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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 Auto ohne Fahrer, Lenkrad und Pedale?

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. Vorreiter beim autonomen Fahren ist Tesla mit seinem Robotaxi. Aber auch Cruise und Waymo sind in San Francisco unterwegs.

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 autonome Autos 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 autonomes 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?

Die Wahrscheinlichkeit, dass es bald gelingen wird, autonome Fahrzeuge auf die Straße zu bringen, steigt durch die Erfolge der Künstlichen Intelligenz in jüngster Vergangenheit – damit wird es möglich, neuronale Netze so zu trainieren, dass selbstfahrende Autos möglich werden. Tesla-CEO Elon Musk hat Ende August 2023 in einem Livestream die Version FSD 12 seines Autopilot demonstriert.

Stufe 1 bis 5: Selbstfahrendes Auto Schritt für Schritt erklärt

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

Es gibt fünf Klassen, Level oder Stufen, 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 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: Hochautomatisiert 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 mit schwimmen 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 längst 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.

Stufe 4: Voll-Autonomes Fahren

In Kürze wird der Sprung zu 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.

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.

Sensoren für entsprechende Autos

Beim autonomen Fahren ist den Einbau verschiedener Sensoren im Automobil Voraussetzung. 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.
  • Ultraschallsensoren: Abstandsmessung für den Nahbereich.
  • Infrarot-Kamera: Nachtsichtsysteme mit Personen- und Wildtiererkennung.

Rechtliche Situation des unabhängig lenkenden Autos

Aus rechtlicher Sicht sind vor allem Haftungsfragen zu klären: Wer trägt die Schuld, wenn autonomes Fahren zu einem Unfall führt? 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.

Die Zahl der Sensoren- und Autohersteller, die autonomes Fahren vorantreiben, 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.

Wird individuelle Massenmobilität durch autonome Autos erschwinglicher?

Autonomes Fahren hat das Potenzial, die Kosten für Mobilität in Zukunft deutlich zu senken. Durch den Einsatz von selbstfahrenden Autos wie Robotaxis und Roboshuttles könnte die Mobilität bis zum Jahr 2030 wesentlich erschwinglicher werden. Dies könnte durch geringere Betriebskosten, einen reduzierten Bedarf an eigenem Autobesitz und eine effizientere Nutzung des Verkehrs erreicht werden.

Es wird prognostiziert, dass der Markt für Fahrerassistenzsysteme und autonomes Fahren bis zum Jahr 2035 von rund 50 Milliarden US-Dollar auf 300-400 Milliarden US-Dollar ansteigen wird. Dieses Wachstum wird hauptsächlich von autonomen Funktionen der Stufe 4 erwartet, die das fahrerlose Fahren unter bestimmten Bedingungen ermöglichen.

Die Umstellung auf autonomes Fahren wird auch umfassende Veränderungen im Mobilitätssektor mit sich bringen. Die Entwicklung von softwaredefinierten Fahrzeugen und die Anpassung der Geschäftsmodelle werden für Automobilunternehmen entscheidend sein, um in einer autonomen Welt erfolgreich zu sein.

Während autonomes Fahren das Potenzial hat, die Kosten zu senken und die Mobilität erschwinglicher zu machen, müssen verschiedene Faktoren wie Regulierung, Sicherheit und die Integration autonomer Fahrzeuge in die bestehende Verkehrsinfrastruktur berücksichtigt werden.

Auch der Think Tank RethinkX mit Tony Seba an der Spitze geht davon aus, dass das Geschäftsmodell des Transport as a Service den Verkehrssektor vollständig umkrempeln wird.

Autonome Flottenfahrzeuge gegen den Klimawandel?

Autonomes Fahren kann eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung des Klimawandels spielen. Durch optimierte Fahrverhaltensweisen und die Reduzierung von Verkehrsstaus können autonom fahrende Fahrzeuge dazu beitragen, die Treibhausgasemissionen zu verringern. Wenn zudem elektrische Fahrzeuge mit autonomer Technologie kombiniert werden, kann dies zusätzlich zur Reduzierung von CO2-Emissionen beitragen.

Autonome Fahrzeuge können auch zu einem effizienteren Fahrverhalten beitragen, indem sie sanfteres Beschleunigen und Bremsen ermöglichen. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch und damit auch die Emissionen reduziert. Zudem können autonom fahrende Fahrzeuge die Routenoptimierung verbessern und die Standzeiten verringern, was zu einer weiteren Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und Umweltauswirkungen führt.

Des Weiteren können geteilte autonome Mobilitätsdienste wie Ride-Sharing und Car-Sharing dazu beitragen, die Anzahl der Fahrzeuge auf den Straßen zu reduzieren. Dadurch werden weniger Fahrzeuge produziert und potenziell weniger Parkplätze benötigt, was wiederum zu Umweltvorteilen in Bezug auf Ressourcenverbrauch und Flächennutzung führt.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der tatsächliche Einfluss des autonomen Fahrens auf die Umwelt von verschiedenen Faktoren abhängt, wie zum Beispiel der Energiequelle für elektrische Fahrzeuge und dem Grad der Integration autonomer Fahrzeuge in nachhaltige Verkehrssysteme. Daher ist ein ganzheitlicher Ansatz wichtig, der sowohl die Technologie als auch das gesamte Mobilitätssystem berücksichtigt, um das volle klimarelevante Potenzial des autonomen Fahrens zu nutzen.

(Dieser Beitrag über autonomes Fahren entstand am 4. April 2019. Die letzte Erneuerung ist vom 27. August 2023.)

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% S Kommentare
  1. […] bereits gesteckt: Im Mai 2021 haben Bundesrat und Bundestag einem Gesetz zugestimmt, laut dem vollständig autonome Fahrzeuge der Stufe 4 am Straßenverkehr teilnehmen […]

  2. P. Steinweg sagt

    Der Mensch ist immer die Schwachstelle. Wer ist für die meisten Unfälle verantwortlich ,
    nicht die Maschine ( Auto) sondern der Mensch.
    z.B. die Reaktionszeit des Menschen ist zigmal größer als die der Technik.
    Soll doch jeder mal zugeben wenn er Fehler macht , war ich es oder das Auto?
    z.B. zu dicht auffahren; Geschwindigkeit zu hoch, im Nebel blind fahren usw.

  3. […] für den Regelbetrieb selbstfahrender Fahrzeuge. Stimmt der Bundesrat zu, wird Deutschland zu einem der Vorreiter für autonomes Fahren weltweit. Aber: Klärt das Gesetz die relevanten Fragen? Wie schnell wird die Akzeptanz in der […]

  4. Jonas K sagt

    Ich habe viel zu diesem Thema gelesen. BMW, Mercedes, Tesla sind schon ein bisschen in der „Zukunft“, da ihr halbautonomes Fahren bereits entwickelt wurde. Ein völlig autonomes Auto kann ich mir aber kaum vorstellen. Es gibt viele unbeantwortete Fragen. Zum Beispiel Sicherheit. Immer mehr Probleme werden von Ingenieuren gefunden, ja, sie können gelöst werden, aber nicht jetzt (das adaptieren zu den Regions). Ich habe in dem Artikel gelesen, dass solche Autos sogar besser fahren als wir: weniger Unfälle pro drittens, das Prinzip „sicheren Fahrers“. Aber wir haben ein großes Problem mit Skepsis. Kürzlich bin ich auf einen Artikel gestoßen, dort gab es Kommentare wie „Terroristen werden froh sein“, „Hackern einen Job gegeben“. Ich verstehe noch nicht, wie ich Menschen überzeugen kann. Vielleicht wissen Sie?

    1. Martin Jendrischik sagt

      Die Systeme müssen zunächst mal halten, was sie heute andeuten: Weniger Unfälle produzieren als wir Menschen. Glücklicherweise können Systeme aus früheren Fehlern lernen, und machen im Idealfall den gleichen Fehler nur einmal.

      Dazu wird autonomes Fahren zuerst dort eine Rolle spielen, wo die Menschen technikoffener sind als bei uns in Deutschland. Nehmen Sie Kalifornien oder Dubai – hier spricht nichts gegen vollautonome Taxi-Shuttle. Dazu werden auch zuerst reine Transportfahrzeuge zum Stadtbild gehören, die gar keine Menschen transportieren.

      Will sagen: Die Menschen, auch in Deutschland, werden mit der neuen Technologie in Berührung kommen, und Vertrauen gewinnen. Dann kommen neue Geschäftsmodelle dazu: Der Supermarkt um die Ecke bietet mir an, mich abzuholen und wieder zurück zu bringen. Es werden also Erfahrungen mit kurzen Strecken sein, die das Vertrauen erhöhen werden.

      Tja, Terroristen. Das kann Totschlagargument für Alles sein. Wenn die uns treffen wollen, können sie es tun. Egal, welche Infrastruktur wir haben.

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