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Autonomes Fahren: Fünf Level bis zum selbstfahrenden Auto

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Was bedeutet eigentlich autonomes Fahren? Wie unterscheiden sich die fünf Stufen voneinander? Wann kommt das selbstfahrende Auto?

Über Elektroautos, die selbstständig durch Innenstädte fahren, wird derzeit viel berichtet. Autonomes Fahren ist einer der wichtigsten Zukunftstrends der Automobilbranche. Der Autopilot aus dem Flugzeug wird quasi auf das selbstfahrende Auto oder den selbstfahrenden LKW übertragen – doch, bis die komplexeste Stufe autonomen Fahren, Level-5-Autonomie, erreicht ist, wird noch einige Zeit verstreichen.

Autonomes Fahren verspricht besonders zwei Dinge: Die Zukunftstechnologie gibt den Besitzern oder Insassen eines selbstfahrenden Autos Zeit zurück – Zeit, die bislang damit vergeudet wurde, sich auf den Verkehr in der Stadt, auf der Landstraße oder der Autobahn zu konzentrieren. Statt dies zu tun, versprechen Autos, die selbst steuern auf Basis aufwändiger Verkehrsbeobachtung neue Freiräume zum Arbeiten, Diskutieren, Spielen, Lesen oder Entspannen.

Gerade für Pendler, die jeden Tag zwei Mal lange strecken fahren, womöglich im Stau feststecken, kann das automatisierte Fahren ein Heilsbringer sein. Findige Ingenieure beschäftigen sich schon seit den 50er Jahren mit der Idee des autonomen Fahrens – aber schafft das selbstfahrende Auto jetzt in Verbindung mit Digitalisierung und dem Elektroantrieb den Durchbruch?

Stufe 1 bis 5: Autonomes Fahren Schritt für Schritt erklärt

Autonomes Fahren selbstfahrendes Auto
Autonomes Fahren: Die Infografik des VDA gibt einen Überblick

Es gibt fünf Klassen, Level oder Stufen autonomen Fahrens, die die Industrie festgelegt hat. Diese unterscheiden sich teilweise erheblich

Stufe 1: Assistiertes Fahren

Fahrassistenzsysteme haben die meisten Autos – ganz gleich ob Benziner, Diesel oder Elektro – schon heute verbaut. Dazu zählen etwa ein Tempomat, der die Geschwindigkeit hält und gleichzeitig den Abstand zum Vordermann kontrolliert. Dabei soll der Fahrer das Lenkrad immer festhalten und den Verkehr im Blick behalten – denn diese Systeme funktionieren oft bei schlechten Wetterbedingungen nicht zuverlässig.

Stufe 2: Teilautomatisiertes Fahren

Während viel über Level-4- oder gar Level-5-Autonomie diskutiert wird, sind, Stand April 2019, einige Autos auf Stufe 2 des autonomen Fahrens angekommen. Hierzu zählen etwa die Oberklasse-Fahrzeuge E-Klasse von Mercedes, der Audi Q7 oder der Tesla-Autopilot. Aber: Mittlerweile sind entsprechende Systeme auch in erschwinglicheren Elektroautos verbaut – etwa im Nissan Leaf, dem Hyundia Kona Elektro oder dem Kia eNiro.

Typischerweise können solche Fahrzeuge auf der Autobahn autonom geradeaus fahren, haben einen Spurassistent, regeln den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug. Dabei übernimmt das Level-2-Fahrzeug im Stau bereits das komplette Handling.

Stufe 3: Hochautomatisiertes Fahren

Bei der Level 3-Autonomie übernimmt das Auto die Fahrt fast komplett alleine. Insbesondere auf der Autobahn können Überholmanöver selbständig durchgeführt werden, um auf der bevorzugten Geschwindigkeit im Verkehr mitschwimmen zu können. Gibt es ein Problem, muss der Fahrer allerdings jederzeit übernehmen können. Ab Stufe 3 beginnt das Auto, mit seiner Umwelt zu kommunizieren.

Technologisch sind mehrere Autobauer, Stand April 2019, an diesem Punkt angekommen. Es gibt unzählige Videos, die etwa Autobahnfahrten des Tesla Model S oder des Tesla Model III zeigen. Aber auch Daimler-Autos oder Audi-Fahrzeuge sind teilweise darauf vorbereitet. Die Grenze sind aber noch die Autobahn-Abfahrten: Spätestens dann muss der Fahrer wieder das Zepter in die Hand nehmen.

Tesla-Chef Elon Musk hat im März 2019 angekündigt, dass seine Elektroautos bis Ende diesen Jahres im Hinblick auf Software und Hardware soweit sind, auch sicher auf Landstraßen zu fahren. Erste Videos zeigen, wie die Tesla-Autos an Ampeln halten und selbstständig wieder anfahren:

Stufe 4: Vollautomatisiertes Fahren

Zwischen 2020 und 2022 wird der Sprung zum vollautomatisierten Fahren Stufe 4 erwartet. Eigenständiges Einparken ist dann kein Problem mehr – sowohl auf der Landstraße als auch in der Stadt ist das Auto quasi alleine unterwegs. Dem Fahrer wird die Zeit geschenkt – er kann arbeiten, einen Film schauen oder sich mit den Kindern beschäftigen. Genau diese Möglichkeiten sind der Grund, warum viele Elektroautos inzwischen eher einem Wohnzimmer oder einer Lounge gleichen: Beispielsweise mit Vordersitzen, die gedreht werden können.

Das Auto Level 4 ist mit seiner Umwelt verbunden, meldet also beispielsweise Rot- und Grünphasen von Ampeln an andere Fahrzeuge oder kündigt Spurwechsel an.

Stufe 5: Fahrerloses Auto

Das Nonplusultra für autonomes Fahren ist mit Stufe 5 erreicht. Es sind Fahrzeuge, die keinen Fahrer mehr benötigen. Die Fantasie, wie solche Fahrzeuge den Alltag erleichtern können, ist beinahe grenzenlos: Innenstadt-Geschäfte mit eigenen Flotten können ihre Kunden mit autonomen Fahrzeugen in den Shop holen und auf dem Weg dorthin bereits die passenden Produkte anzeigen.

Insbesondere der „Letzte-Meile“-Transportverkehr wird durch Fahrzeuge ohne Fahrer revolutioniert. Touren können ganz anders disponiert werden, es muss keine Rücksicht auf den frierenden Fahrer genommen werden. Heute gibt es bislang kleine Roboter, die in der Lage sind, Bürgersteige zu überwinden und etwa eine Pizza oder ein anderes Mittagessen auszuliefern.

Die größte Hürde für Level-5-Autonomie ist, dass GPS-Daten nicht mehr ausreichen, weil diese nur eine Auflösung von zwei bis zehn Metern liefern. Kartenhersteller wie Here, TomTom oder Google arbeiten daher daran, die Städte auf den Zentimeter genau zu vermessen bzw. reale Abbilder der Städte zu erstellen. Alle öffentlichen Straßen müssen erfasst werden.

Tesla’s Autopilot ist ebenfalls dabei, alle Straßen zu erfassen und konsequent dazuzulernen. Fahrer merken häufig, dass der Autopilot an Sicherheit gewinnt, wenn identische Strecken mehrfach gefahren werden – etwa an problematischen Stellen, wo die Fahrbahnmarkierung nicht ideal funktioniert.

Selbstfahrendes Auto: So viel „sieht“ der Tesla Autopilot.

Eine weitere Voraussetzung für selbstfahrende Autos ohne Fahrer ist die flächendeckende Verfügbarkeit der 5G-Funktechnologie. Denn im Straßenverkehr der Zukunft werden Ampeln, Straßenlaternen und andere Fahrzeuge miteinander vernetzt, um miteinander kommunizieren zu können. Das erzeugt gigantische Datenmengen, die nur über den schnellsten Mobilfunkstandard 5G abgedeckt werden können. In Deutschland werden im April 2019 gerade die Lizenzen für den Aufbau der 5G-Technologie vergeben – daher dürften die technischen Voraussetzungen für Level-5-Autonomie hierzulande vielleicht in den kommenden fünf Jahren vorliegen.

Sensoren für autonomes Fahren

Autonomes Fahren setzt den Einbau verschiedener Sensoren im Automobil voraus. Dabei sind vor allem folgende Sensoren zu unterscheiden:

LiDAR (Light Detection and Ranging): Diese LiDAR-Sensoren dienen zur Messung von Abständen und Relativgeschwindigkeit, basierend auf ultravioletten oder infraroten Strahlen oder sichtbarem Licht.

Radar: Messung von Abstand und Relativgeschwindigkeit, basierend auf Mikrowellen.

Mono- oder Stereokamera: Unterstützt die Detektion von Hindernissen und Gefahrenquellen, wie z.B. Fahrzeuge und Personen.

Ultraschallsensoren: Abstandsmessung für den Nahbereich.

Infrarot-Kamera: Nachtsichtsysteme mit Personen- und Wildtiererkennung.

Rechtliche Situation des selbstfahrenden Autos

Aus rechtlicher Sicht sind vor allem Haftungsfragen zu klären: Wer trägt die Schuld, wenn ein autonomes Fahrzeug in einen Unfall verwickelt wird? Grundsätzlich wird die Datensammlung dazu führen, dass die Schuldfrage leichter geklärt werden kann als durch Zeugenbefragungen durch die Polizei oder einen Gutachter. Allerdings sind hier viele Fragen noch nicht geregelt, was in den kommenden Jahren passieren muss.

Interessant wird dabei vor allem die Übergangsphase, wenn noch nicht alle Fahrzeuge miteinander vernetzt sind und sozusagen alte und neue Welt aufeinanderprallen.

Wann kommt autonomes Fahren Level 5?

Die Zahl der Sensoren- und Autohersteller, die am selbstfahrenden Auto arbeiten, ist sehr groß. Letztlich hat ein Wettrennen darum begonnen, wer zuerst sicher entsprechende Fahrzeuge anbieten kann. In den USA gibt es bereits die ersten Services mit selbstfahrenden Autos. Im deutschen Monheim soll ab Herbst 2019 ein autonomer Bus mit der Technologie des französischen Cleantech-Unternehmens Easymile fahren.

Ziel der Industrie ist es, bis 2025 Level 5-Fahrzeuge auf dem Markt zu haben. Bis ein Land mit mehr als 50 Prozent Autos mit selbstfahrenden Eigenschaften ausgestattet ist, dürften aber weitere zehn Jahre vergehen.

Eine umfassende Dokumentation zur Automatisierung von Fahrzeugen gibt es in diesem Dokument des VDA.

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