Autonomes Fahren: Nicht vor 2020

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Der Autohersteller hatte im August 2013 für Aufsehen gesorgt, als er eine leicht modifizierte S-Klasse 103 Kilometer komplett autonom fahren ließ. Für eine verbreitete kommerzielle Anwendung wird es aber wohl noch einige Zeit dauern.

Bild: Mercedes Benz

Zur Eröffnung des neuen Research & Development Center von Mercedes-Benz in der Nähe von Palo Alto hat der Automobilkonzern einen Ausblick in den Stand der Forschung zum Thema "Autonomes Fahren" gegeben. Der Autohersteller hatte im August 2013, kurz vor der Eröffnung der Automobilmesse IAA, für Aufsehen gesorgt, als er eine leicht modifizierte S-Klasse 103 Kilometer komplett autonom, das heißt ohne den Eingriff eines Fahrers, von Mannheim nach Pforzheim fahren ließ. Auch wenn Mercedes betont, dass der Wagen nur mit zusätzlichen Sensoren ausgestattet wurde, wird es noch eine Zeit dauern, bis alle Autofahrer die Hände während der Fahrt vom Steuer nehmen können.

Wie groß der Aufwand ist, wird allein durch die Liste der Sensoren und Kameras klar, ohne die eine autonome Fahrt nicht möglich wäre: Eine Front- und eine Heckkamera, eine Stereokamera, die nach vorne blickt und eine eigene Kamera für die Erkennung von Ampelanlagen. Dazu kommt die gesamte Sensorenphalanx des ESP, der Abstandshalter, der Geschwindigkeitsmessung, der Straßenerkennung und der Schildererkennung sowie schließlich ein 360°-Grad-Radar, das zusätzlich Hindernisse erkennen kann. All dies ist nötig, damit das Auto überhaupt etwas sehen kann. Allein die Daten dieser Sensoren korrekt auszulesen und in Sekundenbruchteilen zu bewerten, stellt die Wissenschaftler noch vor Probleme.

Auch Professor Ralf Herrtwich, der das Projekt für Mercedes-Benz leitet, deutete an, dass der Traum vom autonomen Fahrzeug noch einige Jahre auf sich warten lassen wird. Zwar seien die ersten Erfolge schon heute sichtbar, so zum Beispiel durch den von vielen Herstellern angebotenen "Active Lane Assist", der einen Wagen auf der Autobahn automatisch in der Spur hält, aber der Fahrer muss aus rechtlichen Gründen nach 15 Sekunden die Hände wieder ans Steuer nehmen. Schuld daran ist ein aus dem Jahr 1968 stammendes europäisches Vertragsgebilde, dass sich "Wiener Übereinkommen über den Straßenverkehr" nennt. Darin steht in Artikel 8.1: "Jedes Fahrzeug und miteinander verbundene Fahrzeuge müssen, wenn sie in Bewegung sind, einen Führer haben." Zusätzlich ist aufgeführt "Jeder Führer muss dauernd sein Fahrzeug beherrschen." Damit verstößt ein komplett autonom fahrender PKW gegen geltendes Gesetz.

Schlupflöcher gibt es und die werden schon heute ausgenutzt. Denn im Text ist nie die Rede davon, wie lange ein autonomes System, das aktiv von einem Fahrer eingeschaltet wurde, aktiv sein darf. Die bei Mercedes genannte aufpreispflichtige "Distronic plus", eine Kombination aus Tempomat und aktiven Abstandshalter, bietet einen Ausblick auf das, was die Technik und Gesetze heute zulassen. In einem Stau bewegt sich das Fahrzeug komplett autonom. Der Abstand zum Vordermann wird eingehalten, das Fahrzeug bremst, reagiert auf sich einfädelnde PKW, beschleunigt und bis 30 km/h übernimmt auch der Spurassistent die Kontrolle der Lenkbewegungen, ohne dass die 15-Sekunden-Regel angewendet werden muss. Der Fahrer kann also nebenbei gefahrlos SMS schreiben.

Die nächsten Schritte seien aber weitaus schwerer zu erreichen, befand Herrtwich. Ab 2015 sei geplant, dem Fahrzeug das autonome Parken beizubringen. Dabei sucht das Fahrzeug eine passende Parklücke und stellt das Auto ohne Eingriff des Fahrers auch ab. Eine daraus folgende Bequemlichkeit sei es dann auch, dass der Fahrer dem Fahrzeug, sollte er in einem engen Parkhaus die Türen nicht richtig öffnen können, den Befehl erteilen kann, den Parkplatz zu verlassen, ohne dass er selbst hinter dem Steuer sitzt.

Der nächste Schritt ist dann das autonome Fahren auf der Autobahn. Hier ist die Lage für die Systeme eher übersichtlich. Die Fahrtrichtung der Autos ist identisch, die Geschwindigkeitsunterschiede moderat und es gibt keine Störungen durch plötzlich auftauchende Hindernisse. Die Erkennung der Geschwindigkeitsbegrenzungen ist ebenfalls kein Problem. Dennoch wird es wohl bis mindestens 2020 dauern, bis die Hände auf der Autobahn dauerhaft vom Lenkrad bleiben können.

Für den Verkehr abseits der Autobahn sieht der Projektleiter von Mercedes-Benz keine Umsetzung vor 2025. Die Probleme, auf die automatisierte Systeme auf Landstraßen und vor allem in Städten, zukommen, seien riesig und mit den bisherigen Sensoren nur schwer zu lösen. Als Beispiel nannte Herrtwich Ampelanlagen. Da diese keine aktiven Signale an Fahrzeuge aussendeten, müssten die Kameras des Wagens die Erkennung übernehmen. Doch das ist gar nicht so einfach: Zum einen stehen die Ampeln in den meisten Ländern vor der Kreuzung, was den Sensoren Probleme bereitet, da deren Sichtfeld oft begrenzt ist. Ein weiteres Problem besteht darin, dass Ampeln oft verdreckt sind oder zum Beispiel die Rechtsabiegerampel nur einen Pfeil, statt eines runden Lichtsignals anzeigt. All dies macht eine wirklich sichere autonome Fahrt zurzeit schwer.

Schwer einzuschätzen ist der auch dichter Verkehr. Mehrere Sensoren beobachten die Verkehrssituation und entscheiden in Absprache darüber, wie mit einem Hindernis umzugehen ist. Komplex sind zum Beispiel die Probleme im Kreisverkehr. Wo das menschliche Auge schnell entscheiden helfen kann, ob ein Fahrzeug den Kreisverkehr verlässt oder in ihm weiterfährt, benötigt der Rechner im Auto etwas Zeit. Er berechnet verschiedene Möglichkeiten und Richtungen, in die sich das Hindernis bewegen könnte, und entscheidet sich erst, wenn eindeutig feststeht, dass das Hindernis keine Gefahr mehr darstellt. Das kann an viel befahrenen Kreuzungen ohne Ampelanlage zu längeren Wartezeiten führen.

Doch auch andere Bereiche bereiten den Ingenieuren Kopfzerbrechen. So zum Beispiel die Frage, woher das Auto weiß, wo es gerade ist. GPS bietet wegen der Auflösung zwischen 10 und 2 Metern eine zu ungenaue Positionsangabe. Die meisten Hersteller nutzen daher eigene Karten, auf denen verschiedene Punkte markiert sind, mit denen das Fahrzeug einen Lokalisationsabgleich starten kann. Für die 103 Kilometer lange Fahrt des Mercedes wurde vorher mit dem gleichen Fahrzeug die Strecke mehrfach abgefahren, um diese Punkte festzulegen. Zusätzlich verlassen sich die Techniker auf die sehr genauen Kartendaten, die von Nokia für den Dienst "Here" gesammelt werden.

Für eine einfache Fahrt reichen diese Daten, doch die Sache sieht anders aus, wenn künftig die Fahrzeuge dauerhaft autonom über die Straßen geschickt werden sollen. Da sich Straßen täglich durch Baustellen und andere Umstände verändern, müssen diese Abweichungen möglichst schnell ins System und in die Karten eingepflegt werden. Mercedes plant, dabei auf die eigenen Fahrzeuge zurückzugreifen. Da in Zukunft Kameras und 3D-Sensoren zur Grundausstattung der Autos gehören, sollen diese Daten genutzt werden. Sie werden permanent anonym aus den Fahrzeugen abgerufen, auf einem Server gesammelt, analysiert und von dort als aktuelle Kartendaten an die Software in den Fahrzeugen mit autonomen Fahrfunktionen weitergeleitet.

Der dabei entstehende Datenverkehr ist durchaus nicht zu unterschätzen. Alle Sensoren zusammen sammeln pro Stunde rund 300 GByte an Daten. Während die GPS-Daten nur ein paar Byte ausmachen, sind die Speichergrößen für die Bilder der Stereokamera schon deutlich größer. Erledigt wird die Übertragung vom und zum Auto im Moment per GSM-Funknetz. Die Datenrate ist hier zwar begrenzt, dafür steht das Netz aber mittlerweile in über 99 Prozent der Gebiete in Deutschland zur Verfügung.

Ein weiteres Problem sind Fahrten ins Ausland. Bis zum Beispiel alle Straßen in Europa so genau erfasst sind, dass die Kartendaten ein autonomes Fahren ermöglichen, wird es noch etliche Jahre dauern. Auch hier baut Mercedes auf die Datenübermittlung der Kundenfahrzeuge. Doch bis dies erledigt ist, wird sich die autonome Fahrfunktion an der Grenze abschalten.

Zu guter Letzt ist da noch das Wetter. Nebel, schwere Regen- oder Schneefälle, Schneematsch auf den Sensoren in der Stoßstange – all dies sind Faktoren, die nur schwer einzuschätzen sind. Sind die Sensoren und Kameras blind oder sich in ihrer Erkennung nicht schlüssig, wird eine autonome Fahrt verweigert und der Fahrer muss selbst wieder Hand anlegen. Diese Umwelteinflüsse lassen sich mit den momentan verbauten Sensoren nicht überlisten. Es ließen sich Lasersensoren einsetzen, die viel genauer messen würden, erläutert Herrtwich. Doch die sind im Moment nicht unter einem Stückpreis von 30.000 Euro zu haben.

Der Traum von einem komplett autonom agierenden Fahrzeug wird noch einige Jahrzehnte auf sich warten lassen, aber der Innovationsdruck ist im Moment sehr hoch, sodass die Technik schnell Fortschritte machen wird.

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