Selbstfahrende Autos: Hände weg vom Steuer!

Von: Thorsten Karbach
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So kommen Ideen auf die Straße: Das Testfahrzeug „SpeedE“ des Instituts für Kraftfahrzeuge der RWTH Aachen bringt die Forschung voran. Foto: Andreas Steindl
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Mehr als eine süße Kugel: Das Foto zeigt den Prototypen eines selbstfahrenden Google-Autos. Foto: Google/dpa

Aachen. Mit mehr als 100 Sachen über die Autobahn – die Hände auf dem Schoß, die Füße neben den Pedalen? Weltweit testen Autohersteller und Zulieferer hochautomatisierte Autos – auch auf deutschen Autobahnen. Das Thema bewegt die Branche, Audi hat einen A7 aus Kalifornien nach Las Vegas düsen lassen, Google testet auf den Straßen des Silicon Valleys seine Mobile.

Und auch die anderen Konzerne machen kein Geheimnis mehr aus ihren Ambitionen, Autos auf die Straße zu bringen, deren Insassen das Steuer nicht mehr anpacken (müssen). Dass dies weit mehr als eine kühne Vision ist, erklärt Lutz Eckstein, Leiter des Instituts für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH Aachen.

Würden Sie sich heute in ein selbstfahrendes Auto setzen und von Aachen nach Köln fahren lassen?

Eckstein: Grundsätzlich würde ich das gerne tun – technisch ist das schon lange möglich, nur es ist für Serienfahrzeuge noch nicht zulässig. In der Tat konnte ich 1995 zum ersten Mal automatisch auf der Bundesstraße 10 in einem Forschungsfahrzeug fahren, das im Rahmen des Projekts Prometheus entstanden war und das ich anschließend selbst für meine Arbeiten eingesetzt habe. Für sogenannte Erprobungsträger gibt es seit Jahrzehnten eine Ausnahmeregelung, die es der Industrie und auch uns ermöglicht, zukünftige Technologien auf öffentlichen Straßen zu erproben. Kalifornien ist diesbezüglich kein Vorreiter, das Marketing der dort ansässigen Firmen ist hingegen zweifellos gut.

Warum befürworten Sie diese Entwicklung?

Eckstein: Nun, das automatisierte Fahren bietet die Chance, den Fahrer von der Fahraufgabe zu entlasten, was ich persönlich immer dann nutzen wollen würde, wenn das Selbstfahren zum Beispiel aufgrund dichten Verkehrs wenig Freude bereitet, sondern einfach nur anstrengend ist. Die Entlastung ist dabei um so größer, je höher die Automatisierungsstufe ist.

Automatisierungsstufe?

Eckstein: International haben wir uns auf fünf Automatisierungsstufen geeinigt, wobei erst die Stufe 3, das sogenannte hoch-automatisierte Fahren, dem Fahrer die Möglichkeit bietet, sich zeitweise von der Fahraufgabe abzuwenden und anderen Dingen zu widmen. Für viele Menschen erscheint mir die Stufe 4 besonders attraktiv zu sein: das voll-automatische Fahren wird es ermöglichen, von Haustür zu Haustür gefahren zu werden, was für den täglichen Weg zur Arbeit, aber auch für ältere Menschen zu einer signifikanten Entlastung und Steigerung der Lebensqualität führen könnte.

Wann wird eine solche Fahrt ein realistisches Alltagsszenario?

Eckstein: Funktionen der Stufe 2, dem sogenannten teilautomatisierten Fahren, bei denen der Fahrer hinsichtlich der Längs- und Querführung des Fahrzeugs unterstützt wird, aber das System noch überwachen muss, sind heute schon in Fahrzeugen der Oberklasse erhältlich. Das hoch-automatisierte Fahren – Stufe 3 – werden wir noch in diesem Jahrzehnt auf den Straßen sehen. Das automatisierte Einparken steht kurz vor der Markteinführung, danach werden ca. 2018 Funktionen folgen, die das hoch-automatisierte Fahren im Stau bis ca. 60 km/h ermöglichen und anschließend eine Art Autobahn-Copilot, der den Fahrer bei Geschwindigkeiten bis ca. 120 km/h entlasten kann. Höhere Automatisierungsstufen könnten in definierten Zonen, die hochgenau vermessen und kommunikationstechnisch hervorragend ausgerüstet sind, ebenfalls bereits im Jahr 2020 angeboten werden – Google und einige Start-ups in Kalifornien verfolgen einen solchen Ansatz, der mir durchaus interessant erscheint.

Wo liegen die technischen Schwierigkeiten?

Eckstein: Die technischen Herausforderungen lassen sich analog zur menschlichen Informationsverarbeitung strukturieren: wahrnehmen – erkennen – planen – entscheiden – handeln. Für die Wahrnehmung benötigen wir im Fahrzeug Sensoren, die, je nach Funktion, die komplette Fahrzeugumgebung abdecken und dabei auch eine ausreichende Reichweite bieten müssen. Hinzu kommt ab der Stufe 3 die Notwendigkeit der Re-dundanz.

Was meinen Sie damit?

Eckstein: Das heißt, es wird für den Fall eines Sensorausfalls ein zweites, idealerweise technisch anderes Sensorprinzip benötigt, um die Funktion dennoch aufrecht erhalten zu können. Das Erkennen erfordert den Vergleich der Rohdaten mit abgelegten Mustern, das heißt wiederum die Verkehrsobjekte müssen als Fußgänger, Motorrad, Pkw oder Nutzfahrzeug klassifiziert werden, um deren zukünftige Bewegung prädizieren, also vorhersagen, zu können. Dies ist die Grundlage für die Planung, also die Prüfung unterschiedlicher Verhaltensoptionen. Die Berechnung und Optimierung dieser sogenannten Trajektorien erfordert eine sehr hohe Rechenleistung und muss in Echtzeit, das heißt in wenigen Millisekunden ablaufen. Schließlich muss auch die Aktuatorik, also die Antriebstechnik, redundant sein – wenn beispielsweise ein Lenkungssteller ausfällt, muss es einen zweiten Lenkmotor geben, welcher die Richtung des Fahrzeugs beeinflussen kann.

Das ist alles möglich?

Eckstein: Grundsätzlich ist das alles lösbar – für ein Autobahnszenario ist es relativ einfach, für das Fahren in Innenstädten ist die Zahl der erforderlichen Sensoren sehr groß und die Informationsverarbeitung sehr komplex und damit für ein Serienprodukt zu teuer.

Wie setzt sich das ika mit diesen technischen Fragen auseinander?

Eckstein: Grundsätzlich forschen wir zu jedem dieser Teilschritte an vielen Stellen mit Kollegen aus anderen Disziplinen wie zum Beispiel der Informatik. Dabei setzen wir unterschiedliche Werkzeuge und Fahrzeuge ein und bauen unsere Forschungsinfrastruktur systematisch aus, um den kompletten Prozess von einer Funktionsidee bis hin zu einer zulassungsfähigen Funktion sehr effizient und wirksam unterstützen zu können. Neben den Simulationswerkzeugen und Versuchsfahrzeugen, die wir seit vielen Jahren erfolgreich einsetzen, spielen drei neue Elemente eine große Rolle: zum einen das Forschungsfahrzeug „SpeedE“, das es uns erlaubt, das Zusammenwirken aller Lenkungs-, Brems- und Antriebsaktuatoren systematisch zu erforschen. Das Fahrzeug ist aber gleichermaßen auch dazu geeignet, unterschiedlichen Bedienkonzepte zu evaluieren.

Und darüber hinaus?

Eckstein: Zum Zweiten wird der hochdynamische Fahrsimulator, für den wir gerade ein neues Gebäude errichtet haben, eine herausragende Rolle spielen. Durch das leistungsfähige Bewegungssystem kann in Verbindung mit einer 360-Grad-Bildprojektion und einer Akustiksimulation das Fahren in einem real wirkenden Fahrzeug nahezu perfekt dargestellt werden, so dass viele der zuvor skizzierten Herausforderungen zu einem sehr frühen Zeitpunkt valide adressiert werden können. Das dritte Element entsteht gerade in einer Zusammenarbeit mit zahlreichen Kollegen auf der Basis des ATC Testgeländes in Aldenhoven: wir implementieren dort sämtliche, weltweit relevanten Kommunikationstechnologien in Zusammenarbeit mit entsprechenden Unternehmen, so dass wir dort die relevanten Verkehrssituationen, die in Europa, in Japan oder auch den USA auftreten, nicht nur geometrisch, sondern auch kommunikationstechnisch darstellen können und somit eine wertvolle Grundlage für die Erforschung global relevanter Technologien schaffen.

Welche weiteren Hürden – etwa rechtliche – sehen Sie noch beim Thema selbstfahrende Autos?

Eckstein: In der Tat gibt es neben den technischen auch rechtliche Hürden, insbesondere für die höheren Automatisierungsstufen, bei denen der Fahrer die Fahraufgabe ganz oder zeitweise an das Fahrzeug delegiert. Diese rechtlichen Fragen betreffen die Fahrzeugzulassung, das Fahrerverhaltensrecht aber auch die Haftung im Falle eines Verkehrsregelverstoßes oder gar Unfalls. Da ich kein Jurist bin, möchte ich nicht mutmaßen, welche Frage bis wann wie gelöst sein wird. Was ich aber in jedem Fall wahrnehme – und das gilt sowohl für Deutschland als auch für Europa, die USA und Japan – ist ein ungeteilter Wille, diese Hürden aus dem Weg zu räumen und das automatisierte Fahren Wirklichkeit werden zu lassen. Warum? Alle sind sich einig, dass das automatisierte Fahren in den unterschiedlichen Ausprägungen große Chancen zur Verbesserung der Verkehrssicherheit birgt, und damit zur Reduktion der Zahl der Verkehrstoten und der immensen volkswirtschaftlichen Folgekosten von Verkehrsunfällen.

Sehen Sie ein Wettrennen zwischen den klassischen Automobilisten und Internetkonzernen wie Google bei diesem Thema?

Eckstein: Google spielt bei diesem Thema sicher eine wichtige Rolle, wobei auch ich es nicht geschafft habe, Chris Urmson, dem Leiter von Google X, bei unserem Gespräch am Rande einer Konferenz zum automatisierten Fahren konkretere Aussagen zur Strategie von Google zu entlocken. Persönlich sehe ich in Google eher einen Katalysator als einen Wettbewerber bei diesem zentralen Thema, denn die Ansätze, welche die etablierten Automobilhersteller und Google verfolgen, sind sehr unterschiedlich und adressieren völlig andere Nutzungsszenarien. Die Fahrzeughersteller streben danach, das Führen eines Kraftfahrzeugs angenehmer, sicherer und effizienter zu gestalten, und damit an zweiter Stelle eine Beschäftigung mit sogenannten sekundären Aufgaben zu ermöglichen, die nichts mit dem Fahren zu tun haben.

Und Google?

Eckstein: Google sieht in diesen Sekundäraufgaben die eigentliche Hauptaufgabe und postuliert, dass der Nutzer primär arbeiten oder sich unterhalten lassen möchte, während er eher beiläufig von A nach B gefahren wird. Da die Adressaten und Nutzungsszenarien dieser beiden Ansätze völlig unterschiedlich sind, sehe ich kein Wettrennen im klassischen Sinn. Natürlich gibt es Berührungspunkte, spätestens wenn es darum geht, die besten Ingenieure anzustellen, was einen Sog erzeugt, der mittlerweile auch für uns spürbar wird.

Ist Google mit seinen Ambitionen an der Stelle eine ernsthafte Bedrohung für die Automobilhersteller?

Eckstein: Google hilft mit seinen hervorragend vermarkteten und gleichzeitig diffusen Ambitionen, diese technologische Herausforderung anzunehmen und damit deren gesellschaftliches Potenzial zu erschließen. Die Technologien und das Wissen, das bei Google entsteht, stellt aus meiner Sicht weniger eine Bedrohung als eine Chance dar, Fahrzeuge in Zukunft intelligenter zu machen. Möglicherweise beobachten wir gerade die Entstehung eines Betriebssystems für das Stadtfahrzeug der Zukunft, ohne dass wir uns dessen bewusst sind – bei Mobiltelefonen war Google mit der Einführung des Betriebssystems Android in jedem Fall erfolgreich, und auch hier gab es letztlich eine enge Kooperation mit Fahrzeugherstellern.

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