konstruk­teure den Bowden-Zug des Gaspedals durch einen elektroni­schen Geber ersetzt. Die Bremse wird nicht nur per Tritt auf das Pedal und den damit verbundenen Druckaufbau im Hydraulik­system betätigt, sondern elektrisch: Systeme wie ABS und ESP üben ihren Einfluss mittels elektrisch gesteuerter Ventile aus. Und seit elektrische Servolen­kungen statt hydrauli­scher en vogue sind, besitzt die Elektronik auch einen direkten Zugang zur Querlenkung.

Autonomes Fahren in Salamitaktik

Die Sensorik besteht aus einem umfangrei­chen Instrumen­ta­rium. Da werden Raddrehzahlen und -differenzen gemessen, Gyros ermitteln Längs- und Querbeschleu­ni­gungen sowie Rotations­be­we­gungen des Autos um seine eigene Achse. Für das automati­sche Fahren ist es zudem essentiell, dass den Steuercom­pu­tern ein Rundum-Abbild des Umfelds vorliegt. Dieses 360°-Lagebild liefern Radarsen­soren und Kameras. In der Regel peilt mindestens je ein Radarsensor nach vorne und nach hinten die Lage, oft sind es auch mehr. Dazu kommen weitere Radars für die Überwachung der Seiten und des toten Winkels. Zusammen mit Stereo-Kameras liefern sie die Daten, aus denen der Computer ein 3D-Modell der Umgebung erzeugt. Musterer­ken­nungs-Algorithmen identifi­zieren die Objekte innerhalb dieses 3D-Modells und erkennen Verkehrs­schilder, Fahrbahn­mar­kie­rungen und Fahrzeuge im toten Winkel.

Scheibchen­weise führt die Autoindus­trie Features ein, die die Technik immer ein Stückchen weiter in Richtung automati­sches Fahren bringen. Den aktuellen Stand der Entwicklung markiert der Stauassis­tent, der beispiels­weise für die neue S-Klasse von Mercedes erhältlich ist. Er bewegt das Auto nicht nur automatisch weiter, wenn sich die Kolonne ein Stück vorwärts­schiebt, sondern lenkt auch mit, wenn die Straße eine Biegung macht.

Der nächste Schritt auf der Straße in Richtung automati­sches Fahren könnte etwa in einem Baustellen­as­sis­tenten bestehen, der bei mittleren Geschwin­dig­keiten nicht nur den Abstand zum Vordermann ausregelt, sondern auch den zum Nebenmann, und das auch dann, wenn die Fahrspuren gelegent­lich verschwenkt sind und die Fahrbahn­mar­kie­rungen eine gewisse Interpre­ta­ti­ons­kunst voraussetzen. Voraussicht­li­ches Einführungs­datum: spätestens 2016.

Keiner lehnt sich weit aus dem Fenster

Mit einem Einführungs­sze­nario für die Vollauto­matik mag sich momentan aber niemand aus dem Fenster lehnen. Zu viele Detailpro­bleme gibt es noch zu lösen. Und auch die Juristen müssen sich des Themas annehmen und klären, unter welchen Bedingungen welche Stufe des automati­sierten Fahrens zulässig ist. Immerhin hat der Zulieferer Continental schon mal das Jahr 2025 in die Diskussion geworfen: Bis dahin, glaubt das Unternehmen, wird es technisch möglich sein, in Serienfahr­zeugen dem elektroni­schen Chauffeur das Führen des Autos in den meisten Umgebungen anzuvertrauen. Vorausge­setzt natürlich, die Juristen haben bis dahin ihre Hausaufgaben gemacht und klare Haftungs­re­geln aufgestellt.