Welche Rolle spielt das Human Interface Design (HMI) für die autonome Logistik?

Der Hype rund um das autonome Fahren beschäftigt mittlerweile auch die Logistikbranche. Führende Automobilzulieferer investieren bereits zweistellige Milliardensummen in dieses Zukunftsfeld. So präsentierte sich z.B. die ZF Friedrichshafen AG letztes Jahr auf der IAA für Nutzfahrzeuge in Hannover mit intelligenter, vernetzter Fahrzeugtechnik, die logistische Prozesse effizienter und sicherer machen soll. Hierzu gehören unter anderem Vorgänge wie das „autonome Satteln“ oder das anspruchsvolle Ab-, Auf- sowie Umsetzen von Containern. Aber auch das Überwachen von Vorgängen über Echtzeitvisualisierungen und die Interaktion mit den Fahrzeugen über spezielle Human Interface Designs (HMIs) sowie Augmented Reality Lösungen spielen hier eine Rolle.Mehr

„Vision Zero“ durch autonomes Fahren?

Seitdem das Automobil am 29. Januar 1886 von Carl Benz patentiert wurde, hat es sich über die Jahre hinweg weiterentwickelt. Neue Technik bringt die Mobilität wie auch Sicherheit der Autos voran. Und heute schon stehen wir vor dem Wandel vom selbst bewegten zum selbständigen Fahrzeug.
Doch wann spricht man überhaupt von selbständigem oder vollautomatisiertem Fahren und welche zusätzlichen Sicherheitspotenziale verspricht diese prophezeite Art der Mobilität?

Die fünf Stufen auf dem Weg zum autonomen Fahren

Der Schritt zum autonomen Fahren ist nicht von heute auf morgen möglich – vielmehr handelt es sich um einen stufenweisen Prozess.
Spricht man also von automatisiert im Zusammenhang mit dem Automobil, so muss zwischen fünf verschiedenen Automatisierungsstufen unterschieden werden:

Abbildung 1: Die fünf Stufen des automatisierten Fahrens Bildquelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an [10] [VDA 2015] VDA: Automatisierung – Von Fahrerassistenz-systemen zum automatisierten Fahren. In: Verband der Automobilindustrie e.V. (2015), September

Stufe 0 – „Driver only“:

Fahrzeuge dieser Stufe besitzen keinerlei integrierte automatisierte Fahrfunktionen. Eingreifende Systeme in die Längs- oder Querführung (d.h. beschleunigen, bremsen oder lenken), sind somit nicht vorhanden.

Stufe 1 – assistiertes Fahren:

Assistierende Systeme wie das Antiblockiersystem (ABS), die Fahrdynamikregelung (ESP), der Notbremsassistent, der Fahrhalteassistent oder Komfortdienste wie der Tempomat, sind mittlerweile ausgereift und zum Standard geworden. Systeme dieser Art können jederzeit auf die Längs- oder Querfunktion des Fahrzeugs zugreifen.

Stufe 2 – teilautomatisiertes Fahren:

Teilautomatisierung hebt sich vom assistierten Fahren ab, weil das System in einem spezifischen Anwendungsfall und unter dauerhafter Überwachung des Fahrers sowohl die Längs- als auch Querführung des Fahrzeugs übernehmen kann. Diese Stufe ist bereits allgegenwärtig und findet sich in Park-Assistenten, Überhol-Assistenten und Stau-Assistenten wieder. [1]

Stufe 3 – hochautomatisiertes Fahren:

Hochautomatisiertes Fahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das System in einem spezifischen Anwendungsfall, beispielsweise auf der Autobahn, nicht mehr dauerhaft vom Fahrer überwacht werden muss. Entsprechen die Umgebungsbedingungen (z.B. in Baustellensituationen) jedoch nicht mehr dem Funktionsumfang des Assistenzsystems, so wird der Fahrer frühzeitig darauf hingewiesen und er muss die Fahraufgabe wieder übernehmen. Zur Realität könnte diese Stufe bereits im Jahr 2021 werden. [4]

Stufe 4 – vollautomatisiertes Fahren:

Die Vollautomatisierung ist die Vorstufe zum autonomen Fahren und dadurch charakterisiert, dass die komplette Fahraufgabe in spezifischen Anwendungsfällen an das System übergeben werden kann. Ab dieser Stufe interagiert das Fahrzeug mit der unmittelbaren Umgebung und kann mit anderen Fahrzeugen kommunizieren. Große Hürden sind in diesem Zusammenhang vor allem die Car2Car Communication, d.h. die Verständigung unter den Fahrzeugen, und die Car2X Communication, also die Verständigung zwischen Fahrzeug und der Umgebung. [2]

Stufe 5 – autonomes Fahren:

Autonomes Fahren stellt die Endstufe der Automatisierung dar und ist dann gege-ben, wenn das Fahrzeug vollumfänglich und systemeigenständig auf allen Straßentypen, in allen Geschwindigkeitsbereichen und unter allen Umfeldbedingungen interagieren kann. Lenkrad und Pedale werden entbehrlich, sodass jeder Fahrzeuginsasse zum Passagier wird. [4]

Vision Zero – sichere Verkehrsmittel der Zukunft

Die „Vision Zero“ zielt darauf ab, Straßen und Verkehrsmittel so sicher zu gestalten, dass es zukünftig keine Verkehrstoten oder Schwerverletzten mehr im Straßenverkehr gibt. [8] Derzeit ereignet sich ein tödlicher Verkehrsunfall im Schnitt…

  • alle 2,8 Stunden in Deutschland,
  • alle 25 Minuten in den USA und
  • alle 26 Sekunden weltweit.

Zahlen, die widerspiegeln, wie wichtig es ist, Fahrzeuge noch sicherer zu gestalten.
Anhand des nachfolgenden Diagramms sind die Zahlen der Verkehrsunfälle mit Todesfolge auf einer zeitlichen Achse dargestellt. Um diese Entwicklung in Zusammenspiel mit zunehmender Automatisierung aufzuzeigen, sind zudem Assistenzsystem-Meilensteine nach deren zeitlicher Einführung eingegliedert.

erkehrsunfälle mit Todesfolge im Vergleich zur Einführung von Assistenzsystemen
Abbildung 2: Verkehrsunfälle mit Todesfolge im Vergleich zur Einführung von Assistenzsystemen.
Bildquelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an https://www.destatis.de/DE/Presse/Pressekonferenzen/2018/Verkehrsunfaelle-2017/pressebroschuere-unfallentwicklung.pdf?__blob=publicationFile&v=3

Trotz stetig zunehmender Verkehrsleistung zeigt sich, dass die Zahl der tödlich verunglückten Verkehrsteilnehmer in Deutschland seit dem Jahr 1970 rückläufig ist. Ein Rückgang, der mitunter eindeutig auf die Einführung neuer Automatisierungssysteme zurückzuführen ist.

Der Mensch als Unfallfaktor Nr. 1

Natürlich sind die Ursachen für jeden Unfallhergang unterschiedlich. Doch aus Zahlen des statistischen Bundesamtes geht hervor, dass 88 Prozent aller Verkehrsunfälle auf das Fehlverhalten der Fahrzeugführer zurückzuführen sind. Gerade einmal ein Prozent der Unfallursachen sind technischer Natur. [3]

In erster Linie sind die Schwächen an die unterschiedlichen Charakteristika des Menschen gebunden. Jeder Mensch ist ein Individuum und besitzt verschiedene Eigenschaften (Alter und Persönlichkeit), Fähigkeiten (körperliche- und geistige Leistungsfähigkeit) und Fertigkeiten (Erfahrung und Fahrstil).
Zusätzlich kommen zu den Charakteristika auch noch Störgrößen hinzu, die während der Autofahrt einfließen können. Hierzu gehören beispielsweise die Kommunikation mit dem Beifahrer oder das Bedienen des Smartphones. Schon kleine Ablenkungen sorgen dafür, dass sich die Informationsaufnahme des Fahrers auf etwas anderes fixiert. [9] Im Gegensatz zum Menschen nimmt ein vollautomatisiertes Fahrzeug seine Umgebung mittels Sensoren, wie Kameras und Radarsensoren, im Zusammenspiel mit digitalen Karten und anderen, in Echtzeit verfügbaren, Informationen wahr. Das Fahrzeug verarbeitet die aufgenommenen Daten, registriert diese durch eine vorgegebene Programmierung und entwickelt ein maschinelles Szenenverständnis. [11] Weder Störgrößen noch menschliche Charakteristika fließen in den Informations- und Entscheidungsprozess ein. Des Weiteren sorgen gerade die verbauten Sensoren und Kameras für enormes Potenzial, da diese eine 360-Grad Rundumsicht ermöglichen. Gefahren können zudem mittels Mono-, Stereo- oder Infrarotkameras frühestmöglich erkannt werden; Abstände lassen sich durch ein Radar analysieren. Bei drohender Gefahr leitet das Fahrzeug somit frühzeitige Bremsvorgänge oder Ausweichmanöver ein. [10]

Beispielszenario:

Verkehrsszenario autonomes Fahren vs. ohne Assistenzsystem
Bildquelle: Eigene Darstellung © doubleSlash

Ausgangssituation:

Ein Radfahrer überquert bei Grün die Fahrbahn. Ein parallel fahrender, rechtsabbiegender LKW kreuzt ihn.

Resultat – Stufe 0 („Driver only“):

Je nach Konzentration und Aufmerksamkeit des LKW-Fahrers, kann ein Unfall durch Vorhersehen der Situation verhindert werden. Andernfalls kollidieren LKW und Fahrradfahrer.

Resultat – Stufe 1 (assistiertes Fahren):

Ein, in diesem Szenario, beispielhaftes assistierendes System ist der Totwinkelassistent. Sensoren um den LKW erkennen die unmittelbare Umgebung und übermitteln dem Fahrer ein frühzeitiges Warnsignal. Alle anschließenden Handlungen müssen jedoch vom Fahrer selbst durchgeführt werden. Wird der Warnhinweis ignoriert, kommt es zur Kollision.

Resultat – Stufe 2 und 3 (teilautomatisiertes und hochautomatisiertes Fahren):

Die am LKW angebrachten Sensoren erkennen den annähernden Fahrradfahrer über ein erweitertes Totwinkelassistenzsystem und leiten neben einem Warnsignal zusätzlich ein Ausweichmanöver oder einen Bremsvorgang ein. Eine Kollision wird vermieden.
Hochautomatisiertes Fahren wird vorerst nur auf Autobahnen stattfinden.

Resultat – Stufe 4 und 5 (vollautomatisiertes und autonomes Fahren):

Der vollautomatisierte LKW ist mit Sensorik ausgestattet und erkennt die annähernde Gefahr durch den Fahrradfahrer. Der LKW und das rote Fahrzeug stehen zudem in direkter Car2Car-Kommunikation. Erkennt das rote Fahrzeug eine Gefahr für den Fremdverkehr, übermittelt dieser dem LKW ein zusätzliches Warnsignal. Dem geradeaus fahrenden Fahrradfahrer wird der Vortritt gewährt – eine Kollision wird vermieden.

Fazit – autonomes Fahren und Vision Zero bleiben erstmal Wunschvorstellung

Mit Blick auf die Automatisierungsstufen kann man sagen, dass wir uns heute gerade ein-mal am Rande der Stufe 3 befinden. Nichtsdestotrotz ist es – historisch gesehen – schon ein großer Erfolg, dass die zunehmende Automatisierung sich positiv auf Sicherheitspotenziale und Unfallvermeidung auswirkt. Da der Mensch die Unfallfehlerquelle Nummer eins ist, bleibt zu erwarten, dass sich durch zunehmende Automatisierung die Unfallzahlen weiter senken lassen.

Vollautomatisierte und autonome Fahrzeuge sind hingegen nicht von Charakteristika beeinflusst. Sie interagieren nach vorprogrammierten Regeln und Algorithmen. Im Gegenzug müssen jedoch auch die damit einhergehenden Gefahren in Betracht gezogen werden. So muss jedes im Verkehr teilnehmende Objekt richtig erkannt und gedeutet werden. Bereits kleinste Programmierfehler können katastrophale Ausmaße haben. Zudem müssen zukünftig auch hohe Anforderungen an die Datensicherheit gewährleistet werden, um die Fahrzeuge vor Hackern zu schützen.

Das Thema autonomes Fahren ist also weiterhin spannend und es bleibt abzuwarten, wann die ersten selbstgesteuerten Fahrzeuge tatsächlich im öffentlichen Straßenverkehr in Erscheinung treten. Entscheidend wird sein, wie sich diese in der Übergangsphase –ohne Automatisierung hin zu Vollautomatisierung – unter Beweis stellen.

Fest steht, die „Vision Zero“ ist und bleibt vorerst eine Wunschvorstellung. Vermehrte Automatisierung wie auch beisteuernde Datenkommunikationen zwischen Fahrzeug und unmittelbarer Umgebung bieten jedoch enormes Sicherheitspotenzial und können künftig dazu beitragen, das Ziel „Vision Zero“ greifbarer zu machen.


Quellen:

[1] https://www.fuw.ch/article/die-revolution-in-der-automobilindustrie-beginnt-jetzt/
[2] https://www.dondahlmann.de/?p=24974
[3] https://www.destatis.de/DE/Presse/Pressekonferenzen/2018/Verkehrsunfaelle-2017/pressebroschuere-unfallentwicklung.pdf?__blob=publicationFile&v=3 [4] https://www.bmw.com/de/automotive-life/autonomes-fahren.html
[5] https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/autonomes-fahren/autonomes-fahren-5-stufen/
[6] https://fuhrpark.de/teil-1-der-autonome-stufenplan
[7] https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/autonomes-fahren/car2x-kommunikation/
[8] https://www.dguv.de/de/praevention/visionzero/index.jsp
[9] [Hakuli u.a. 2015] Hakuli, Stephan; Lotz, Felix ; Winner, Hermann ; Singer, Christi-na (Hrsg.): Handbuch Fahrerassistenzsysteme. 3. Auflage. Wiesbaden : Springer Vieweg, 2015
[10] [VDA 2015] VDA: Automatisierung – Von Fahrerassistenzsystemen zum automa-tisierten Fahren. In: Verband der Automobilindustrie e.V. (2015), September
[11] [Dietrich und Minx 2015] Dietrich, Rainer; Minx, Eckard: Autonomes Fahren – Wo wir heute stehen und was noch zu tun ist. Daimler und Benz Stiftung, Oktober 2015

Von Driver-Only bis Roboter-Taxi – die Herausforderungen beim automatisierten Fahren

In vielen Science Fiction Filmen gehören selbstfahrende Autos schon seit den späten 80ern zum Alltag. Prominente Beispiele sind die Actionserie Knight Rider, in der der Hauptdarsteller ein sprechendes, mit künstlicher Intelligenz ausgestattetes Auto fährt, oder Batmans Batmobil. Ein anderes Beispiel ist der Film Total Recall (1990). Hier flieht der Hauptdarsteller in einem automatisch gesteuerten Taxi vor seinen Verfolgern. Die in diesen Filmen beschriebenen Fahrzeuge entsprechen vor allem den Stufen 4 und 5 des automatisierten Fahrens. Das bedeutet, der Fahrer kann die Fahrzeugführung komplett an das Fahrzeug abgeben oder gar, dass es keinen Fahrer mehr gibt, sondern nur noch Passagiere.

Während in den Science Fiction Filmen automatisierte und sogar selbstfahrende Autos bereits Standard sind, sieht die Realität ganz anders aus. Auch heute sind wir von den Stufen 4 und 5 des automatisierten Fahrens noch recht weit entfernt – aus technischen und rechtlichen Gründen.

Aber was genau sind eigentlich die verschiedenen Stufen des automatisierten Fahrens und wo liegen die größten Herausforderungen?

Die fünf Stufen beim automatisierten Fahren

Assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert, vollautomatisiert, autonom: Diese Begriffe beschreiben die verschiedenen Stufen bis hin zum autonomen Fahrzeug, in denen der Fahrer stufenweise immer mehr Verantwortung an das Auto abgibt.

Die verschiedenen Techniken rund um das automatisierte Fahren werden in fünf Stufen eingeteilt.

Je höher die Stufe, desto höher ist auch der Grad der Automatisierung des Fahrzeugs. Die jeweilige Stufe sagt aus, in welchem Umfang das Auto die Aufgaben des Fahrers übernehmen kann.

Stufe 0 – „Driver-only“

Stufe  0 – „Driver-only“ beschreibt ein nicht automatisiertes Fahrzeug. Bei dieser Stufe ist der Fahrer selbst vollständig für Querführung (lenken) und Längsführung (Geschwindigkeit halten, Gas geben und Bremsen) zuständig. Fahrzeuge, die komplett Stufe 0 entsprechen, gibt es in Deutschland immer weniger. Denn zumindest ein Antiblockiersystem (ABS) ist bei neuen Fahrzeugen mittlerweile Standard. Und diese Systeme können bereits in die Längsführung eingreifen.[1]

Stufe 1 – assistiertes Fahren

Beim assistierten Fahren unterstützen einzelne Assistenzsysteme bei bestimmten Fahraufgaben. Das kann sich auf die Quer- oder auf die Längsführung eines Fahrzeugs beziehen. Auch in Stufe 1 beherrscht der Fahrer jedoch ständig sein Fahrzeug und muss den Verkehr im Blick behalten. Er haftet auch für Schäden und Verkehrsverstöße.

Das assistierte Fahren ist schon heute in vielen Autos Realität. Ein Beispiel für ein in vielen Fahrzeugen vorhandenes Assistenzsystem ist der Tempomat. Dieser sorgt dafür, dass die gewählte Geschwindigkeit beibehalten wird. Der Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug kann durch den automatischen Abstandsregeltempomat (ACC, Adaptive Cruise Control) kontrolliert werden:  Dieser bremst oder beschleunigt das Auto, je nach Entfernung zum vorausfahrenden Fahrzeug. Auch der automatische Spurhalteassistent (LKAS, Lane Keeping Assistant System) wird häufig in Fahrzeugen verbaut.

Stufe 2  –  teilautomatisiertes Fahren

In der Stufe 2 spricht man von teilautomatisiertem Fahren. In dieser Stufe kann der Fahrzeugführer in einem bestimmten Anwendungsfall sowohl die Quer- als auch die Längsführung an das Fahrzeug übergeben. Das heißt, das Auto kann manche Aufgaben zeitweilig eigenständig ausführen – ohne den Eingriff eines Menschen. Beispielsweise ist ein Stufe-2-Fahrzeug in der Lage, auf der Autobahn gleichzeitig zu bremsen, zu beschleunigen und die Spur zu halten.[2]

Um das zu erreichen, kombinieren die Autohersteller verschiedene Assistenten – in diesem Fall den Brems- und Spurhalteassistent mit dem Abstandsregeltempomat. Eine weitere Stufe-2-Funktion ist das automatische Einparksystem, bei dem der Fahrer nicht mehr zum Lenkrad greifen muss.

Im Gegensatz zum assistierten Fahren kann der Fahrer beim teilautomatisierten Fahren die Hände kurz vom Steuer nehmen, wenn der Pkw im teilautomatisierten Modus fährt.

Wie in Stufe 1 muss der Fahrer jedoch weiterhin das Fahrzeug und den Verkehr während der Fahrt ständig im Blick haben. Er ist dafür verantwortlich, die Assistenzsysteme stets zu überwachen und Fehlfunktionen zu erkennen und zu korrigieren. D.h. er muss auch jederzeit dazu in der Lage sein, die Steuerung des Fahrzeugs – ohne Ankündigung –  zu übernehmen und ist auch im Falle eines Unfalls verantwortlich.

Stufe 3 –  hochautomatisiertes Fahren

Im Gegensatz zu Stufe 2 erkennt das System beim hochautomatisierten Fahren selbstständig seine Grenzen. Tritt ein solcher Fall ein, fordert das Auto den Fahrzeugführer zur Übernahme auf.

Hochautomatisierte Fahrzeuge sind in der Lage, bestimmte Fahraufgaben selbstständig und ohne menschliche Eingriffe zu bewältigen. Beispielsweise überholen, bremsen oder beschleunigen sie – je nachdem, wie es die Verkehrssituation erfordert. Dies ist jedoch nur für einen begrenzten Zeitraum und unter geeigneten, vom Automobilhersteller vorgegebenen Bedingungen, möglich.

Der Fahrer eines Stufe-3-Fahrzeugs darf seine Aufmerksamkeit in einem solchen hochautomatisierten Anwendungsfall vorübergehend von der Autofahrt und dem Straßenverkehr abwenden. Das bedeutet, er darf zum Beispiel Zeitung lesen oder sich Fahrgästen auf den Rücksitzen zuwenden. Er muss jedoch auf Anforderung durch das System kurzfristig das Fahrzeug übernehmen, d.h. er muss sich jederzeit bereithalten.

Autobahnen bieten die besten Bedingungen, um Stufe 3 Fahrzeuge einzusetzen: Dort sind die Fahrbahnmarkierungen in der Regel in Ordnung, es gibt es keinen Gegenverkehr und die Straßen sind durchgängig digital erfasst.

Einige rechtliche Fragen sind bei Stufe 3 Fahrzeugen jedoch noch ungeklärt – z.B. wer das Bußgeld bezahlen muss, sollte das Assistenzsystem im teilautomatisierten Modus ein Tempolimit missachten. [3]

Stufe 4 –  vollautomatisiertes Fahren

Ab der Stufe vollautomatisiertes Fahren kann der Fahrer die komplette Fahrzeugführung an das System übergeben. Der Fahrer wird somit zum Passagier. Der Pkw bewältigt dann Fahrten auf bestimmten Strecken völlig selbstständig. Das Fahrzeug könnte beispielsweise auf die Autobahn auffahren, sich in den Verkehr einordnen, bei Bedarf bremsen, beschleunigen oder überholen und die Autobahn anschließend wieder verlassen. Nach einer solchen vollautomatisierten Fahrt kann ein Passagier das Steuer wieder übernehmen, er muss jedoch nicht. [4]

Der Hauptunterschied zur Stufe 3 ist, dass das System bei der Vollautomatisierung aus jeder Ausgangslage heraus wieder in einen sicheren Zustand zurückkehren muss – auch dann, wenn der Fahrer nicht übernimmt. Das heißt, es muss seine Grenzen so frühzeitig erkennen, dass es wieder einen sicheren Zustand erreichen kann und nach der Autobahnfahrt beispielsweise einen Parkplatz ansteuern.

Die Passagiere eines Stufe 4 Autos dürfen sich während einer vollautomatisierten Fahrt anderen Tätigkeiten widmen, z.B. schlafen oder ihr Smartphone verwenden. Während einer vollautomatisierten Fahrt haften die Passagiere nicht für Unfälle oder sonstige Verkehrsverstöße. Ein solches Fahrzeug darf sogar ohne Passagiere fahren. [5]

Ein rechtlicher Rahmen fehlt allerdings bislang für vollautomatisierte Fahrten – Rechte und Pflichten der Fahrer sind aus diesem Grund noch nicht verbindlich.

Stufe 5 –  autonomes Fahren

Die letzte Entwicklungsstufe wird als das autonome bzw. fahrerlose Fahren bezeichnet. Das Fahrzeug wird jetzt komplett vom System geführt und erledigt alle dafür notwendigen Aufgaben.  Es kann die Fahrt auf allen Straßentypen, in allen Verkehrssituationen und Umfeldbedingungen vollständig allein durchführen. Fahrten ohne Insassen sind ebenfalls möglich und die Passagiere haften nicht für Unfälle oder sonstige Verkehrsverstöße. In dieser Stufe gibt es auch keinen Fahrer mehr, sondern nur noch Passagiere. Der rechtliche Rahmen für autonome Fahrzeuge ist allerdings noch unklarer als der für Stufe-4-Fahrzeuge. Rechte und Pflichten der Passagiere, Automobilhersteller, Softwarehersteller und der Versicherung müssen deswegen erst noch geklärt werden. [6]

Automatisiertes Fahren – und wo sind wir heute?

Die Stufen 4 und 5 sind bisher jedoch noch Zukunftsmusik. Heute sind wir an der Schwelle zum hochautomatisierten Fahren (Stufe 3). Assistenzsysteme sind mittlerweile weit verbreitet und viele neue Fahrzeuge entsprechen bereits Stufe 2 (teilautomatisiertes Fahren).

Backendbasierte Fahrerassistenzsysteme für automatisiertes Fahren

Hochautomatisiertes Fahren zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass die Verantwortung vom Mensch zur Maschine übertragen wird. Der Fahrer muss das System nicht mehr ständig überwachen, sondern wird vom System aufgefordert, wenn er die Fahraufgabe übernehmen muss.

Für solche hochkomplexen Systeme werden zahlreiche Informationen zu Verkehrssituationen, Umwelteinflüssen und möglichen Gefahren benötigt.

Reichen die, mithilfe der Technik im Fahrzeug, ermittelbaren Daten nicht aus, wird ein zusätzliches IT Backendsystem benötigt. Dabei handelt es sich um ein zentrales Serversystem, in dem die Informationen vieler Fahrzeuge gesammelt werden können, z.B. zu gemeldeten Verkehrsereignissen oder Gefahren.

Warnung vor lokalen Gefahren wie Glätte oder Unfällen

Ein solches Backendsystem kann für unterschiedliche Funktionalitäten verwendet werden. So schafft es beispielsweise die Möglichkeit, dass lokale Gefahren wie Glätte oder Unfälle an ein zentrales System gemeldet und von dort aus von weiteren Fahrzeugen abgerufen werden können. Diese Informationen können dann – z.B. abhängig vom Standort – noch nach Relevanz für das anfragende Fahrzeug gefiltert werden.

Abgleich digitaler Karten mit der Realität

Außerdem ist es entscheidend, dass die hochgenauen digitalen Karten, die für automatisierte Fahrfunktionen benötigt werden, immer der Realität entsprechen. Aus diesem Grund ist eine Detaillierung und Erweiterung bestehender Karten notwendig. Durch eine Backendanbindung der Fahrzeuge kann ein Abgleich zwischen digitalen Karten und der Realität ermöglicht werden.

Parkplatzsuche erleichtern

Daneben gibt es weitere Anwendungsfälle, die für Autofahrer interessant sein könnten, z.B. die Parksituation. Um nicht unnötig Zeit mit der Suche nach einem freien Parkplatz zu verschwenden, ließe sich über ein Backendsystem eine Funktionalität bereitstellen, in der Informationen zu geparkten Fahrzeugen gesammelt werden. Dies könnte dann von einem anfragenden Fahrzeug abgefragt werden.

Aktuelle Verkehrsinformationen und variable Geschwindigkeitsbegrenzungen

Ein anderer Anwendungsfall sind aktuelle Informationen zum Verkehrsaufkommen. Diese können von einem Fahrzeug an das Backendsystem gemeldet werden und stehen dann für weitere Fahrzeuge zur Verfügung. Dadurch lässt sich beispielsweise die Zeit, die ein Fahrzeug für eine bestimmte Strecke benötigt, genauer ermitteln. Dasselbe gilt für variable Geschwindigkeitsbegrenzungen, z.B. aufgrund von Baustellen.

Herausforderungen backendbasierter Assistenzsysteme

Die IT-Systeme werden zunehmend komplexer, sowohl im Backend als auch im Fahrzeug. Die Beherrschung dieser Komplexität, besonders im Hinblick auf die zuverlässige Situationserfassung und Ausfallsicherheit, stellt eine der größten Herausforderungen beim automatisierten Fahren dar. Für die unterschiedlichen Automatisierungsstufen müssen international standardisierte Testverfahren entwickelt werden. Eine entscheidende Rolle spielt z.B. die Verlagerung des großen Testaufwandes in eine frühe, virtuelle Entwicklungsphase. [7]

Ein weiteres großes Thema ist die Benutzerfreundlichkeit und die Schnittstelle zwischen Mensch und Fahrzeug. Beispielsweise müssen hochautomatisierte Stufe-3-Fahrzeuge den Fahrer informieren, wenn dieser die Fahraufgabe wieder übernehmen muss. Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten wie akustische Signale oder Sprachausgaben. [8]

Umso komplexer die Systeme, desto zentraler wird auch die enge Verbindung von Software und Hardware. Und gerade bei backendbasierten Fahrerassistenzsystemen wird so der domänenübergreifende Austausch zwischen Ingenieuren und Informatikern immer wichtiger. Silodenken funktioniert nicht mehr, stattdessen ist es wichtig, über den eigenen Tellerrand zu blicken.

Fazit

Um vom heute vorherrschenden assistierten Fahren vom autonomen Fahren zu gelangen, müssen noch ein paar Stufen überwunden werden, die zahlreiche technische, rechtliche und auch menschliche Herausforderungen mit sich bringen. Aktuell stellen wir uns dafür insbesondere den Herausforderungen, die Stufe 3 – das hochautomatisierte Fahren – mit sich bringt. Unsere Projekte reichen von vernetzten Fahrzeugdiensten – wie einem elektronischen Fahrtenbuch – über eine Testplattform, die verschiedene Simulationstools für Fahrfunktionen kombiniert, bis hin zu Backenddiensten, die für anfragende Autos aktuelle und relevante Informationen zu Verkehrssituationen bereitstellen. Die beschriebenen Projekte basieren auf komplexen Microservice-Architekturen, die besonders hohe Anforderungen an Themen wie Performanz, Ausfallsicherheit und Skalierbarkeit stellen. Aus diesem Grund wird es zum einen immer wichtiger, sich mit High Performance Applications auseinander zu setzen. Zum anderen müssen die rechtlichen und gesellschaftlichen Fragen geklärt werden, die mit dem Thema einhergehen.


 

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Quellen

[1] https://www.heise.de/ct/artikel/Was-ist-der-Unterschied-zwischen-einem-autonomen-Auto-und-einem-autonomen-Auto-2773184.html

[2] Verband der Automobilindustrie: Von Fahrerassistenzsystemen zum automatisierten Fahren, in: VDA Magazin — Automatisierung

[3] https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/autonomes-fahren/autonomes-fahren-5-stufen/

[4] https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/autonomes-fahren/autonomes-fahren-5-stufen/

[5] https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/autonomes-fahren/autonomes-fahren-5-stufen/

[6] https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/autonomes-fahren/autonomes-fahren-5-stufen/

[7] https://www.euroforum.de/adfd/2017/06/23/die-herausforderungen-beim-hochautomatisierten-fahren/

[8] https://www.deutschlandfunk.de/auto-mensch-schnittstelle-eine-technische-herausforderung.676.de.html?dram:article_id=313536

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