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“You drive me crazy” – IAV-Studien zu den neuen Anforderungen durch SAE-Level 4

Das hochautomatisierte Das hochautomatisierte Fahren nach SAE-Level 4 wirft seine Schatten voraus: Künftig benötigen Fahrzeuge ohne Lenkrad und Pedalerie beispielsweise neue Eingabegeräte, damit der Mensch bei Bedarf die Kontrolle übernehmen kann. Zusätzlich erfordern hochautomatisierte Fahrfunktionen performante Lenksysteme, um Reserven für mögliche Übergabeszenarien zu gewährleisten. Beide Themen hat IAV in Studien untersucht, die auf der chassis.tech plus (25. und 26. Juni in München) vorgestellt wurden.

Hochautomatisierte Fahrzeuge nach SAELevel 4 können zwar in den meisten, aber nicht in allen Situationen selbstständig entscheiden. Darum kann es vorkommen, dass der Mensch die Kontrolle übernehmen muss. Das könnte in Zukunft völlig neue Eingabegeräte für die Steuerung erfordern – schließlich müssen die Fahrzeuge nicht mehr über Lenkrad und Pedalerie verfügen. Selbst eine große Windschutzscheibe für den Blick nach vorne ist dann keine Selbstverständlichkeit mehr. Gefragt sind darum neue Konzepte, die eine schnelle Übernahme des Fahrzeugs und eine intuitive Steuerung durch den Menschen ermöglichen.

Wie das genau aussehen könnte, hat IAV in der Studie „Der Kampf der Sinne: Einsatz zukünftiger Steuergeräte als Rückfalllösung für hochautomatisiertes Fahren“ untersucht. „Für den Blick auf die Straße nutzen wir eine First-Person-View-Brille, die im Gefahrenfall schnell zur Hand ist und das Bild einer Kamera in Fahrtrichtung liefert“, erklärt Christian Dreher, Fachreferent bei IAV. Der Vorteil: Der Blick durch die Brille liefert auch dann relevante Informationen über das Verkehrsgeschehen, wenn entweder keine ausreichende Sicht nach vorne gegeben ist oder der Fahrer mit Blick zur Seite oder nach hinten sitzt – ein recht wahrscheinliches Szenario in den Fahrzeugen der Zukunft mit ihren völlig neu gestalteten Fahrgasträumen.

Entfallen in hochautomatisierten Fahrzeugen Lenkrad und Pedalerie, müssen alternative Eingabegeräte integriert werden. Hier bieten sich bereits vorhandene Komponenten an, beispielsweise die Drehknöpfe oder Joysticks des Infotainmentsystems. Beide ermöglichen die Lenk- und Antriebsfunktion. Für ihre Studie haben die IAV-Experten ihre Ideen zu alternativen Eingabegeräten mit Probanden
getestet. Hierfür kamen zweckmäßig RC-Autos zum Einsatz, die mit einer Kamera nach vorne ausgestattet waren. Mit Fragebögen wurde die subjektive Bewertung der Teilnehmer erfasst – etwa, mit welchem Eingabegerät sich die Fahrsituation schneller beherrschen ließ. Objektiv bewertet wurden zudem die Leistungen der Probanden im Rahmen einzelner Fahraufgaben, zum Beispiel wie sicher sie eine Fahrspur einhalten oder durch ein Tor fahren konnten. Im nächsten Schritt werden diese gesammelten Erkenntnisse in einem realen SEAT Ateca auf der IAV-Teststrecke in Gifhorn validiert.

„Aussteuerungsanzeige“ für das Fahrerhandmoment

In einer weiteren Studie („You drive me crazy: Anpassung des Fahrvermögens von Testfahrern zur Verbesserung der Kontrollierbarkeitsbeurteilung von gefährlichen Situationen”) hat IAV untersucht, wie sich das Fahrvermögen von Testfahrern so anpassen lässt, dass eine bessere Kontrollierbarkeitsbeurteilung von gefährlichen Fahrsituationen ermöglicht wird. Dafür sind im Sinne der ISONorm 26262 vier Kontrollierbarkeitsstufen definiert (C0: allgemein beherrschbar, C1: einfach beherrschbar, C2: in der Regel beherrschbar, C3: schwer oder nicht beherrschbar).

Im konkreten Fall geht es um die Entwicklung von Lenksystemen, die in einer frühen Entwicklungsphase mehrmals von professionellen Versuchsfahrern auf Prüfgeländen verifiziert und validiert werden müssen. Ziel ist es, dass die späteren Kunden das Fahrzeug selbst in möglichen kritischen Fahrsituationen gut beherrschen können. Der Zusammenhang zwischen den C-Stufen für die Kontrollierbarkeit
und der Lenkung wird über das erforderliche Fahrerhandmoment bei Lenkeingriffen hergestellt. Dazu hat IAV basierend auf wissenschaftlichen Daten einen Vorschlag erarbeitet.

„Die Herausforderung dabei: Versuchsfahrer sind sehr gut ausgebildet und können in kritischen Situationen problemlos ein größeres Fahrerhandmoment einsetzen als ein durchschnittlicher Fahrer“, sagt Dr. Marcus Perner, Fachreferent bei IAV. „Unter Umständen wird die Applikation der Sicherheitsfunktionen des Lenksystems zu konservativ gewählt und eine unnötig große Sicherheitsmarge vorgesehen. Unser Ziel ist es daher, bereits zu einem frühen Entwicklungsstand möglichst kundennahe Bewertungen zu erhalten.“ IAV sieht das Potenzial für die Implementierung zusätzlicher komplexer Funktionalitäten für das Lenksystem.

Um das aktuelle Fahrerhandmoment – etwa während einer Kreisfahrt – objektiv beurteilen zu können, hat IAV eine Art „Aussteuerungsanzeige“ entwickelt: Ähnlich wie bei Audiogeräten besteht sie aus grünen, gelben und roten LEDs, die den aktuellen Wert auf intuitive Weise darstellen. Dadurch können die Versuchsfahrer so applizieren, dass sie mit minimalem Fahrerhandmoment die Fahraufgabe bewältigen können. Das eröffnet neue Reserven für automatisierte Fahrfunktionen.

In der Studie haben 20 Versuchsfahrer das Gerät erfolgreich angenommen und positiv bewertet, dass die Kritikalität einer Situation jederzeit direkt zu sehen war. Im nächsten Schritt planen die IAV-Experten eine größere Untersuchung, an der rund 100 Versuchsfahrer teilnehmen sollen. Darüber hinaus wird die Abhängigkeit der Kritikalitätseinschätzung von weiteren dynamischen Fahrzeugdaten geprüft. Derweil ist die Aussteuerungsanzeige teilweise schon unterstützend im Projekteinsatz.