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Versuchsträger fährt hochautomatisiert auf der Autobahn

Automatisiert auf der Autobahn unterwegs sein: Dieser Aufgabe widmen sich derzeit Ingenieure der BMW Group Forschung und Technik. Nachdem sie seit einigen Jahren am elektronischen Co-Piloten zum automatisierten Fahren in spezifischen Situationen wie dem BMW Track-Trainer auf der Rennstrecke, dem Stau- und Kolonnenassistent oder dem Nothalteassistenten arbeiten, beschäftigen sie sich nun mit der Aufgabe "Hochautomatisiert auf der Autobahn". Ziel ist, die Grenzen und Möglichkeiten dieser automatisierten Fahrfunktionen ausloten zu können. Dr. Nico Kämpchen, der Projektleiter Hochautomatisiertes Fahren bei der Forschung und Technik hat mit seinen Kollegen mittlerweile schon annähernd 5000 Testkilometer absolviert, berichtet der Münchner Automobilhersteller.

Die Forscher haben als Versuchsträger eine hochautomatisiert fahrende 5er Limousine mit umfassender Umfelderfassung und intelligenter Software ausgerüstet. Die hochautomatisierte Fahrfunktion kann der Fahrer auf der Autobahn durch einen Knopfdruck aktivieren. Von diesem Zeitpunkt an soll der Forschungsprototyp von alleine Gas geben, selbstständig bremsen und langsamer fahrende Verkehrsteilnehmer überholen. Die Herausforderung "auffahrende Fahrzeuge an Autobahnzufahrten" habe über ein kooperatives Verhalten gelöst werden können: Der Prototyp soll sich insofern kooperativ verhalten, dass er Fahrzeuge, die auf die Autobahn auffahren möchten, einfädeln lässt oder, wenn möglich, sogar die rechte Spur frei macht. Die Funktion sei derzeit bis zu einer Geschwindigkeit von 130 km/h ausgelegt, berücksichtige aber zudem die gültigen Verkehrsregeln wie Tempolimits, Rechtsfahrgebot und Rechtsüberholverbot.

"Für den Fahrer ist es eine völlig neue und ungewohnte Situation, die Fahraufgabe komplett in die Hände eines Systems zu legen", weiß Projektleiter Nico Kämpchen. Jedoch entwickele man bereits nach einigen Minuten Vertrauen in das selbstständig fahrende Fahrzeug. "Nichtsdestotrotz bleibe ich - der Fahrer - natürlich in der Verantwortung und beobachte jederzeit aufmerksam meine Umgebung."

Damit das hochautomatisiert fahrende Forschungsfahrzeug im Straßenverkehr derart unauffällig und fließend agieren kann, müssen dem Fahrzeug klare Handlungsstrategien mit auf den Weg gegeben werden. Die Grundlagen für die Ableitung dieser Strategien bilden neben der zuverlässigen Lokalisierung des Fahrzeugs innerhalb der eigenen Fahrspur vor allem die robuste Erkennung aller Fahrzeuge und Objekte in der unmittelbaren Umgebung. Erreicht werde dies durch die redundante Fusion von verschiedenen Sensortechniken wie Lidar, Radar, Ultraschall und Kameraerfassung auf allen Fahrzeugseiten. Redundant bedeutet in diesem Zusammenhang laut Unternehmen, dass das Fahrzeug zur eindeutigen Situationserfassung in jede Richtung mindestens zwei unterschiedliche Messprinzipien nutzt. So stellen die Entwickler sicher, dass eventuelle Schwächen eines Sensors durch Stärken des anderen Sensors ausgeglichen werden.

Durch den Zugriff auf digitales Kartenmaterial, die Kamera sowie die Ortungsdaten des Global Positioning System (GPS) wisse der selbstständig fahrende Forschungsprototyp nicht nur jederzeit, auf welcher Spur er sich befinde, sondern habe auch exakte Informationen darüber, wie die Strecke weiter verlaufe und wie viele Spuren dieser Teil der Autobahn habe. Ergänzt werde diese Information durch die vorausblickende Kamera der Spurverlassenswarnung. Objekte nach vorne würden nicht nur über die Radarsensoren der Aktiven Geschwindigkeitsregelung mit Stopp-and-Go-Funktion, sondern zusätzlich über Laserscanner erkannt. Gleiches gelte nach hinten und zur Seite.

Die technischen Voraussetzungen für das hochautomatisierte Fahren entwickelten die Ingenieure in dem Vorläufer-Projekten BMW-Track-Trainer und Nothalteassistent. Mithilfe des Track-Trainers ist es möglich, Rennstrecken in einem autonomen Fahrmodus zu bewältigen. Dabei kann aufgrund der hohen Genauigkeit bei der Lokalisierung neben dem sicheren auch ein dynamischer Fahrstil realisiert werden. Der Nothalteassistent wiederum soll in der Lage sei, im Fall des Erkennens einer gesundheitlich bedingte Notfallsituation des Fahrers, in einen autonomen Fahrmodus zu wechseln, um ein abgesichertes Nothaltemanöver zu absolvieren. Zu diesem Zweck aktiviere das System die Warnblinkanlage, manövriere das Fahrzeug kontrolliert und in Abhängigkeit vom Verkehrsgeschehen an den rechten Straßenrand, wo es anschließend zum Stehen komme. Zusätzlich werde automatisch ein Notruf zur Einleitung der notwendigen medizinischen und verkehrstechnischen Hilfsmaßnahmen abgesetzt, um eine effiziente und bedarfsgerechte Notfallversorgung zu ermöglichen. Dieser basiert auf dem bereits serienmäßig erhältlichen erweiterten Notruf von BMW-Connected-Drive. In diesem Projekt sei die Basis für die Umfelderfassung, die auch für die hochautomatisierte Autobahnfahrt eingesetzt wird, gelegt worden.

Das hochautomatisiert fahrende Fahrzeug dient der Erforschung zukünftiger Assistenzfunktionen. Beispiele sind die im BMW i3 Concept vorgestellten Systeme Park- und Stauassistent. Aufgrund des hauptsächlichen Einsatzgebietes des i3 Concept besitzt das Fahrzeug zwei Fahrerassistenzsysteme, die das Fahren in urbanen Bereichen erleichtern - den Parkassistenten und den Stauassistenten. Der Parkassistent nimmt dem Fahrer den Einparkvorgang vollständig ab. Das Fahrzeug gibt selber Gas und bremst, und wechselt bei Bedarf beim mehrzügigen Einparken auch selbsttätig die Fahrtrichtung. Der Stauassistent dagegen entlastet den Fahrer in eintönigen Verkehrssituationen und erlaubt, im Verkehrsgeschehen mitzuschwimmen und entspannter durch den Stau zum Ziel zu kommen. Der Stauassistent hält den gewünschten Abstand zum Vorderfahrzeug und regelt im dichten Verkehr die Geschwindigkeit selbsttätig bis zum Stillstand - und lenkt dabei aktiv mit. Das Fahrzeug ist damit in der Lage, den Fahrer bis zu Geschwindigkeiten von 40 km/h bei der Spurhaltung zu unterstützen, sofern der Fahrer mindestens eine Hand am Lenkrad behält.

Die hochautomatisierten Fahrten auf der Autobahn sollen Erfahrungen im Umgang mit den Technologien zur Längs- und Querführung, aber vor allem auch hinsichtlich der Entwicklung von Handlungsstrategien, liefern. "Das Nächste, die wir unserem Prototyp beibringen wollen, sind der Umgang mit Baustellen und Autobahnkreuzen", verrät Nico Kämpchen. "Gerade bei Baustellen stellt sich uns noch die Frage, wie wir alle vielfältigen Formen zuverlässig erkennen, lokalisieren und die jeweils entsprechende Handlungsstrategie ableiten."
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