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Autonomes Fahren

Warum Schwarz selbstfahrende Autos sabotiert

Die Lidar-Technik wird bei autonomen Fahrzeugen immer wichtiger. Kaum ein Hersteller verzichtet auf die Systeme, die mit Lichtimpulsen arbeiten. Allerdings haben sie Probleme, dunkle Objekte zu erkennen. Wir erklären die Ursache.

Selbst Technik-Laien können sich vorstellen, dass die Entwicklung autonomer Fahrzeuge eine echte Herkulesaufgabe ist. Das zeigt allein die Vielzahl an Technik, die ein selbstfahrendes Auto braucht, um sich auf der Straße einigermaßen zurechtzufinden: Die Anzahl an Kameras kann in Richtung Dutzend gehen. Hinzu kommen Ultraschall-Sensoren sowie Radar- und Lidar-Systeme.

Ähnliche Funktionsweise von Lidar und Radar

Die Lidar-Technik wird für die Entwicklung der Fahrroboter immer wichtiger und ist in ihrer Funktionsweise mit Radar verwandt. Doch während Radar Funkwellen aussendet, um Abstände und Geschwindigkeiten zu messen, arbeitet Lidar („Light Detection and Ranging”) mit Licht. Lidar-Systeme geben Laserimpulse ab, und je nachdem, wie schnell diese von einem erkannten Objekt zurückgesendet werden, kann dessen Entfernung und Tempo errechnet werden. Der Vorteil gegenüber Radar: Aus den Lidar-Daten lässt sich ein dreidimensionales Bild erzeugen, in dem sich ein selbstfahrendes Auto ganz gut orientieren kann.

LiDAR Sensor Ford
Jochen Knecht, auto-motor-und-sport.de
Lidar sendet Lichtsignale aus, um Position und Geschwindigkeit von anderen Objekten zu erkennen.

Lidar hat aber auch Nachteile. So braucht es optimale Bedingungen, um perfekt zu funktionieren; bei Regen, Schnee, Nebel und Dunkelheit – oder, im schlimmsten Fall, allem zusammen – bekommt es Probleme. Seine Wirksamkeit hängt zudem stark von der Farbe des Objektes ab, auf das die Lichtimpulse treffen. Vereinfacht formuliert: Helle Farben sind gut, weil sie das Licht gut reflektieren. Dunkle Farben sind schlecht, denn sie absorbieren das Licht.

Weltweit liegt die Farbe Weiß klar vorne

Wir alle machen diese Beobachtung im Sommer: Tragen wir schwarze T-Shirts, wird uns schneller warm, denn die Sonnenstrahlen landen – vom Kleidungsstück kaum gefiltert – auf der Haut. Mit einem weißen Hemd dagegen ist es deutlich angenehmer, denn es sendet das Licht zu einem großen Teil zurück Richtung Absender. Oder, um zurück zum Fahrzeug zu kommen: Der Innenraum eines schwarzen Autos heizt sich bei starker Sonneneinstrahlung intensiver auf als der eines weißen oder silbernen Vehikels – aus demselben Grund.

Das Blöde für Lidar-Systeme: Längst nicht alle Autos, die einem Fahrroboter im Weg stehen könnten, sind Weiß oder Silber. Global betrachtet scheint das Problem noch überschaubar. Laut Zahlen der US-Firma PPG, dem weltweiten Marktführer für Autolacke, liegt Weiß weltweit zwar klar vorne; der Anteil bei allen weltweit produzierten Autos lag 2018 bei 39 Prozent. Aber dahinter folgen Schwarz mit 17 Prozent und Grau mit 12 Prozent; Silber liegt mit 10 Prozent auf Platz vier. Asien müsste gar ein wahres Paradies für selbstfahrende Autos mit Lidar an Bord sein: Hier sind 47 Prozent aller Autos weiß und nur 16 Prozent schwarz.

05/2018, Verteilung Autofarben weltweit
PPG
Weiß vor Schwarz und Grau: die weltweite Verteilung der Autofarben.

Deutsche Autos sind meist grau oder schwarz

Aber in Deutschland könnte die Lidar-Technik echte Probleme bekommen. Hier sieht die Farbverteilung dem Kraftfahrt-Bundesamt (KBA) zufolge so aus: 29,5 Prozent aller 2018 neu zugelassenen Autos waren grau, wobei der Farbton oft sehr dunkel ausfällt. Auf Platz zwei folgte Schwarz mit 24,8 Prozent, erst dann Weiß mit 20,9 Prozent. Wobei der Trend zeigt, dass Grau immer beliebter wird, Weiß stagniert und Schwarz an Beliebtheit verliert.

Führt unsere Vorliebe für dunkle Autofarben also bald zu massenweise Unfällen, weil Assistenzsysteme oder autonome Fahrzeuge mit Lidar-Technik nicht genau wissen, wo sie sich befinden? Oder, als alternatives Schreckensszenario: Fahren bald nur noch helle oder quietschbunte Autos auf unseren Straßen? Damit beide Horrorvorstellungen nicht eintreten, entwickeln die entsprechenden Zulieferer neue Lacke, mit denen auch Lidar-Systeme klarkommen sollen – und zwar trotz eines dunklen Farbtons. Sowohl PPG als auch BASF arbeiten an Farben mit weniger Rußpartikeln, denn auch diese mindern deren Reflexionsfähigkeit. Zudem werden zunehmend die Grundierungslacke in dieser Hinsicht optimiert.

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Autolacke wie die Haut der Aubergine

Die Inspiration dafür liefert, wie so oft, die Natur. Genauer: Auberginen. Die dunkelviolette bis schwarze Frucht wächst in warmen Regionen, fühlt sich beim Anfassen aber recht kühl an. Das liegt an einer weißen Schicht, die sich unter der auberginefarbenen Haut befindet und die Sonnenstrahlung effektiv reflektiert. So kommt es, dass eine Frucht dabei hilft, eines der vielen Probleme bei der Entwicklung selbstfahrender Autos zu lösen.

Wer über das Problem von Lidar und Autofarben nachdenkt, könnte die Frage aufwerfen: Brauchen wir die Technik überhaupt fürs autonome Fahren. Bis auf Tesla, das konsequent darauf verzichtet, beantworten das fast alle Konzerne, die mit dessen Entwicklung zu tun haben, mit “ja„. Es scheint sich die Erkenntnis durchgesetzt zu haben, dass nur der Technologiemix in Zusammenarbeit mit leistungsfähigen Chips und Rechnern sowie der entsprechenden Software für maximale Sicherheit sorgen kann.

05/2018, Verteilung Autofarben Deutschland Diagramm
05/2018, Verteilung Autofarben Deutschland Diagramm 05/2018, Verteilung Autofarben weltweit 05/2018, Verteilung Autofarben nach Kontinenten

Fazit

Wenn die Farbmischer unter den Autozulieferern ihren Teil dazu beitragen, dass sich selbstfahrende Autos möglichst sicher durch den Straßenverkehr bewegen, dann kann das sicher nicht schaden. Das ist mindestens so lobens- und erstrebenswert wie das wahrscheinliche Szenario, dass wir künftig nicht ausschließlich von weißen Autos umgeben sein werden.

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