Da weltweit jedes Jahr etwa 1,4 Millionen Menschen bei Verkehrsunfällen ums Leben kommen, richten Aufsichtsbehörden und Hersteller ihre Aufmerksamkeit auf eine Vielzahl sich schnell entwickelnder Technologien, um das Blutvergießen deutlich zu reduzieren. In Europa ist die EU-Kommission damit beschäftigt, ihre „Vision Zero“ in den Rahmen der Verkehrssicherheitspolitik der Union zu integrieren, mit dem erklärten Ziel, bis 2050 alle Verkehrstoten zu eliminieren.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist es von entscheidender Bedeutung, mehr Fahrzeuge (Personenkraftwagen und Nutzfahrzeuge) mit fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (Advanced Driver Assist Systems, ADAS) auszustatten. Diese aktiven Sicherheitssysteme wurden durch technologische Fortschritte wie Sensoren und Konnektivität ermöglicht. Zum Beispiel das „Porsche Connect“-System von Porsche, das es Fahrzeugen ermöglicht, sich mit der Cloud zu verbinden , um auf Dienste zur Fernsteuerung von Fahrzeugfunktionen zuzugreifen, und mit Blick auf die Zukunft das 5G-basierte Echtzeitwarnsystem von Porsche, das sich derzeit in der Entwicklung befindet .
Fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme sind keine selbstfahrenden Systeme
Es ist jedoch wichtig, zwischen ADAS und automatisierten Fahrsystemen (ADS) zu unterscheiden, die normalerweise mit kommenden autonomen selbstfahrenden Fahrzeugen in Verbindung gebracht werden. Aus diesem Grund hat die SAE den J3016-Standard entwickelt, der die schrittweisen Stufen der Automatisierung und Technologien definiert, die in Zukunft in vielen Fahrzeugen den Übergang von ADAS zu ADS ermöglichen werden.
Dieser Artikel befasst sich mit dem Betrieb aktueller ADAS-Systeme und der Zukunft dieser Technologie.
Die Automatisierungsgrade, die ADAS ausmachen
Während J3016 die verschiedenen Ebenen der Fahrautomatisierung für Regulierungsbehörden, diejenigen in der Automobilindustrie und unterstützende Dienstleister wie Versicherer definieren soll, ist es dennoch ein leicht verständlicher Leitfaden für die ADAS-Funktionalität und die Entwicklung zukünftiger ADAS und ADS-Technologien.
Im international anerkannten SAE-Standard werden die Stufen null, eins und zwei (L0, L1, L2) als ADAS-Systeme definiert, wobei die höchste Stufe der ADAS-Funktionalität zunehmend als L2+ bezeichnet wird. Die Tatsache, dass L2(+)-Systeme einen hohen Automatisierungsgrad bieten, wird von vielen fälschlicherweise als Schwelle zum autonomen Selbstfahren interpretiert. Dies wird am umstrittenen „selbstfahrenden“ System eines bekannten Elektrofahrzeugherstellers veranschaulicht, das offiziell als L2-ADAS-Technologie eingestuft ist, aber allgemein als ASD-Unterstützung auf einem viel höheren Niveau angesehen wird. Leider hatte diese „Autopilot“-Wahrnehmung fatale Folgen.
In ihrer einfachsten Form umfassen fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme etablierte Systeme wie Antiblockiersystem (ABS) und elektronische Stabilitätsprogramme (ESP), aber auch neuere Systeme wie autonome Notbremsung, Vorwärtskollisionswarnung, Spurhalteassistent, Spurverlassenswarnung, Spurwechselassistent, Überwachung des toten Winkels, Nachtsicht und adaptive Geschwindigkeitsregelung erweitern die Liste der ADAS-Funktionen rasant.
Der entscheidende Faktor bei allen ADAS-Systemen und was sie von ASD unterscheidet, ist, dass sie den Fahrer bei der Steuerung des Fahrzeugs unterstützen. Zu keinem Zeitpunkt übernehmen sie die Führung des Autos vom Menschen. Während also der Spurhalteassistent und die adaptive Geschwindigkeitsregelung gleichzeitig arbeiten können, um ein Fahrzeug unter vordefinierten Bedingungen automatisch zu lenken und zu beschleunigen/verzögern, behält der Fahrer die Kontrolle und ist vor allem in den Augen des Gesetzes und der Versicherer dafür verantwortlich und haftbar Ergebnis.
Das macht den viel gepriesenen L3 zu einem Rätsel. Diese Systeme sind in der Lage, das Auto tatsächlich zu steuern, aber nur so lange, bis sie es nicht mehr können. Das Problem besteht darin, dass es keine eindeutige Möglichkeit gibt, vorherzusagen, wann das selbstfahrende System von einem Szenario, für das es nicht trainiert wurde, überfordert wird. Diese sogenannten „Edge-Cases“ ähneln einem Fahrer, der sich einer dicken Rauchwolke nähert, die über die Straße treibt, und muss entscheiden, ob er langsamer fahren, anhalten oder durch die Wolke weiterfahren soll. Es gibt keine festen Regeln, die dies regeln.
Aus diesem Grund erfordern diese Systeme jederzeit den vollen Einsatz des Fahrers.
Wie funktionieren die Fahrerassistenzsysteme von Porsche?
Bei der Nachbildung der menschlichen Verarbeitungsfähigkeit, die den Input unserer verschiedenen Sinne erfordert, stützt sich ADAS auf eine Vielzahl elektronischer Sensoren, die oft als Sensorsuite bezeichnet werden.
Diese Sensoren sollen dem Fahrzeug jederzeit ein räumliches Verständnis seiner Umgebung ermöglichen. Ähnlich wie unsere Seh-, Ton- und Geruchssinne, die jeweils eine einzigartige Funktion haben, gilt dies auch für die in ADAS verwendeten Sensoren. Jeder hat eine spezifische Stärke und Funktion bei der Entscheidungsfindung.
Daher sind Kameras sehr gut darin, Farben zu erkennen, wie sie beispielsweise an Ampeln angezeigt werden, aber nicht so gut darin, Details bei schlechten Sichtverhältnissen, wie sie beispielsweise in der Nacht auftreten, zu erkennen. Andererseits eignet sich Radar bei den meisten Lichtverhältnissen gut zum Erkennen von Objekten und Flugbahnen, aber das kürzerwellige RADAR ermöglicht weder die Erkennung kleiner Objekte noch liefert es dem System ein präzises Bild eines Objekts.
Daher besteht eine Sensorsuite typischerweise aus:
- RADAR (ein Akronym für Radio D etection and R anging) – ist ein Gerät, das Objekte aus großer Entfernung mithilfe elektromagnetischer Wellen erkennen kann, die die Entfernung oder Flugbahn eines Objekts messen.
- Lidar (steht für Light D etection and R anging) – ist eine Fernerkundungsmethode, die Licht in Form eines gepulsten Lasers anstelle elektromagnetischer Wellen verwendet, um die Reichweite zu messen und so ein 3D-Bild der Fahrzeugumgebung zu erstellen .
- Kameras – sowohl Mono als auch Stereo – können mit dem menschlichen Auge gleichgesetzt werden und versorgen das ADAS mit den Details, die für die Entscheidungsfindung erforderlich sind.
- Ultraschallsensoren , die die von Fledermäusen verwendete Echoortung nachahmen, senden hochfrequente Schallwellen, um die Entfernung von Objekten auf kurze Distanz zu messen.
Die von diesen Sensoren in übergeordneten ADAS-Systemen generierten Informationen werden typischerweise in einem zentralen Bordprozessor „zusammengeführt“, der die Informationen mit Daten vergleicht, auf deren Erkennung und Reaktion er trainiert wurde.
Natürlich werden in einfachen Systemen wie dem ABS die Informationen der Sensoren (in diesem Fall die Radgeschwindigkeit) schnell entschlüsselt und ohne die Eingabe anderer Sensoren oder die damit verbundene Fusion reagiert.
Im Gegensatz dazu erfordern ADAS-Systeme wie die automatische Notbremsung (AEB) und die autonome Geschwindigkeitsregelung (ACC), die beide ebenfalls auf das Bremssystem angewiesen sind, die Eingabe einer Reihe von Sensoren, z. Radgeschwindigkeitssensoren, Kameras, Radar und bei einigen Fahrzeugen sogar Lidar, um das Manöver durchzuführen.
Dies ist bei AEB-Systemen wie dem Active Safe von Porsche, das unter anderem im Porsche 911 zu finden ist, notwendig, da das System den Abstand zu einem Objekt oder Fahrzeug vor ihm genau messen und im Falle eines Unfalls eingreifen muss Notfall.
Selbst wenn der Fahrer die Bremsen betätigt, kann das System daher den Leitungsdruck über einen von der ECU gesteuerten Aktuator erhöhen, wenn es erkennt, dass die Verzögerung nicht ausreicht.
Wenn ADAS also ein Auto lenken (Spurhaltung) und einen Folgeabstand einhalten (ACC) und im Notfall sogar ein Fahrzeug bremsen kann, was könnte die Zukunft bringen?
Die Zukunft von ADAS in Porsche-Autos
Der wichtigste Punkt, den es zu verstehen gilt, ist, dass es im Zusammenhang mit der Sportwagengeschichte von Porsche nie darum geht, den qualifizierten menschlichen Input wegzunehmen, sondern vielmehr darin, eine zusätzliche Sicherheitsebene hinzuzufügen, um menschlicher Fehlbarkeit entgegenzuwirken.
Folglich wird der Fokus der Zukunft auf der Verbesserung der Sicherheit liegen, einschließlich der Ablenkung des Fahrers in monotonen Situationen wie z. B. zäh fließendem Verkehr auf Autobahnen. In diesem Fall würden die meisten Fahrer wahrscheinlich einen „Chauffeurservice“ begrüßen, der es ihnen ermöglicht, sich auf andere Aktivitäten zu konzentrieren, vielleicht sogar ein Video anzusehen, ohne das Risiko eines Unfalls einzugehen.
Gemäß der SAE-Tabelle oben sind die Bausteine dieser Funktionalität bereits vorhanden. Die zukünftige Herausforderung besteht darin, sicherzustellen, dass sie jederzeit und in allen Situationen einwandfrei funktionieren, und sie erschwinglich zu machen, damit alle Fahrzeuge von den Technologien profitieren können.
Um sowohl die Leistung zu verbessern als auch die Kosten von ADAS zu senken, arbeitet Porsche gemeinsam mit TriEye daran, Kurzwellen-Infrarot-Sensoren (SWIR) in ADAS und selbstfahrende Systeme zu integrieren.
Laut mehreren Online-Berichten arbeitet TriEye mit Porsche an SWIR-Sensoren, um die Leistung von ADAS und zukünftigen selbstfahrenden Systemen zu verbessern. Die Unternehmen hoffen, die Fähigkeit dieser Systeme zu verbessern, Objekte auf der Straße in Situationen mit eingeschränkter Sicht genau zu erkennen.
Diese SWIR-Bildsensoren können kristallklare Bilder bei Nebel und Staub sowie bei schlechten Lichtverhältnissen erfassen.
Auch wenn fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme als Brücke zur völlig autonomen Selbstfahrtechnologie angesehen werden, bietet ADAS für Sportwagenhersteller wie Porsche die Möglichkeit, ihre Autos sicherer und noch lohnender zu fahren.
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