Autonome Fahrzeuge – Morgen schon Realität?
Aug
Vollständig automatisiertes Fahren im öffentlichen Straßenverkehr wird zur Realität werden. Automobilhersteller arbeiten schon lange an Autos, die sich selbstständig bewegen, vollständig automatisierte Autos ermöglichen dann eine Praxis, in der die Assistenzsysteme die Arbeit vollständig übernehmen. Weltweit feilen Entwickler an Autos fürs autonome Fahren, Autohersteller wie Mercedes, BMW oder Tesla arbeiten an der Entwicklung von Systemen, die es ermöglichen, völlig autonom zu fahren, mit dem Hintergrund, dass die Fahrzeuge ohne Fahrer am öffentlichen Straßenverkehr teilnehmen können. Systeme für das autonome Fahren werden schrittweise verbessert, sodass ein autonomes Fahrzeug im Straßenverkehr schon lange keine Zukunftsmusik mehr ist.
Was ist ein autonomes Fahrzeug und wie funktionieren selbst fahrende Autos?
Das autonome Fahren bezeichnet selbstfahrende Autos, die gänzlich ohne eigentlichen Fahrer auskommen. Eine absolute Neuheit ist diese Technologie grundsätzlich nicht, denn schon früher wurde an ein solches System für verbesserte Mobilität und gesteigerte Sicherheit gedacht. Autonom fahrende Autos benötigen keinen Fahrer mehr, der Passagier wird durch den Autoverkehr geleitet, ohne dass er selbst am Steuer sitzen muss.
Vorteile durch autonomes Fahren
Die Begeisterung für selbstfahrende Fahrzeuge auf den Straßen hält sich derweil noch in Grenzen, dabei gibt es viele Vorteile autonom fahrender Autos. Dadurch, dass sie die Fahraufgabe gänzlich übernehmen und grundsätzlich am täglichen Autoverkehr teilnehmen, sorgen sie für mehr Sicherheit. Denn sie schätzen den Abstand zu anderen Verkehrsteilnehmern besser ein, als ein Mensch das tun könnte. Rund 90 Prozent der Unfälle geschehen durch menschliches Versagen, die mithilfe selbstfahrender Autos vermieden werden könnten. Das Auto übernimmt alle Fahrfunktionen, steuert das Lenkrad, bremst und biegt selbstständig ab, auf Landstraßen, in Ortschaften und auf der Autobahn, so nimmt es am normalen Verkehr teil.
Die Anfänge des autonomen Fahrens und was nötig ist, damit autonome Autos fahren können
Laut Firma Tesla sollte das autonome Fahren bereits 2017 möglich sein, das hat sich jedoch nicht bewahrheitet. Aktuell wird das Jahr 2040 für das vollständig automatisierte Fahren prognostiziert. Vorreiter bezüglich automatisierter und autonomer Technologien sind ganz klar die USA. Beispielsweise im US-Bundesstaat Arizona werden bereits seit einer Weile autonome Fahrzeuge als Taxi eingesetzt. In Luxemburg werden seit 2023 sogar Busse ohne Fahrer zum Personentransport genutzt. Das ist ein aktueller Stand, den Deutschland aufholen muss, denn die Entwicklungen hierzulande sind zum Teil einige Jahre im Rückstand.
Automatisierungsgrade und künstliche Intelligenz
Grundsätzlich unterscheidet man das hochautomatisierte Fahren in verschiedene Level oder Stufen. Die Übergänge zwischen jeder Stufe des autonomen Fahrens sind fließend. Seit 2022 ist es erstmals möglich, dass autonome Kraftfahrzeuge im Alleingang fahren, das System darf nur unter bestimmten Voraussetzungen aktiviert werden.
Beim autonomen Fahren unterscheidet man in 5 Stufen:
Level 0 bedeutet, dass der Fahrer den Wagen vollständig leitet und selbst fährt, Level 1 beschreibt einen assistierten Modus, verschiedene Assistenzsysteme unterstützen bei der Bedienung des Wagens. Die Teilautomatisierung, auch Level 2 genannt, umschreibt Funktionen wie automatisches Einparken oder Spurhalten. Auch weitere Hilfssysteme wie Längsführung, Abbremsen oder die Beschleunigung des Wagens sind Level 2. Die Stufe 3 wird als automatisierter Modus beschrieben, der Fahrer muss den Wagen nicht ständig überwachen, das Fahrzeug kann allein blinken und auch die Spur wechseln, der Fahrer kann sich vom Verkehrsgeschehen und der Fahrzeugsteuerung abwenden. Bei Level 3 wird der Fahrer unter Berücksichtigung einer Vorwarnzeit im Notfall gebeten, selbst die Führung zu übernehmen.
Bei einer Hochautomatisierung handelt es sich um Stufe 4, das System übernimmt die Führung des Wagens dauerhaft, der Fahrer kann dennoch aufgefordert werden einzugreifen. Ab Level 5 befindet sich der Wagen im autonomen Modus mit Vollautomatisierung, die Autos kommen gänzlich ohne Fahrer aus. Für das Fahren auf Level 4 und 5 sind die ersten rechtlichen Grundlagen vorhanden.
Hochautomatisiertes Fahren mit GPS
Vollautomatisierte Fahrzeuge verwenden unterschiedliche Technologien, sie basieren auf vielen Grundlagen, die zum Einsatz kommen. An den Autos sind Videokameras angebracht, die den Umkreis wahrnehmen und mittels künstlicher Intelligenz stets dazulernen. So erkennen sie beispielsweise Verkehrszeichen und Entfernungen zu Objekten und Personen. Das System lernt, das Umfeld menschlich wahrzunehmen und trifft basierend darauf Entscheidungen.
Beim hochautomatisierten Fahren ist das Fahrzeug in der Lage, allein zu fahren. Der Fahrer oder die Fahrerin geben die Kontrolle über das Fahrzeug temporär an den Wagen ab. So werden auch im Bereich der Umfeld-Wahrnehmung, Lokalisierung und der Fahrstrategie immer wieder wichtige neue Technologien erarbeitet. Mithilfe von Radar-Sensoren wird die Umgebung gescannt, viele Fahrzeuge aktuell verfügen über ein ähnliches System, sogenannte Ultraschall-Sensoren, die für die Einparkhilfe wichtig sind.
GPS-Systeme können autonomes Fahren zusätzlich unterstützen und ergänzen. Bislang kennen die meisten das globale Positionsbestimmungssystem vorwiegend aus der Nutzung von Navigationsgeräten. Ein weiterer Vorteil ist, dass das GPS-Signal dem Wagen mitteilt, wo er sich befindet, zugleich erhält das Auto auch einen Ausblick auf die kommende Strecke. So kann der Wagen leicht sein Tempo oder die Fahrweise an die Bedingungen anpassen. Ergänzend erkennen die Beschleunigungs-Sensoren des Fahrzeugs, auf welcher Spur man aktuell fährt, so kann die Technik bestimmen, ob man korrekt und sicher unterwegs ist.
Der Computer im Wagen kategorisiert die Umwelt in unterschiedliche Objekte, er nimmt sie anders wahr, als das menschliche Auge. Er unterteilt die Objekte in Verkehrszeichen, Menschen und die tatsächliche Fahrbahn. Dies ist insofern wichtig, damit der Computer Entscheidungen hinsichtlich der Fahrt treffen kann. Zusätzlich kann die KI viele verschiedene Wahrscheinlichkeiten anhand von Bewegungen und Geschwindigkeiten berechnen, damit hat das Auto die Möglichkeit, in unterschiedlichen Situationen passend zu reagieren.
Funktionsweise von GPS und wie es autonome Autos bereichert
In modernen Fahrzeugen sind mittlerweile immer GPS-Chips verbaut, die verschiedene Funktionen erfüllen. Sie können zur Ortung und zur Navigation eingesetzt werden. Hier kommen Satellitensignale zum Einsatz, die ihre Daten in regelmäßigen Abständen aussenden. Der GPS-Empfänger erhält diese Informationen und kann mit deren Hilfe und anhand der Übertragungsdauer die eigene Position sehr genau bestimmen.
So kann man das GPS im autonomen Fahrzeug mit der vorhandenen Technik kombinieren, die wahrgenommene Gegend kann sofort mit den Koordinaten verankert werden. So besteht die Möglichkeit, dass das Fahrzeug bestimmte Gegenden oder Strecken wiedererkennt.
Auch die Planung von längeren Fahrten wird durch eine Kombination dieser Systeme deutlich vereinfacht. GPS bietet die Möglichkeit, bestimmte Routen im Vorfeld auszuwählen oder auf gespeicherte Strecken zurückzugreifen. Diese kann der Nutzer in seinem Smartphone einsehen und bei Bedarf anpassen. Dank GPS kann immer die aktuelle Position auf der Straße ermittelt werden, das ist für Privatpersonen und für wirtschaftliche Zwecke von großem Vorteil. Sollte es zu einem Ernstfall kommen, kann die betroffene Person sofort um Hilfe rufen, dank Sensor und GPS ist es kein Problem, den aktuellen Standort zu übermitteln. Rettungskräfte und Polizei können so die Zeit verkürzen, die sie benötigen, um eine verunfallte Person aufzufinden.
Autonomes Fahren in Deutschland
Neben dem Transport von Personen wird automatisierter Verkehr weitere Bereiche prägen, vor allem auch die Wirtschaft. In der Landwirtschaft sind autonome Landmaschinen denkbar, so ist es möglich, Kosten zu senken und die Effizienz zu steigern. Auch in der Industrie ist ein Einsatz autonomer Technologien denkbar, einige Aufgabengebiete können vollautomatisierten Fahrzeugen gänzlich übertragen werden, beispielsweise Verladungen von Frachten oder Transporte.
Autonome Fahrzeuge in Deutschland
im Mai 2023 wird ein autonomes Fahrzeug erstmals in Darmstadt unterwegs sein, in den Folgemonaten sind weitere Wagen für das vollständig autonome Fahren geplant. Nach erfolgreicher zweiter Testphase mit Testkunden werden die Fahrzeuge in die bereits bestehenden Angebote integriert und sind dann für Interessenten zugänglich. Vollautomatisierte Fahrzeuge sollen dann mit normaler Geschwindigkeit im normalen Straßenverkehr unterwegs sein. Seit 2023 dürfen autonome Fahrzeuge bis zu 130 km/h, bisher war nur knapp die Hälfte erlaubt, doch weiterhin gelten strenge Regeln für Mensch und Auto. Im Wagen selbst muss sich immer eine Person befinden, diese darf auch nicht schlafen, aber anderweitig tätig sein, beispielsweise am Handy chatten oder lesen.
