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Assistenz-Systeme

Seh-Fahrt

Foto: Hersteller 12 Bilder

Mit einer Fülle elektronischer Assistenten soll das Auto der nahen Zukunft den Fahrer durch einen umfassenden Rundumblick unterstützen. Eine technische Herausforderung – vor allem für die Zulieferfirmen.

13.10.2006

Frühmorgens begibt sich Otto Mustermann in den Berufsverkehr. Gedanklich noch nicht ganz auf der Höhe, ordnet er seinen Tagesablauf und übersieht dabei fast das nahe Stauende. Davor bewahrt ihn jedoch rechtzeitig eine akustische Warnung. Später dann informiert ihn sein videobasierter Assistent darüber, dass die vorgeschriebene Höchstgeschwindigkeit überschritten wurde. Beim Heranfahren an die gewöhnlich staubelastete Kreuzung teilt ihm sein Auto mit, dass die Ampel derzeit noch rot zeigt, er aber mit konstant Tempo 45 die neuralgische Stelle ohne Stopp durchfahren könnte. Dass das dann doch nicht klappt, liegt am unvorhergesehenen Querverkehr: ein Rettungswagen, der den Verkehrsfluss ins Stocken bringt. Doch auch darüber wird der Fahrer rechtzeitig von seinem elektronischen Schlaumeier informiert. Trotz der Verzögerung kommt Otto Mustermann entspannt zu seinem Termin, denn in den wie immer knappen Parkplatz hat ihn vollautomatisch sein Einpark-Assistent bugsiert.

Noch vor wenigen Jahren wäre das pure Zukunftsmusik gewesen. Doch der moderne Pkw wandelt sich mehr und mehr zum sensitiven Auto, das den Fahrer entlastet und künftig sogar befähigt werden soll, mit seiner Umgebung zu kommunizieren. Die Zahl mitfahrender elektronischer Assistenten, so viel lässt sich bereits absehen, wird kontinuierlich wachsen. In den Zulieferfirmen, die solche Assistenzsysteme beisteuern, herrscht Goldgräberstimmung.

Bosch-Geschäftsführer Peter J. Marks sieht für den Geschäftsbereich Fahrerassistenzsysteme in Europa ein riesiges Wachstumspotenzial. Bis zum Ende der Dekade könnte das gesamte Marktvolumen auf eine halbe Milliarde Euro im Jahr wachsen, schätzt er. Entscheidenden Schub bezieht die Entwicklung aus einer ambitionierten Zielvorstellung der EU: Mithilfe von e-Safetysoll bis zum Jahr 2010 die Zahl der Unfalltoten halbiert werden. Daraus hat die Autoindustrie die Vision vom unfallfreien Fahren entwickelt. Ein großer Teil der Unfälle ließe sich vermeiden, wäre der Fahrer besser informiert. Praktisch alle namhaften Zulieferer arbeiten mit unterschiedlichsten Techniken daran, dem sensitiven Auto Schritt für Schritt einen 360°-Rundumblick zu verschaffen.

Ultraschall, Infrarot, Radar, Laser und Video gelten als entscheidende Bausteine in diesem Mosaik. Welche der Techniken sich wofür eignen, hängt von ihrer jeweiligen Reichweite und Entfernungsauflösung ab. Für die unmittelbare Nahbereichserfassung längst etabliert haben sich Ultraschallsensoren, auf die so mancher Fahrer beim Einparken nicht mehr verzichten will. Die von Bosch, Conti, Hella oder Valeo zugelieferte Sensorik tastet bis etwa 1,5 Meter den Nahbereich nach Hindernissen ab. Zur Messung der Einparkabstände kommt künftig eine Scanner-Funktion, mit der sich die Größe einer angepeilten Parklücke ermitteln lässt. Mit elektromechanischer Servolenkung kann, wie es VW demnächst erstmals beim Touran praktiziert, das System zum Parklenkassistenten erweitert werden. Der Fahrer ist nur noch für Gas- und Bremspedal zuständig, den Rest erledigt der zusammen mit Valeo entwickelte Assistent. Andere Spielarten – Beispiel Toyota Prius – setzen beim Einparken auf Videokameras, die abhängig vom Lenkeinschlag dem Fahrer auf eingeblendeten Leitlinien den Weg weisen.

An der Schwelle zu breit gefächerter Anwendung steht auch die Radartechnik. Den Startschuss markierte die adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC, Distronic). Als Fernbereichsradar im 77-GHz-Band ist ihre Domäne die Abstandsregelung bei Autobahnfahrten. Anders als die Radar-Protagonisten Bosch oder TRW setzt zum Beispiel Hella auf die preisgünstigere, konkurrierende Lidar-Technik, ein optisches Infrarot-Laser-Verfahren, dem der Zulieferer die oft angezweifelte Schlechtwetter-Zuverlässigkeit anerzogen hat. Noch in diesem Jahr wird man mit einem US-Serienauftrag starten. Auch Conti rüstet den Nissan Primera mit einer Lidar-Abstandsregelung aus.

Zunächst als Komforteinrichtung konzipiert, griffen Bremse und Gas für die Distanzregelung zum Vordermann nur in definierten Grenzen ein. Während der Fahrer Gefahrensituationen also noch selbst bewältigen musste, brachten die nächsten Entwicklungsschritte einen weiteren Sicherheits-Zugewinn. Mit dem Entwicklungsfortschritt beim ESP ist es jetzt möglich, die Bremsen bei erkannter Gefahr unmerklich vorzuspannen. Leicht angelegte Beläge verkürzen die Reaktionszeit und entfernen einen eventuellen Feuchtigkeitsfilm.

Audi A6 und Mercedes E-Klasse sind hier Pioniere. Erstmals in der aktuellen S-Klasse überträgt Mercedes der Radarsensorik eine akustische Warnung an den Fahrer, falls der den errechneten Bremsabstand zu unterschreiten droht. Noch muss er zwar selbst reagieren, aber der Bremsassistent verzögert dann auf kürzestmöglichem Weg. Eine andere Variante kennt der Audi Q7. Er macht den Fahrer mit einem kurzen, aber spürbaren Bremsruck auf die Gefahr aufmerksam. Bosch spricht hier von Predictive Collision Warning, je nach Auslegung können dazu weitere Systeme der passiven Sicherheit aktiviert werden. Noch einen Schritt weiter geht Mercedes beim neuen CL-Coupé: Mit der so genannten Pre-Safe-Bremse wird erstmals – mit 40 Prozent der maximalen Bremsleistung – eine automatische Teilbremsung eingeleitet, sobald der Radarsensor akute Unfallgefahr meldet. Damit ist man nur noch einen Schritt von einer vollautomatischen Notbremsung entfernt – ein Schritt, den Bosch oder Conti für Pkw in zwei bis drei Jahren erwarten. In Schwerlastwagen ist die automatische, radarbasierte Vollbremsung bereits seit diesem Jahr Realität.

Mit diesen technischen Möglichkeiten lassen sich auch Komfort-Features weiter ausbauen. So wurde ACC inzwischen zum Stop-and-Go-Assistenten ausgebaut, der im städtischen Stauverkehr entscheidende Entlastung bringt. Dazu bedarf es der Ergänzung durch das 24-GHz-Radar, geeignet für den Nahbereich und mit einem erweiterten „Blickwinkel“. Weil die notwendigen Halbleiter-Bausteine kompakt und dazu preisgünstiger Standard sind, sehen Zulieferer wie Bosch, Conti, Hella oder Valeo günstige Voraussetzungen für eine umfassende Umfeldüberwachung in die Fahrtrichtung. Verborgen hinter Kunststoffteilen lässt sich mit Nahbereichsradar-Sensoren so ein umfassendes Bild möglicher Gefahrenquellen zeichnen. Zum Beispiel mit dem Spurwechsel-Assistent (Side-Assist), den Hella für den Audi Q7 entwickelt hat. Der überwacht mit zwei Sensoren in den Heckstoßfängern die benachbarten Fahrspuren und aktiviert ein Warnlicht im Rückspiegel, falls beim Spurwechsel aus dem toten Winkel Gefahr droht. Doch solche Anwendungen sind erst der Anfang, denn Nahbereichs-Radar lässt sich bis hin zur Einparkhilfe einsetzen.

Noch keine autonomen Systementscheidungen

Bevor den elektronischen Assistenten schwerwiegende Entscheidungen wie autonome Vollbremsung oder gar Lenkeingriff überlassen werden, ist eine absolut sichere Interpretation des Umfeldgeschehens ein Muss. Zwei Augen sehen mehr als eines: Unter dem Stichwort Sensorfusion gilt das auch bei der Fahrerassistenz. Und dabei denken Entwickler an eine Ergänzung durch videobasierte, optische Erfassung des Fahrersichtfelds, die über die heute schon eingesetzten Parkhilfen weit hinausgeht.

Um aus einem Videobild Hindernisse, Fußgänger, Radfahrer, Verkehrszeichen oder Fahrspuren herauszufiltern, ist eine hohe Rechnerleistung und erheblicher Software-Aufwand notwendig. Da wartet noch viel Arbeit auf die Entwickler der Zuliefer- und Autoindustrie. Dass es in Sachen Fahrspurerkennung aber auch einfacher geht, beweist Valeo mit einer Infrarot-Sensorik, die Citroën zur Warnung via Vibrationssignal am Sitz einsetzt. Varianten vom akustischen Signal bis zum richtungsweisenden Lenkradimpuls, wie bei VW als ESP-Ergänzung eingesetzt, werden von Zulieferfirmen ebenfalls entwickelt.

Am weitesten gediehen ist derzeit der Video-Blick in Form der Nachtsicht-Hilfen, wo er speziell auf Licht im Infrarot-Bereich optimiert ist. BMW und Mercedes, Protagonisten dieser Technologie, setzten dabei auf unterschiedliche Philosophien – mit aktivem und passivem IR-Licht. In beiden Fällen aber soll die nächtliche Sicht für den Fahrer optimiert werden, die Technik greift jedoch nicht aktiv ins Geschehen ein. Das könnte sich in Zukunft freilich ändern, wenn die bildverarbeitende Software gelernt hat, Umrisse und Bewegungsabläufe zu erkennen und wichtig von nebensächlich zu unterscheiden.

An solchen Entwicklungen arbeiten Techniker der Zulieferfirmen intensiv. Erkennt das System, dass der Fahrer unbeabsichtigt die Fahrspur verlässt oder ein Tempolimit übersieht, kann einer ersten Warnung auch ein aktiver Eingriff folgen – eine nicht unkritische Entscheidung. Conti propagiert daher in seinem Konzept zur Integration von aktiver und passiver Sicherheit den so genannten Gefahrenrechner, dem alle aktuellen Sensor-Informationen für die Verarbeitung zu einem Gesamtbild zufließen. Über den Zugriff auf Bremse, Motorsteuerung, Lenkung und die reversiblen Rückhaltesysteme könnte diese Zentrale dann alle denk- und machbaren Sicherheitsmaßnahmen einleiten.

Autos werden miteinander kommunizieren

So frappierend diese Vision auch sein mag, sie ist nur der erste Schritt. Der internen Vernetzung der Informationen soll nach dem Willen des Carto-Car-Communication-Consortiums der Austausch von Informationen untereinander folgen. Der Zusammenschluss von Autoherstellern, Zulieferern und Forschungseinrichtungen hat sich zum Ziel gesetzt, einen fabrikatsübergreifenden Standard zu schaffen, der künftig eine Kommunikation der Autos untereinander ermöglichen soll. Auch die Verkehrsinfrastruktur – zum Beispiel Unfallschwerpunkte, Tunneleinfahrten, Ampeln oder komplexe Kreuzungen – kann dann via Funk als Informationsgeber fungieren. Diese Art der Vernetzung von Fahrer und Auto mit der Umgebung soll für entscheidend mehr Sicherheit sorgen.

Basis solcher Kommunikation bilden so genannte Wireless Local Area Networks (WLAN) begrenzter Reichweite, ein Funkstandard im 5,8-GHz-Band, mit dem zwei Autos spontan in Verbindung treten. Zugleich Sender und Empfänger, ließen sich damit Informationen über den aktuellen Verkehrsfluss, über Risiken wie Eisplatten, Ölspuren, Steinschlag oder hinderliche Pannenfahrzeuge austauschen. Gefahrenmeldungen könnten dann auch nach dem Prinzip des Staffellaufs an den Nachfolgeverkehr weitergegeben werden und so nicht nur Risiken minimieren, sondern auch für einen steteren Verkehrsfluss sorgen.

Die Sensorik wird das sensitive Auto der Zukunft bereitstellen. Aufgabe des Consortiums wird es daher sein, die Informationen jeweils spezifischen Ereignissen zuzuordnen und dafür allgemein verbindliche Datenprotokolle zu schaffen. Wie die gewonnenen Informationen verarbeitet werden, unterliegt dann der Philosophie der jeweiligen Autohersteller. Noch ist die Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmern, der Infrastruktur und auch dem Internet zum allgemeinen Nutzen eher Science-Fiction. Doch Automobilhersteller und ihre Partner aus der Zulieferindustrie arbeiten längst daran, mit ihren Assistenzsystemen die Vision für Otto Mustermann wahr zu machen.

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