Technische Innovation

Fahrerassistenzsysteme: Der Weg zu selbstfahrenden Autos

Dean Evans Technology Writer Twitter

Selbstfahrende Autos sind nicht nur die Zukunft – sie sind bereits in der Gegenwart angekommen. Genauer gesagt sind sie eigentlich seit den 1950er-Jahren auf den Straßen unterwegs. Denn damals wurde das erste kommerzielle Fahrerassistenzsystem eingeführt. Seitdem sind unsere Autos intelligenter geworden und verfügen mittlerweile über eine Vielzahl an Fahrerassistenzsystemen (ADAS), die zur Sicherheit des Fahrers beitragen.

Einige dieser Systeme sollen wichtige Informationen liefern (beispielsweise Reifendrucküberwachung oder Spurwechselassistenz), während andere bestimmte Aufgaben automatisieren, damit sich der Fahrer auf die Straße konzentrieren kann (so etwa Regensensoren für die Scheibenwischer). Letztlich sollen Fahrerassistenzsysteme aber Aufgaben wie Beschleunigen, Bremsen und Lenken übernehmen. Das sind die wesentlichen drei Aufgaben, die sie auf dem Weg in eine Zukunft mit vollständig selbstfahrender Autos selbstständig meistern müssen.

Tempomat
Der Gedanke, eine festgelegte Geschwindigkeit einstellen und beibehalten zu können, geht zwar bis ins frühe zwanzigste Jahrhundert zurück. Das erste praktische System einer mechanischen Geschwindigkeitsregelung wurde allerdings erst 1948 von dem Ingenieur Ralph Teetor entwickelt. Das erste Auto, das mit seinem System ausgestattet war (damals „Auto-Pilot“ genannt), war ein 1958er Chrysler Imperial.

Der 1958er Chrysler Imperial war mit einer Basisversion eines Tempomaten ausgestattet. Quelle: Lars-Göran Lindgren Sweden – Own work, CC BY-SA 3.0

Das moderne Pendant hierzu ist der  Abstandsregeltempomat (Adaptive Cruise Control; ACC). Dieser regelt sowohl Geschwindigkeit als auch Bremsverhalten, um einen festgelegten Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug zu halten. Das erste radargestützte ACC-System, das das Bremsverhalten regelte, wurde bereits bei Mercedes S-Klassen sowie CL-Klassen im Jahr 1999 verbaut.

Automatische Einparkhilfen
Eigentlich existieren selbstfahrende Autos bereits seit 2003. Der Toyota Prius war in dem Jahr in Ausführungen erhältlich, die über eine „Einparkautomatik“-Funktion verfügten. Mit ihr Hilfe sollte das seitliche Einparken automatisiert werden. Allerdings kam es dabei zu einigen Problemen: Objekte und Lebewesen wie beispielsweise Katzen und – weit beunruhigender – Fußgänger wurden von dem Fahrerassistenzsystem oft nicht erkannt.

Glücklicherweise wurden automatische Einparkhilfen bis heute stark verbessert. Der Parkassistent „Park Assist“ von Volkswagen übernimmt das Lenken, während der Fahrer die Pedale betätigt. Die Einparkhilfe von BMW hingegen funktioniert optional per Fern- oder Gestensteuerung, mit der das Fahrzeug in eine Parklücke manövriert werden kann.

Notbremsassistenten
„Pre-Crash“-Systeme verwenden Kameras, Radar- oder Lidar-Technik, um potenzielle Gefahren zu erkennen und den Fahrer zu warnen. Dabei kommt es oft unabhängig davon zu einem Brems- und Lenkvorgang, durch den ein Unfall vermeidet werden soll.

Das System „IntelliSafe“ von Volvo erkennt beispielsweise Fußgänger und Radfahrer und warnt vor Kollisionen. Sollte der Fahrer nicht schnell genug reagieren können, wird dabei automatisch die Bremse betätigt.

Spurhalteassistenten
Das Spurhaltesystem von Toyota kombiniert die Technik zur Spurverlassenswarnung mit der automatischen Fahrzeugausrichtung innerhalb einer Spur. Mit Hilfe einer eingebauten Kamera erkennt das System die Fahrzeugposition innerhalb der typischen weißen Fahrbahnmarkierungen und korrigiert die Position gegebenenfalls.

Die Spurverlassenswarnung (mit Lenkassistent) ist Teil des Toyota Safety-Sense-Systems.

Das System zur Spurverlassenswarnung löst beim ungewollten Verlassen einer Spur nicht nur einen Alarm aus. Es kann zudem Gegenlenken, um das Fahrzeug so wieder auf Kurs zu bringen. Der Spurhalteassistent dagegen korrigiert automatisch den Lenkeinschlag, um das Fahrzeug sicher in der Mitte der Spur zu halten.

Die verschiedenen Stufen der Fahrzeugautomatisierung
Es existieren sechs anerkannte Stufen der Fahrzeugautomatisierung, beginnend mit Stufe 0 (nicht automatisiert) bis hin zu Stufe 5 (fahrerloses Fahren). Die meisten Einparkhilfen, Tempomaten und Spurhaltesysteme sind „interaktive“ Systeme der Stufe 1. Der Autopilot von Tesla gilt als System, das zwischen Stufe 2 (Teilautomatisierung) und Stufe 3 (Hochautomatisierung) eingeordnet werden kann. Der Fahrer bleibt dabei in allen Fällen ein wichtiger Bestandteil des Fahrprozesses.

Bis nun aber Autos der Stufe 5 Wirklichkeit werden, liegt noch ein langer Weg vor uns. Am Ende dieses Weges ist der Fahrer dann nur noch optionaler Bestandteil der Autofahrt. Allerdings erfordert die Automatisierungsstufe 5 eine 5G-Vernetzung, fortschrittliche Sensoren, eine gewaltige Rechenleistung sowie eine hochmoderne AI, die imstande ist, alle 90 Minuten Datenmengen von bis vier Terabyte zu verarbeiten. Diese Herausforderung führte dazu, dass das Intel Silicon Valley Innovation Center für Autonomes Fahren ins Leben gerufen wurde.

Intel, Mobileye und BMW arbeiten momentan an Prototypen für Autos der Stufe 4 (vollautomatisiert). Doch auch wenn Fahrzeuge der Stufe 5 das letztendliche Ziel sind, so erlaubt es – wie BMW klarstellt – die Automatisierungsstufe 4 dem Fahrer bereits „zu entscheiden, ob man selbst fahren oder gefahren werden möchte.“

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