Wie das selbstfahrende System funktioniert
Die Bundesregierung hat kürzlich angekündigt, dass sie die Technologieentwicklung vorantreiben will und den Aufbau spezieller Infrastruktur auf Autobahnen plant. Bundesverkehrsminister Alexander Dobrindt kündigte an, dass der Abschnitt der Autobahn A9 von Berlin nach München so ausgebaut werden soll, dass autonome Autos die gesamte Strecke bequem zurücklegen können.
Glossar der Abkürzungen
АБС Antiblockiersystem. Ein System, das in Autos verwendet wird, um das Blockieren der Räder zu verhindern.
ACC Adaptive Geschwindigkeitsregelung. Ein Gerät, das einen angemessenen Sicherheitsabstand zwischen fahrenden Fahrzeugen einhält.
AD Automatisiertes Fahren. Automatisiertes Fahrsystem ist ein Begriff, der von Mercedes verwendet wird.
ADAS Fortschrittliches Fahrerassistenzsystem. Erweiterte Treiberunterstützung (z. B. Nvidia-Lösungen)
ASSK Fortschrittlicher intelligenter Tempomat. Radarbasierte adaptive Geschwindigkeitsregelung
AUG Automatisches Fahrzeugkontrollsystem. Automatisiertes Überwachungs- und Fahrsystem (z. B. auf einem Parkplatz)
DIV Unbemannte intelligente Autos. Intelligente Autos ohne Fahrer
ECS Elektronische Komponenten und Systeme. Allgemeiner Name für elektronische Geräte
IoT Internet der Dinge. Internet der Dinge
HIS Intelligente Transportsysteme. Intelligente Transportsysteme
LIDAR Lichterkennung und Bereichsanpassung. Ein Gerät, das ähnlich wie Radar funktioniert – es kombiniert einen Laser und ein Teleskop.
LKAS Spurhalteassistent. Spurhalteassistent
V2I Fahrzeug-Infrastruktur. Kommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur
V2V Fahrzeug zu Fahrzeug. Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation
Der Plan umfasst unter anderem die Schaffung einer Infrastruktur zur Unterstützung der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation; Hierfür wird eine Frequenz von 700 MHz zugeteilt.
Diese Informationen zeigen nicht nur, dass es Deutschland mit der Entwicklung ernst meint Fahrerlose Motorisierung. Ganz nebenbei wird dadurch verständlich, dass selbstfahrende Autos nicht nur die Fahrzeuge selbst sind, hochmoderne Maschinen vollgestopft mit Sensoren und Radargeräten, sondern auch ganze Verwaltungs-, Infrastruktur- und Kommunikationssysteme. Es hat keinen Sinn, ein Auto zu fahren.
Viele Daten
Der Betrieb eines Gassystems erfordert ein System von Sensoren und Prozessoren (1) zur Erkennung, Datenverarbeitung und schnellen Reaktion. All dies muss im Millisekundentakt parallel geschehen. Eine weitere Anforderung an die Geräte ist Zuverlässigkeit und hohe Empfindlichkeit.
Kameras beispielsweise müssen über eine hohe Auflösung verfügen, um feine Details erkennen zu können. Darüber hinaus muss alles langlebig und beständig gegen verschiedene Bedingungen, Temperaturen, Stöße und mögliche Stöße sein.
Eine unvermeidliche Folge der Einführung fahrerlose Autos ist die Nutzung der Big-Data-Technologie, also das Empfangen, Filtern, Auswerten und Aufteilen riesiger Datenmengen in kurzer Zeit. Darüber hinaus müssen Systeme sicher und resistent gegen Angriffe und Störungen von außen sein, die zu schweren Unfällen führen könnten.
Autos ohne Fahrer Sie fahren nur auf speziell präparierten Straßen. Unscharfe und unsichtbare Linien auf der Straße sind ausgeschlossen. Intelligente Kommunikationstechnologien – Fahrzeug-zu-Fahrzeug und Fahrzeug-zu-Infrastruktur, auch bekannt als V2V und V2I – ermöglichen den Informationsaustausch zwischen fahrenden Fahrzeugen und der Umgebung.
Hier sehen Wissenschaftler und Designer großes Potenzial für die Entwicklung autonomer Autos. V2V nutzt die 5,9-GHz-Frequenz, die auch im WLAN verwendet wird, im 75-MHz-Bereich mit einer Reichweite von 1000 m. Die V2I-Kommunikation ist deutlich komplexer und besteht aus mehr als nur der direkten Kommunikation mit Elementen der Straßeninfrastruktur.
Hierbei handelt es sich um eine umfassende Integration und Anpassung des Fahrzeugs an den Verkehr und die Interaktion mit dem gesamten Verkehrsleitsystem. Typischerweise ist ein selbstfahrendes Auto mit Kameras, Radargeräten und speziellen Sensoren ausgestattet, mit deren Hilfe es die Außenwelt „wahrnimmt“ und „fühlt“ (2).
Es ist mit detaillierten Karten ausgestattet, die genauer sind als die herkömmliche Autonavigation. GPS-Navigationssysteme in fahrerlosen Fahrzeugen müssen äußerst genau sein. Eine Genauigkeit von etwa einem Dutzend Zentimetern ist wichtig. Dadurch bleibt das Auto am Riemen haften.
1. Bau eines autonomen Autos
Die Welt der Sensoren und hochpräzisen Karten
Ein Sensorsystem ist dafür verantwortlich, dass das Auto selbst auf der Straße haftet. Außerdem befinden sich normalerweise zwei zusätzliche Radargeräte an den Seiten der vorderen Stoßstange, um andere Fahrzeuge zu erkennen, die sich von beiden Seiten der Kreuzung nähern. Vier oder mehr weitere Sensoren sind an den Ecken der Karosserie angebracht, um mögliche Hindernisse zu überwachen.
2. Was sieht und fühlt ein autonomes Auto?
Die Frontkamera mit 90-Grad-Blickwinkel erkennt Farben und liest so Ampeln und Verkehrsschilder. Abstandssensoren in Autos helfen Ihnen, den richtigen Abstand zu anderen Fahrzeugen auf der Straße einzuhalten.
Dank des Radars hält das Auto außerdem Abstand zu anderen Fahrzeugen. Wenn er im Umkreis von 30 Metern keine anderen Autos erkennt, kann er seine Geschwindigkeit erhöhen.
Andere Sensoren helfen dabei, das sogenannte zu beseitigen. Tote Winkel entlang der Route und Erkennung von Objekten in einer Entfernung, die mit der Länge von zwei Fußballfeldern in jede Richtung vergleichbar ist. Sicherheitstechnologien werden besonders auf stark befahrenen Straßen und Kreuzungen nützlich sein. Um das Fahrzeug zusätzlich vor Kollisionen zu schützen, wird seine Höchstgeschwindigkeit auf 40 km/h begrenzt.
W Fahrerloses Auto Das von Google geschaffene Herzstück und wichtigste Element des Designs ist der 64-strahlige Velodyne-Laser, der auf dem Dach des Fahrzeugs montiert ist. Das Gerät dreht sich sehr schnell, sodass das Fahrzeug ein 360-Grad-Bild um sich herum „sieht“.
Jede Sekunde werden 1,3 Millionen Punkte mit ihrer Entfernung und Bewegungsrichtung erfasst. Dadurch entsteht ein 3D-Modell der Welt, das das System mit hochauflösenden Karten vergleicht. Dadurch werden Routen erstellt, mit deren Hilfe das Auto Hindernissen ausweicht und Verkehrsregeln befolgt.
Darüber hinaus erhält das System Informationen von vier Radargeräten vor und hinter dem Fahrzeug, die die Position anderer Fahrzeuge und Objekte ermitteln, die unerwartet auf der Straße auftauchen könnten. Eine neben dem Rückspiegel angebrachte Kamera erkennt Lichter und Verkehrszeichen und überwacht kontinuierlich die Position des Fahrzeugs.
Ergänzt wird seine Arbeit durch ein Inertialsystem, das die Positionsverfolgung überall dort übernimmt, wo das GPS-Signal nicht ankommt – in Tunneln, zwischen hohen Gebäuden oder auf Parkplätzen. Zum Autofahren werden verwendet: Bilder, die bei der Erstellung einer Datenbank gesammelt und in Form von Google Street View angelegt wurden – das sind detaillierte Fotos von Stadtstraßen aus 48 Ländern.
Für ein sicheres Fahren und die von Google-Autos genutzte Route reicht das natürlich nicht aus (hauptsächlich in den Bundesstaaten Kalifornien und Nevada, wo das Fahren unter bestimmten Bedingungen erlaubt ist). Autos ohne Fahrer), bei Sonderfahrten vorab genau erfasst. Google-Autos basieren auf vier Ebenen visueller Daten.
Zwei davon sind hochpräzise Modelle des Geländes, auf dem sich das Fahrzeug bewegt. Der dritte enthält eine detaillierte Roadmap. Das vierte sind die Vergleichsdaten von festen Landschaftselementen mit beweglichen (3). Darüber hinaus gibt es Algorithmen, die aus der Verkehrspsychologie folgen und beispielsweise an einer kleinen Einfahrt signalisieren, dass man eine Kreuzung überqueren möchte.
Vielleicht erweist sich das vollautomatisierte Straßensystem der Zukunft ohne Menschen, die etwas verstehen müssen, als überflüssig, und die Fahrzeuge werden sich nach vorab festgelegten Regeln bewegen und streng durch Algorithmen beschrieben.
3. Wie das selbstfahrende Auto von Google seine Umgebung wahrnimmt
Automatisierungsstufen
Der Grad der Fahrzeugautomatisierung wird anhand von drei grundlegenden Kriterien beurteilt. Der erste betrifft die Fähigkeit des Systems, die Kontrolle über das Fahrzeug zu übernehmen, sowohl beim Vorwärtsfahren als auch beim Rangieren. Das zweite Kriterium betrifft den Insassen des Fahrzeugs und seine Fähigkeit, etwas anderes zu tun als das Fahrzeug zu bedienen.
Das dritte Kriterium betrifft das Verhalten des Autos selbst und seine Fähigkeit, das Geschehen auf der Straße zu „verstehen“. Die International Association of Automotive Engineers (SAE International) klassifiziert die Automatisierung des Straßenverkehrs in sechs Stufen.
Aus der Sicht Automatisierung Von 0 bis 2 ist der Hauptverantwortliche für das Fahren der menschliche Fahrer (4). Zu den fortschrittlichsten Lösungen auf diesem Niveau gehört die adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC), die von Bosch entwickelt wurde und zunehmend in Luxusautos zum Einsatz kommt.
Im Gegensatz zum herkömmlichen Tempomaten, bei dem der Fahrer ständig den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug überwachen muss, nimmt er dem Fahrer nur minimale Arbeit ab. Eine Reihe von Sensoren, Radargeräten und deren Schnittstellen untereinander und mit anderen Fahrzeugsystemen (einschließlich Antrieb, Bremsen) zwingen ein mit adaptiver Geschwindigkeitsregelung ausgestattetes Auto nicht nur dazu, eine festgelegte Geschwindigkeit, sondern auch einen Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten.
4. Automatisierungsgrade in Autos nach SAE und NHTSA
Das System bremst das Fahrzeug nach Bedarf ab wird alleine langsamer werdenum eine Kollision mit dem Heck des vorausfahrenden Fahrzeugs zu vermeiden. Wenn sich die Straßenverhältnisse stabilisieren, beschleunigt das Fahrzeug wieder auf die eingestellte Geschwindigkeit.
Das Gerät ist auf der Autobahn sehr nützlich und bietet ein viel höheres Maß an Sicherheit als herkömmliche Tempomaten, die bei falscher Verwendung sehr gefährlich sein können. Eine weitere fortschrittliche Lösung, die auf dieser Ebene zum Einsatz kommt, ist LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist), ein aktives System, das die Fahrsicherheit verbessern soll, indem es vor unbeabsichtigtem Verlassen der Spur warnt.
Es basiert auf einer Bildanalyse – eine an einen Computer angeschlossene Kamera überwacht Spurbegrenzungsschilder und warnt den Fahrer im Zusammenspiel mit verschiedenen Sensoren (z. B. durch Vibration des Sitzes) vor einem Spurwechsel, ohne den Blinker einzuschalten.
Auf höheren Automatisierungsstufen von 3 bis 5 werden nach und nach weitere Lösungen eingeführt. Level 3 wird als „bedingte Automatisierung“ bezeichnet. Das Fahrzeug erwirbt dann Wissen, das heißt, es sammelt Daten über die Umgebung.
Die geschätzte erforderliche Reaktionszeit des menschlichen Fahrers erhöht sich bei dieser Variante auf mehrere Sekunden, während sie bei niedrigeren Stufen nur eine Sekunde betrug. Das Bordsystem treibt das Auto selbst an und benachrichtigt die Person nur bei Bedarf über den erforderlichen Eingriff.
Letzterer kann jedoch auch etwas ganz anderes tun, etwa lesen oder einen Film schauen, und ist nur dann fahrbereit, wenn es nötig ist. Auf den Stufen 4 und 5 erhöht sich die erwartete menschliche Reaktionszeit auf mehrere Minuten, da das Fahrzeug die Fähigkeit erlangt, auf der gesamten Straße selbstständig zu reagieren.
Dann verliert die Person möglicherweise völlig das Interesse am Fahren und schläft beispielsweise ein. Die vorgestellte SAE-Klassifizierung ist zugleich eine Art Blaupause für die Fahrzeugautomatisierung. Nicht der einzige. Die American Highway Traffic Safety Agency (NHTSA) verwendet fünf Stufen, von vollständig vom Menschen abhängig – 0 bis vollständig automatisiert – 4.
