Hochautomatisiertes Fahren: sicher und komfortabel zugleich

Entwicklung von Komfort- und Sicherheitsfunktionen – Kommunikation über V2X und die Cloud

Hochautomatisiertes Fahren ist eines der wichtigsten Innovationsthemen in der Automobilindustrie. Viele OEMs, Zulieferer, IT-Unternehmen und Startups arbeiten an Lösungen, die das automatisierte Fahren in Produkte überführen. IAV unterstützt seine Kunden durch innovative Konzepte und Methoden, damit sicheres und komfortables hochautomatisiertes Fahren auch bald für den Endkunden erlebbar wird.

Bloß keinen Unfall bauen! Diese Maxime gilt für das hochautomatisierte oder autonome Fahren noch viel stärker als für menschliche Fahrer. Aber was passiert, wenn die Sicherheitsfunktionen aus übergroßer Vorsicht schon beim geringsten Anlass auf die Bremse treten und die Passagiere ständig in den Gurten hängen? „Das hochautomatisierte Fahren muss auch komfortabel sein“, sagt Benedikt Schonlau, Abteilungsleiter Aktive Sicherheit bei IAV. „Sonst werden die Kunden es nicht akzeptieren. Dabei gilt: Je höher die Geschwindigkeit ist, desto wichtiger ist es, zwischen wirklich kritischen und harmlosen Verkehrssituationen zu unterscheiden.“

Die Serieneinführung von hochautomatisierten Fahrzeugen stellt zwei wesentliche Anforderungen an die Fahrzeugsicherheit. Zum einen muss berücksichtigt werden, dass der Technik Fehler viel weniger verziehen werden als einem Menschen hinter dem Steuer. Des Weiteren sollten hochautomatisierte Fahrzeuge keine Unfälle in Situationen verursachen, in denen menschliche Fahrer typischerweise keine Unfälle verursachen, da dies die Akzeptanz der Technik verschlechtern würde.

Komfortabel abbremsen oder Notbremsung?

Zur Umsetzung dieser Anforderungen verfolgt IAV eine funktionale Mehrschichtarchitektur für die automatisierten Fahrfunktionen. Hauptmerkmal dieser Funktionsarchitektur ist die Umsetzung der Anforderungen an das komfortable Fahren in einer Schicht, während die garantierte Unfallfreiheit in einer anderen Schicht (Active Safety-Layer) umgesetzt wird. „Kommt es zu einer kritischen Fahrsituation, übernimmt der Active Safety-Layer die Hoheit über das Fahren und überführt das Fahrzeug wieder in einen sicheren Zustand“, erklärt Schonlau. Dabei arbeitet der Active Safety Layer mit deutlich reduzierten Komfortanforderungen und senkt damit auch die Gesamtkomplexität. Diesen Ansatz haben die IAVEntwickler zum ersten Mal auf dem FAST-zero Symposium 2015 in Göteborg mit einer Demonstration und verschiedenen Fachvorträgen vorgestellt.

Weiterhin ermöglicht diese Architektur die Umsetzung verschiedener Entwicklungsmethoden für die unterschiedlichen Layer. So wird für den Komfort-Layer eine agile Methodik umgesetzt, um schnell auf sich ändernde Kundenanforderungen und Felderfahrungen reagieren zu können. Für den Active Safety-Layer wird ein Wasserfallansatz umgesetzt, um die Sicherheitsziele top-down in das Produkt zu überführen.

Umfeldsensorik, V2X und Cloudbasierte Signale

Neben der Systemarchitektur ist die Verfügbarkeit von Daten eine Kernherausforderung, wenn es darum geht, hochautomatisierte Fahrzeuge in die Serie zu bringen. Hierbei kommen prinzipiell drei Kerntechnologien in Betracht. Bei der Umfeldsensorik gilt es, die Sensortechnologien wie Radar, Laser, Kamera und Ultraschall geschickt zu kombinieren. Die Vehicle-2-X-Kommunikation ermöglicht es, zuverlässig und in Echtzeit dynamische Informationen zur Verfügung gestellt zu bekommen. Ein Beispiel hierfür ist die aktuelle Signalfarbe einer Lichtsignalanlage. Letztendlich unterstützen auch Cloud-basierte Signale: Daten, die durch Sensorik verschiedenster Verkehrsteilnehmer aufgenommen in einem Backend über viele Signale aggregiert und anschließend ortsbezogen wieder an einzelne Fahrzeuge übergeben werden.

„Insbesondere die Cloud-basierten Signale stellen in Bezug auf Sicherheits- und Komfortgewinn für hochautomatisierte Fahrzeuge eine bisher unterschätzte Quelle dar. Allerdings ist noch nicht absehbar, wann diese Daten für starke Eingriffe in die Fahrdynamik nutzbar sind, da sich dies sowohl aus Sicht der Security als auch im Hinblick auf die Produktsicherheit schwierig darstellt“, erklärt Schonlau. Jedoch kann das Fahrzeug heute schon auf bestimmte Situationen, wie zum Beispiel eine Ansammlung von Fußgängern in der Nähe des Fahrschlauchs, durch die Reduktion der Geschwindigkeit vorkonditioniert werden. „So kann in einer akuten Gefahrensituation die Gefährdung durch einen viel kleineren Eingriff reduziert werden. Dieses Vorgehen erhöht den Fahrkomfort und erhöht indirekt die Verkehrssicherheit durch den besser fließenden Verkehr und eine frühzeitigere Reaktion auf Gefahren“, so Schonlau.

Diesen Anwendungsfall werden in Zukunft Wearable Computer unterstützen. Sie können in Kleidungsstücken, Fahrradhelmen oder an Zweirädern angebracht werden und über Sensoren Daten aufnehmen und verarbeiten. Die IAV-Entwickler arbeiten daran, dass die Cloud mithilfe von Wearables das Schwarmverhalten von Fußgängern ermitteln und darauf basierende Fahrempfehlungen ausgeben kann. Das Fahrzeug entscheidet im Anschluss, wie die Empfehlung umgesetzt wird. Dieser Anwendungsfall wurde gemeinsam von IAV und Microsoft auf der CES 2016 in Las Vegas präsentiert. „Wenn diese technischen Entwicklungen die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer erhöhen, wird dies auch die Akzeptanz in der Bevölkerung erhöhen“, sagt Schonlau.