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Kategorie: Connected

06.10.2010
ConnectedDrive: Fahrerassistenz der Zukunft – mein Schutzengel fährt mit.
Innovationstage Connected Drive meets Efficient Dynamics - Teil 3

 

Dank der Errungenschaften um die aktive und passive Sicherheit der Fahrzeuge ist die Zahl der Verkehrstoten weiter rückläufig. In Deutschland konnte die Anzahl von 2008 auf 2009 um weitere 7,3 Prozent reduziert werden. Jeder dieser Unfälle ist immer noch ein Unfall zu viel, deshalb arbeiten die Ingenieure der BMW Group auch weiterhin an ausgefeilten Sicherheitssystemen.

Inhalt.

1. Infotainment, Navigation und Personalisierung – komfortabel und gut informiert ans Ziel.

2. Fahrerassistenz der Zukunft – mein Schutzengel fährt mit.

    2.1 Active PDC.
    Ausparken aus einer engen Lücke, den Blick nach hinten gerichtet und vorne wird es eng – Active PDC schützt vor „Parkremplern“.
    2.2 Remote Controlled Parking.
    In Zukunft müssen Sie Ihr Auto nur noch vor der Garage abstellen. Ein- und Ausparken übernimmt das Fahrzeug ferngesteuert.
    2.3 Präventive Fußgängerschutzsysteme.
    Nur ganz kurz nach links geschaut und von rechts kommt ein Fußgänger auf die Straße? In diesen Fällen können präventive Fußgängerschutzsysteme mit Warnungen und Bremsmanövern Leben retten.
    2.4 Aktive Gefahrenbremsung.
    Falls die Bremslichter des Vorderfahrzeugs einmal zu schnell nahe kommen, greift die Aktive Gefahrenbremsung automatisch und unfallvermeidend ein – auch bei höheren Geschwindigkeiten.
    2.5 Lateral Collision Avoidance.
    Mehrere Spuren, dichter Verkehr. Das Fahrzeug nebenan weicht einem Fahrradfahrer aus. Die Lateral Collision Avoidance reagiert und zeigt Ihnen die optimale Spurwahl.
    2.6 Stau- und Kolonnenassistent.
    Die Aktive Geschwindigkeitsregelung kann erweitert um den Stau- und Kolonnenassistenten auch in der Kurve beim Spurhalten unterstützen.
    2.7 Nothalteassistent.
    Herzinfarkt auf der Autobahn – das Auto übernimmt, lenkt mit Rücksicht auf andere Verkehrsteilnehmer sicher auf den Standstreifen und holt Hilfe.

3. Connected Drive für Efficient Dynamics – mehr Effizienz und Dynamik durch Vernetzung.

 

2.1 Active PDC.

Mit Active PDC (Park Distance Control) vollzieht sich der Wandel der Park Distance Control von einem rein informierenden und warnenden System hin zu einem regelnden, und damit aktiv arbeitenden System. PDC ist schon heute nicht mehr aus dem Einparkvorgang wegzudenken, noch mehr Schutz vor so genannten Parkremplern bietet die Erweiterung dieses Systems: Active PDC. über ein dreistufiges Eingriffsszenario ermöglicht Active PDC durch eine Regelung der Geschwindigkeit sowie situationsabhängige und adaptive Bremseingriffe bis hin zum Stillstand einen souveränen und komfortablen Einparkvorgang vor allem in unübersichtlichen Park- oder Rangiersituationen – ohne lästige Bagatellschäden.

    „Im Gegensatz zum Garagenparker, der lenkt oder auch mal Gas gibt, wenn die Schwelle einer Duplexgarage zu überfahren ist, unterstützt Active PDC den Einparkvorgang durch Signale und durch Verzögerungsmomente. Gas geben und lenken muss der Fahrer selbst – die Fahraufgabe bleibt stets bei ihm.“
    Christian Reuter, Projektleiter

Active PDC Der Einparkvorgang mit Active PDC.

Entwicklungsprojekt Active PDC

Sobald der Fahrer den Einparkvorgang beginnt, erhält er zunächst die gewohnte optische und akustische Rückmeldung über den verbleibenden Abstand nach vorne und hinten. Für eine bessere Erfassung der Situation um das Fahrzeug herum werden die vier Ultraschallsensoren im Front- und Heckbereich des Fahrzeugs von den seitlichen Sensoren des Parkassistenten im neuen BMW 5er unterstützt. Während des Einparkens begrenzt Active PDC die Geschwindigkeit auf fünf km/h. Taucht ein näherkommendes Hindernis im spezifisch definierten Erfassungsbereich der Sensoren auf, reduziert das System die Geschwindigkeit komfortabel auf bis zu ein km/h bei einer Annäherung. Besteht die akute Gefahr einer Kollision, da sich das Fahrzeug trotz durchgängigem Warnton der PDC weiter bewegt, bremst das Fahrzeug schließlich bewusst abrupt bis zum Stillstand, um den Fahrer auch haptisch vor der drohenden Kollision zu warnen und ihr gleichzeitig vorzubeugen. Bei dieser Bremsung für Hindernisse im „Fahrschlauch“ berücksichtigt das System auch Fahrtrichtung und Lenkwinkel. Außerdem wird das Bremssystem vorkonditioniert, um Latenzzeiten im Falle einer Bremsung weiter zu verkürzen. Der Fahrer hat jederzeit die Möglichkeit, die Funktion durch Bremse oder Gas zu übersteuern oder zu verstärken, ohne sie dadurch zu deaktivieren.

    „Gerade beim rückwärts Ausparken mit starkem Lenkeinschlag schwenkt das Fahrzeug vorne sehr weit aus, der Fahrer schaut dabei vor allem aber nach hinten. Hier unterstützt Active PDC bei der überwachung des vorderen Bereichs und der Fahrer kann sich auf den hinteren Bereich konzentrieren.“
    Christian Reuter, Projektleiter Active PDC

Im Forschungsprototyp ist der Bereich, ab dem die Warnbremsung eingreift, momentan noch kongruent mit dem rot dargestellten Bereich der PDC-Anzeige. Dieser soll aber noch weiter verringert werden. Schließlich soll die Warnbremsung beim Kunden wirklich erst im letzten Moment greifen.

 

2.2 Remote Controlled Parking.

Vorentwicklungsprojekt Remote Controlled Parking

Wird der Fahrer durch den Parkassistenten im neuen BMW 5er bereits beim Einparken in seitliche Parklücken unterstützt, könnte er dies mit Remote Controlled Parking bei frontal befahrbaren Stellplätzen vollständig dem Fahrzeug überlassen – und muss dabei nicht einmal im Fahrzeug sitzen. Die Funktion Remote Controlled Parking – auch als „Garagenparker“ bekannt – haben die Entwickler der BMW Group nach der ersten Präsentation 2006 konsequent weiterentwickelt. Wie weit sie in der Entwicklung von seriennahen, automatisierten Fahrfunktionen bereits sind, zeigt der neue Prototyp, der ohne Reflektor in jede – auch unbekannte – Garage einparken kann.

Um das Fahrzeug in einer engen Garage oder einem anderen geschlossenen Parkplatz abzustellen, steigt der Fahrer aus dem Fahrzeug aus und startet über seinen Fahrzeugschlüssel den automatischen Einparkvorgang. Der Garagenparker übernimmt ab da die Steuerung der Antriebs-, Brems- und Lenkfunktionen und manövriert das Fahrzeug selbsttätig in die enge Garage hinein – und auch wieder aus ihr heraus. So bleiben dem Fahrer unkomfortables Ein- und Aussteigen in engen Garagen und eventuell beschädigte Türen erspart.

Aktiviert wird der Parkvorgang über eine bestimmte Tastensequenz in einer definierten Zeit. Der Fahrer muss sich dabei in unmittelbarer Nähe zum Fahrzeug aufhalten. Mit der Aktivierung erfolgt auch die Verriegelung des Fahrzeugs, die Parkhilfe und das Abblendlicht werden eingeschaltet, die Außenspiegel angeklappt. Letzteres dient auch als Rückmeldung an den Fahrer: „Fahrzeug einparkbereit.“ Mit einem permanenten Druck auf die Schlüsseltaste heißt es dann:

„RCP, übernehmen Sie.“

Vorentwicklungsprojekt Remote Controlled Parking

Im Gegensatz zum bisherigen Versuchsaufbau mit Kamera und Reflektor nutzt der aktuelle Prototyp die bereits vorhandene Sensorik im Fahrzeug: Geleitet von den sechs Ultraschallsensoren der Park Distance Control und des Parkassistenten tastet sich das Fahrzeug mit ungefähr zwei km/h langsam vorwärts in die Garage hinein und richtet sich parallel und mittig zu den begrenzenden Wänden aus. Dazu nimmt der Elektromotor des Lenksystems bei Bedarf Kurskorrekturen vor. Die Rechnereinheit des Garagenparkers steuert zudem auch die Auto Start Stop Funktion des Motors, die Gangwahl des Automatikgetriebes und die Bremsanlage.

Taucht ein Hindernis auf, veranlassen die Sensoren einen automatischen Stopp, die Warnblinkanlage wird aktiviert, um dem Fahrer anzuzeigen, dass ein Nothalt erfolgt ist. Steht nichts im Weg, beendet das Fahrzeug den Einparkvorgang: Es bremst in den Stillstand, wechselt in die Fahrstufe „P“ und schaltet so in einen sicheren Zustand. Um das Fahrzeug ausparken zu lassen, startet der Fahrer den Vorgang über die gleiche Tastenkombination wie beim Einparken. Das Fahrzeug parkt dann eigenständig rückwärts aus. Auch hier überwachen die Sensoren den Bereich um das Fahrzeug auf Hindernisse und der Fahrer muss wieder so nahe an der Garage stehen, dass er den gesamten Vorgang überblicken kann.

    „Die Herausforderung in der Entwicklung des Garagenparkers lag darin, den Vorgang des Einparkens an die unterschiedlichsten Gegebenheiten anzupassen. Denn hat der Fahrer Regale oder Holzstapel in der Garage stehen, muss das Fahrzeug den Weg ebenso zuverlässig finden, wie in einer Duplexgarage oder Tiefgarage mit glatten Wänden.“ Patrick Matters, Projektleiter Remote Controlled Parking

Sicherheit geht vor.

Vorentwicklungsprojekt Remote Controlled Parking

Gerade Sicherheitsaspekte stehen bei dem Prototyp im Vordergrund. Während des gesamten Ein- und Ausfahrvorgangs muss die letzte Taste der Tastenkombination gedrückt bleiben – wird sie losgelassen, stoppt der Wagen sofort. Wenn der Fahrer nach der Ausfahrt die Fahrertür nicht innerhalb einer definierten Zeitspanne öffnet, stellt das System automatisch den Motor ab und verriegelt das Fahrzeug wieder. Auch die Wegstrecke, die das Fahrzeug automatisch zurücklegen „darf“, ist in Abhängigkeit zur Fahrzeuglänge auf einige Meter (beim BMW 5er Prototyp auf maximal sieben Meter) beschränkt. Bevor der Garagenparker jedoch in Serie gehen kann, ist vor allem die rechtliche Situation um den autonomen Fahrzeugbetrieb zu klären. Bisher ist es nämlich in vielen Ländern nicht erlaubt, den Motor von außerhalb des Fahrzeugs zu starten oder das Fahrzeug zu bewegen, wenn der Fahrer nicht hinter dem Steuer sitzt.

Remote Controlled Parking

Vorentwicklungsprojekt Remote Controlled Parking
Vorentwicklungsprojekt Remote Controlled Parking
Vorentwicklungsprojekt Remote Controlled Parking
Vorentwicklungsprojekt Remote Controlled Parking
 

 

2.3 Präventive Fußgängerschutzsysteme.

Entwicklungsprojekt präventiver Fußgängerschutz

Entwicklungsprojekt präventiver Fußgängerschutz

 

Der beste Schutz vor einem Unfall, den der Automobilhersteller dem Fahrer mit auf den Weg geben kann, ist die aktive Sicherheit seines Autos. Weniger als zwei Prozent der Unfälle passieren aufgrund von technischen Problemen wie Reifenschäden. Der weitaus größere Unfallanteil liegt in menschlichem Fehlverhalten begründet. Es gilt also, den Fahrer bei seiner Fahraufgabe gezielt zu unterstützen, um Unfälle schon im Ansatz zu verhindern. Die Anzahl der tödlichen Unfälle geht in vielen Ländern seit Jahren zurück – und das, obwohl zunehmend mehr Fahrzeuge öfter und länger auf den Straßen unterwegs sind. Dies ist neben der passiven Sicherheit (Sicherheitsgurte, Airbags) auch und gerade Systemen der aktiven Sicherheit (Fahrwerkregel-, Fahrerassistenzsysteme) zu verdanken. Vor allem den schwächsten Teilnehmern im Straßenverkehr – den Fußgängern – muss besonderes Augenmerk gelten.

Da Unfälle mit Fußgängerbeteiligung häufig nachts oder in der Dämmerung geschehen, hat die BMW Group das Nachtsichtsystem BMW Night Vision 2008 um die Funktion einer Fußgängererkennung mit Warnung erweitert. Ein zweiter Unfallschwerpunkt mit Fußgängern liegt tagsüber in der Stadt, in der sich Autos und Fußgänger im dichten Straßenverkehr begegnen. Auch für dieses hochkomplexe Gefährdungsszenario entwickelt die BMW Group ein präventives Fußgängerschutzsystem, das Unfallfolgen mindert oder im Idealfall Unfälle gänzlich vermeidet.

    „In der Nacht auf der Landstraße bewegen sich einzelne Fußgänger meist am Fahrbahnrand und vorwiegend geradlinig. BMW Night Vision kann sie so gut erfassen. Eine Erkennung tagsüber in der Stadt muss einen hochdynamischen Fußgängerverkehr verarbeiten können. Deshalb haben wir bewusst unterschiedliche Systemauslegungen entwickelt, die die Gegebenheiten innerhalb der unterschiedlichen Kontexte bestmöglich adressieren.“
    Christian Gruber, Leiter Konzepte Integrale und Aktive Sicherheit

 

2.3.1 Kamerabasierter Fußgängerschutz.

Das Vorentwicklungsprojekt „Präventiver Fußgängerschutz“ ist darauf ausgelegt, gerade im Stadtbereich mögliche Kollisionen mit Fußgängern zu verhindern bzw. die Unfallfolgen zu mindern.

    „Bei der Entwicklung ist uns wichtig, eine Funktion zu entwickeln, die möglichst den ganzen Geschwindigkeitsbereich in der Stadt abdeckt. Deshalb legen wir derzeit das System auf bis zu 60 km/h aus.“
    Alexandra Vogt, Projektleiterin Kamerabasierter Fußgängerschutz

Das System erkennt eine drohende Kollision mit einem Fußgänger, warnt den Fahrer frühzeitig und leitet bei einer durch den Fahrer unvermeidbaren Kollision eine automatische Gefahrenbremsung ein, um dem Fahrzeug möglichst viel Bewegungsenergie zu nehmen. Fährt ein Fahrzeug beispielsweise nur noch mit 40 km/h statt mit 60 km/h gegen ein Hindernis, verringert sich die kinetische Energie um über 50 Prozent. Damit wird klar, dass eine Geschwindigkeitsreduzierung schon um wenige km/h eine signifikant geringere Verletzungsschwere im Falle eines Unfalls zwischen PKW und Fußgänger bedeutet.

Das Funktionsprinzip.

Entwicklungsprojekt kamerabasierter präventiver Fußgängerschutz

Im Prototyp erfolgt die Erkennung des Fußgängers über eine Kamera. Diese Kamera ermöglicht gleichzeitig weitere Fahrerassistenzfunktionen wie die Erkennung von Verkehrsschildern, die Auffahrwarnung und die Spurverlassenswarnung. Dieses Konzept ist wirtschaftlich attraktiv und ermöglicht damit eine schnellere Marktdurchdringung speziell in unteren Fahrzeugsegmenten. Parallel zu bildverarbeitenden Systemen werden auch andere Sensorkonzepte und Sensorkombinationen untersucht.

Das Funktionsprinzip des kamerabasierten Fußgängerschutzes basiert auf einem Erkennungs- und Warnalgorithmus, der aus den Bildsequenzen und den Fahrzeugdaten einen möglichen Fußgängerunfall ermittelt. Wird eine Situation vom System als kritisch bewertet, erfolgt ein zweistufiges Warnkonzept. Die erste Stufe stellt die Akutwarnung dar, welche den Fahrer ähnlich wie bei BMW Night Vision optisch und akustisch auf eine potentielle Gefahrensituation hinweist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Fußgänger so weit vom Fahrzeug entfernt, dass der Fahrer die Kollision durch Ausweichen oder Bremsen selbst verhindern könnte. Parallel zur Warnung wird die Bremsanlage vorkonditioniert, um schneller und stärker eine Verzögerung aufzubauen. Mit diesen Maßnahmen erhält der Fahrer gleichzeitig zur Warnung eine gezielte Unterstützung, um wirkungsvoll reagieren zu können. Wenn der Fahrer nicht mehr die Möglichkeit hat, den Unfall durch eine Eigenreaktion zu vermeiden, greift die zweite Stufe des Systems: das automatische Anbremsen. Die Bremsung kann vom Fahrer noch zusätzlich unterstützt werden, was die Verzögerung nochmals verstärkt und damit die Fahrzeugenergie weiter reduziert.

Entwicklungsprojekt kamerabasierter präventiver Fußgängerschutz

Ebenso wie er die Wirkung des Systems unterstützen kann, hat der Fahrer jederzeit auch die Möglichkeit, die automatische Gefahrenbremsung durch eine Lenkbewegung oder durch Beschleunigen zu übersteuern und damit abzubrechen.

Die besondere Herausforderung bei der Entwicklung eines solchen Systems liegt in der hohen Dynamik des Fußgängers. Es ist extrem schwierig, verlässlich vorhersagen, wie sich ein Fußgänger genau verhalten wird. Das System muss die Entscheidung für eine größtmögliche Wirksamkeit zu einem Zeitpunkt fällen, an dem der Fußgänger noch die Möglichkeit hat, sich selbst aus dem Gefahrenbereich zu entfernen. Aus diesem Grund muss eine automatische Gefahrenbremsung möglichst spät erfolgen, damit ungerechtfertigte Auslösungen ausgeschlossen werden können. Trotz der kurzen Wirkdauer einer Gefahrenbremsung von nur bis zu 600 Millisekunden kann dennoch eine nennenswerte und unter bestimmten Umständen lebensrettende Reduktion der Kollisionsgeschwindigkeit erreicht werden. Eine Warnung zur Steigerung der Fahreraufmerksamkeit setzt deutlich früher an. Situationsangemessen wird der Fahrer dadurch in die Lage versetzt, durch Bremsen oder Ausweichen den Unfall mit dem Fußgänger eigenständig zu vermeiden.

Konsequente Weiterentwicklung.

Entwicklungsprojekt kamerabasierter präventiver Fußgängerschutz

Das Thema ist nicht neu: Bereits seit mehreren Jahren forscht die BMW Group konsequent im Hinblick auf aktive Sicherheitssysteme und entwickelt diese. Von reinen Warnungen (BMW Night Vision mit Fußgängererkennung) über vorbereitende (Adaptive Brake Assistant), unterstützende (Dynamische Bremsen Control) bis hin zu aktiven Eingriffen in den Fahrbetrieb (Dynamic Stability Control oder Auffahrwarnung mit Anbremsfunktion) entwickeln die Ingenieure die Systeme gezielt weiter, um die Sicherheit stetig zu erhöhen. Wurde früher lediglich gewarnt, verfügt die radargestützte Auffahrwarnung mit Anbremsfunktion des neuen BMW 5er bereits über ein dreistufiges Warn- und Eingriffszenario. So warnt die Funktion zunächst rein optisch, bevor eine optische und akustische Akutwarnung bei gleichzeitiger Vorkonditionierung des Bremssystems ausgegeben werden und das Fahrzeug schließlich automatisch verzögert. Doch nicht nur die Eingriffsszenarien erweitern sich, auch immer mehr Kontexte können über die Systeme adressiert werden. Während die Auffahrwarnung mit Anbremsfunktion vor allem drohende Kollisionen mit anderen Fahrzeugen im höheren Geschwindigkeitsbereich adressiert, erweitert der präventive Fußgängerschutz den Wirkbereich aktiver Maßnahmen mit Bremsfunktion auf Fußgänger im Stadtbereich. BMW Night Vision adressiert präventiven Fußgängerschutz für Kontexte außerorts und nachts. Zukünftig könnten transponderbasierte Systeme wie AMULETT/Ko-TAG die momentanen Grenzen des aktiven Fußgängerschutzes (z. B. bei Sichtverdeckung) noch deutlich ausweiten.

Kamerabasierter Fußgängerschutz

Entwicklungsprojekt kamerabasierter präventiver Fußgängerschutz
Entwicklungsprojekt kamerabasierter präventiver Fußgängerschutz
Entwicklungsprojekt kamerabasierter präventiver Fußgängerschutz
Entwicklungsprojekt kamerabasierter präventiver Fußgängerschutz
Entwicklungsprojekt kamerabasierter präventiver Fußgängerschutz
Entwicklungsprojekt kamerabasierter präventiver Fußgängerschutz

 

2.3.2 AMULETT

Parallel zu Maßnahmen des konventionellen Fußgängerschutzes, die die Folgen einer Kollision mindern sollen, forscht die BMW Group zusätzlich intensiv an präventiven Maßnahmen, die den Kontakt zwischen Fußgänger und Fahrzeug von vornherein verhindern. Dabei kommt hochsensible Sensorik zum Einsatz, die zuverlässig ermitteln kann, ob es zu einem Aufprall kommt oder nicht. Neben kamerabasierten Systemen zum präventiven Fußgängerschutz erforscht die BMW Group im Rahmen von AMULETT und Ko-TAG auch transponderbasierte Systeme.

AMULETT – Funktechnologie für mehr Sicherheit im Straßenverkehr.

Forschungsprojekt AMULETT - Car-2-X-Kommunikation für den Fußgängerschutz

Forschungsprojekt AMULETT - Car-2-X-Kommunikation für den Fußgängerschutz

 

Das Forschungsprojekt AMULETT („Aktive mobile Unfallvermeidung und Unfallfolgenminderung durch kooperative Erfassungs- und Trackingtechnologie“) zeigte eine Möglichkeit der so genannten Car-2-X-Kommunikation, um die Fußgängersicherheit zu erhöhen. Hier kommuniziert das Fahrzeug mit einem Funktransponder, den ein Fußgänger oder Radfahrer zu seinem Schutz bei sich trägt.

Im Detail funktioniert AMULETT wie folgt: Auf den Abfrageimpuls des Fahrzeugs hin sendet der Transponder eine Identifikationsnachricht. Durch die Auswertung dieser Antwort durch das Fahrzeug können der Abstand und der Winkel zum Transponder sowie die Art des Verkehrsteilnehmers bestimmt werden. Die elektromagnetischen Wellen des antwortenden Transponders werden vom Versuchsfahrzeug durch ein Mehrfachantennensystem hinter der Frontscheibe bei einer Frequenz von 2,4 GHz ausgewertet. Eine Signalverarbeitungseinheit bestimmt Einfallrichtung und Identifikation. Aus der Signallaufzeit zwischen Abfrageimpuls des Fahrzeugs und Antwort des Transponders berechnet das System die Entfernung vom Fußgänger zum Fahrzeug – ähnlich wie bei einem Echolot. Die Ortung funktioniert im Freifeld bis zu einem Abstand von weit über 100 Metern, bei Verdeckung in einem Radius von mindestens 20 Metern. Selbst ohne direkten Sichtkontakt erhält der Fahrer so frühzeitig die Information, dass sich beispielsweise hinter einem parkenden Fahrzeug ein Fußgänger in Straßennähe befindet, der sich schnell auf die Straße zu bewegt. Entsprechend kann der Fahrer sich auf die Situation einstellen und frühzeitig auf die Situation reagieren.

Forschungsprojekt AMULETT - Car-2-X-Kommunikation für den Fußgängerschutz

Ermittelt das System aus den Informationen eine drohende Kollision, wird der Fahrer zunächst optisch sowohl über das Head-Up-Display als auch im Central Information Display gewarnt. Reagiert er nicht bzw. nicht rechtzeitig, wird nach mehreren Warnstufen in letzter Konsequenz eine automatische Gefahrenbremsung eingeleitet, um eine Kollision zu verhindern. Der Fahrer hat dabei stets die Möglichkeit, das Gefahrenbremsmanöver zu übersteuern und „Herr“ über sein Fahrzeug zu bleiben. Interveniert er beispielsweise durch einen Lenkimpuls, um auszuweichen, löst sich die Bremse automatisch, um den Fahrer in seiner Manövrierentscheidung nicht einzuschränken.

Ko-TAG – konsequent weitergedacht.

Im Verbundprojekt Ko-TAG entwickelt die BMW Group die Ergebnisse von AMULETT innerhalb der Forschungsinitiative „Ko-FAS – Kooperative Fahrzeugsicherheit“ (mehr Informationen unter www.ko-fas.de) konsequent weiter. Gemeinsam mit 18 Partnern, darunter weitere namhafte Fahrzeughersteller und -zulieferer, Universitäten und Hochschulen sowie Forschungseinrichtungen aus ganz Deutschland arbeitet die BMW Group hierbei daran, die Verkehrssicherheit signifikant zu steigern und dadurch die Zahl von Verkehrsunfällen und Verkehrstoten deutlich zu reduzieren.

Forschungsprojekt AMULETT - Car-2-X-Kommunikation für den Fußgängerschutz

Ko-TAG beschäftigt sich diesbezüglich insbesondere damit, die kooperative Sensorik aus AMULETT weiterzuentwickeln. So soll zum einen durch ein geeignetes Protokoll die Funktionsfähigkeit in komplexen Szenarien sichergestellt werden, zum anderen die Miniaturisierung und Industrialisierung des Transponders vorangetrieben werden. Die Anlehnung an gängige Standards im Bereich der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation stellt dabei einen wichtigen Schritt dar. War ein Transponder zu Beginn von AMULETT noch beinahe so groß wie eine Schultasche, ist die überarbeitete Version momentan lediglich so groß wie eine kleine Zigarrenkiste. In Zukunft sollen die Transponder weiter schrumpfen und vielleicht bald in einen Gehstock oder eine Schultasche integrierbar sein.

Neben dem Fußgängerschutz wird im Projekt Ko-TAG der Einsatz der Transponder für den Einsatz von Fahrzeug zu Fahrzeug untersucht. Dabei wird die Transpondertechnologie in Fahrzeuge integriert, um durch die Kombination aus Datenübertragung und Ortung Unfälle zu vermeiden. Ebenso adressieren die Entwickler im Rahmen von Ko-TAG zahlreiche Sondersituationen, so dass ein Fahrzeug nur dann Aktionen auslöst, wenn wirklich die Gefahr einer Kollision besteht.

Forschungsprojekt AMULETT - Car-2-X-Kommunikation für den Fußgängerschutz

Obwohl die vom Transponder übermittelten Daten keinerlei Personenbezug haben, achtet die BMW Group sehr darauf, jegliche Identifizierung bzw. Zuordnung eines Transponders zu seinem Träger zu verhindern. Deshalb wird der vom Transponder gesendete Code regelmäßig gewechselt. Zudem ist sichergestellt, dass das System außerhalb des Fahrzeugs nicht funktioniert, um möglichem Missbrauch vorzubeugen. Damit ist die Anonymität des Nutzers jederzeit gewährleistet und die gesetzlichen Bestimmungen des Datenschutzes werden eingehalten, ohne dabei die Prädiktion der Sensordaten zu gefährden.

Fußgängerschutzforschung bei der BMW Group.

Bei Ko-TAG beschäftigen sich die Entwickler der BMW Group Erforschung nicht nur mit dem technischen System. Eine Detailanalyse von dokumentierten Fußgängerunfällen erlaubt eine Systemauslegung, die auf das reale Unfallgeschehen ausgelegt ist. Durch die Kenntnis von Unfallhergängen und typischen Bewegungsmustern von Fußgängern können Eingriffszeitpunkte optimiert und damit die Wirksamkeit der Systeme im Straßenverkehr maximiert werden.

Forschungsprojekt AMULETT - Car-2-X-Kommunikation für den Fußgängerschutz  Forschungsprojekt AMULETT - Car-2-X-Kommunikation für den Fußgängerschutz

Bevor der transponderbasierte Fußgängerschutz in Serie gehen kann, gilt es für Entwickler der BMW Group, neben den Forschungsarbeiten am System selbst, weiteren, kontextuellen Herausforderungen zu begegnen. Damit der Transponder seine Daten senden kann, muss stets eine zuverlässige Stromversorgung sichergestellt sein. Zudem ist dafür ein freies Frequenzband erforderlich, auf dem die Informationen sicher und störungsfrei gesendet werden können. Momentan sind jedoch alle Frequenzbänder besetzt und selbst zukünftig ist für derartige Sicherheitsfunktionen kaum Platz vorgesehen. Zudem kann ein Transponder momentan nur demjenigen Schutz bieten, der ihn auch bei sich trägt. Das erklärte Ziel ist daher, Integrationsmöglichkeiten zu finden, die eine möglichst breite Transponderverteilung ermöglichen – in Mobiltelefonen beispielsweise. Damit lässt sich eine schnelle und hohe Durchdringung der Technologie erreichen. Weiterhin ist es möglich, besonders gefährdete Verkehrsteilnehmer gezielt auszurüsten, z. B. Schulkinder durch Integration in den Schulranzen oder Sportler durch Integration in Joggingschuhe. Die Entwickler der BMW Group arbeiten bereits heute intensiv an verschiedenen Lösungsszenarien, denn langfristig gesehen ist der transponderbasierte Fußgängerschutz eine sehr einfache und vor allem effektive Maßnahme zur Unfallvermeidung.

 

2.4 Aktive Gefahrenbremsung

Forschungsprojekt Aktive Gefahrenbremsung

    „Schon eine Zehntelsekunde, die ein Fahrzeug früher vor einem unerwarteten Hindernis bremst, kann Unfälle vermeiden.“
    Dr. Peter Zahn, Projektleiter aktive Gefahrenbremsung

Oft entscheiden Sekundenbruchteile, ob eine Kollision durch eine Vollbremsung zu vermeiden ist oder nicht. Diese minimalen Zeitspannen soll die aktive Gefahrenbremsung, ein Forschungsprojekt der BMW Group Forschung und Technik zur Vermeidung von Auffahrunfällen, zukunftig maximal ausnutzen. Heute bereits kann die Auffahrwarnung drohende Unfälle im Vorfeld erkennen, den Fahrer somit rechtzeitig warnen, die Bremse vorkonditionieren und im neuen BMW 5er auch anbremsen. Die aktive Gefahrenbremsung geht darüber hinaus und leitet – falls erforderlich – einen autonomen Bremsvorgang ein. Im Forschungsprototyp ist es momentan bei Differenzgeschwindigkeiten von 80-130 km/h möglich, sogar unfallvermeidend, nicht nur unfallfolgenmindernd, zu bremsen. Auch stehende Fahrzeuge können von dem System erkannt werden. An der Erkennung von Motorrädern wird gearbeitet.

Forschungsprojekt Aktive Gefahrenbremsung

Basis für die erfolgreiche Vermeidung eines Auffahrunfalls ist eine exakte und in Echtzeit ablaufende Interpretation von Verkehrssituationen. Erst wenn die Gesamtsituation von Fahrer und Fahrzeug bekannt ist, kann die Gefahrenbremsung die richtige Bremsstrategie einleiten. Dies stellt sehr hohe Anforderungen an die Sensorik, muss diese doch auf Basis einzelner Daten ein Gesamtbild erstellen und daraus ableiten, ob tatsächlich eine Kollision droht oder der Fahrer beispielsweise lediglich zum überholen ansetzt.

Sensordatenfusion ermöglicht ein vollständiges Bild.

Für eine möglichst genaue Situationsaufnahme erfassen die Sensoren nicht nur Abstand und Geschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug, sondern ermitteln auch überlappungen, Beschleunigungsdifferenzen und Zeitreserven zu allen in der Situation relevanten Fahrzeugen im Erfassungsbereich. Sie überwachen das gesamte Umfeld des eigenen Fahrzeugs einschließlich der Leitplanken und der Randbebauung, um zu prüfen, ob alternativ ein Ausweichmanöver möglich ist. Im aktuellen Prototyp vermessen Laserscanner und Radarsensoren bis zu ca. 160 Meter nach vorne sowie bis zu 20 Meter zur Seite Umgebungsfahrzeuge und Hindernisse. Weitere Radarsensoren übernehmen die überwachung des Rückraums bis zu ca. 150 Meter. So kann der Einsatz unterschiedlicher Sensortechnologien erforscht und verglichen werden. Auch Fahrzeugdaten wie der Lenkwinkel und Fahrereingaben wie das Setzen des Blinkers gehen in die Berechnungen zur Bewertung der Fahrsituation mit ein. Zusätzlich können Informationen aus der Spurerfassung und zum Aufmerksamkeitszustand des Fahrers die Interpretation der Fahrsituation weiter ergänzen und in die Reaktionsstrategie mit eingebunden werden.

    „Mit der hochauflösenden Sensorik und leistungsfähigen Algorithmen erreichen wir, dass das System in unkritischen Situationen den Fahrer in keiner Weise behindert oder bevormundet, sondern nur in den gefährlichen Auffahrsituationen angepasst und kollisionsvermeidend bremst.“
    Dr. Peter Zahn

Situationsgerecht angepasst – die Warnszenarien.

Forschungsprojekt Aktive Gefahrenbremsung

Um der Vielfalt von Verkehrsszenarien optimal begegnen zu können, erarbeiten die Spezialisten der BMW Group Forschung und Technik situationsgerechte Strategien für eine schnelle und angepasste Reaktion. Ist das Entstehen einer kritischen Fahrsituation absehbar, weist das Fahrzeug den Fahrer zunächst rechtzeitig vor dem letztmöglichen Bremszeitpunkt auf die bevorstehende Gefahrensituation hin. Das Warnsignal – beispielsweise im Head-Up-Display, aber auch akustisch oder haptisch – ermöglicht dem Fahrer zunächst selbst zu reagieren. Erst wenn der Fahrer nicht reagiert und wenn ein sinnvolles Ausweichen nicht mehr möglich ist, greift die aktive Gefahrenbremsung ein und das Fahrzeug verzögert selbstständig, um die Kollision im Idealfall zu vermeiden. Die Bremsstärke reicht adaptiv bis zur Vollbremsung, wird aber auf die jeweilige Fahrsituation abgestimmt und nach Bedarf angepasst. Mit dieser vorausschauenden Strategie geht die aktive Gefahrenbremsung deutlich über heute bereits verfügbare Notbremssysteme hinaus.

Auch für die aktive Gefahrenbremsung gilt: Der Fahrer bleibt in der Verantwortung und kann das System jederzeit übersteuern: Betätigt der Fahrer deutlich das Gaspedal oder weicht er dem Hindernis aus, wird die Gefahrenbremsung sofort zurückgenommen.

Forschungsprojekt Aktive Gefahrenbremsung  Forschungsprojekt Aktive Gefahrenbremsung

Ausblick.

Aktuell arbeiten die Forscher daran, auch den Abstand zum nachfolgenden Fahrzeug in die Handlungsstrategie der aktiven Gefahrenbremsung mit einzubeziehen, um das Risiko eines Auffahrunfalls des nachfolgenden Verkehrs nach der schnellen Bremsreaktion des eigenen Fahrzeugs zu vermeiden. Wenn die aktive Gefahrenbremsung beispielsweise erkennt, dass nach vorne noch ausreichende Bremsreserve verfügbar ist, kann sie die Bremsstrategie so anpassen, dass das eigene Fahrzeug früher, aber dafür schwächer bremst. So ist der Hintermann gewarnt, wird nicht von einer Vollbremsung überrascht und hat dadurch früher die Möglichkeit, ebenfalls angemessen zu reagieren.

Aktive Gefahrenbremsung

Forschungsprojekt 'Aktiv' - Teilprojekt 'Aktive Gefahrenbremsung zur Kollisionsvermeidung'
Forschungsprojekt "Aktiv" - Teilprojekt "Aktive Gefahrenbremsung zur Kollisionsvermeidung"
Forschungsprojekt 'Aktiv' - Teilprojekt 'Aktive Gefahrenbremsung zur Kollisionsvermeidung'
Forschungsprojekt "Aktiv" - Teilprojekt "Aktive Gefahrenbremsung zur Kollisionsvermeidung"
Forschungsprojekt 'Aktiv' - Teilprojekt 'Aktive Gefahrenbremsung zur Kollisionsvermeidung'
Forschungsprojekt "Aktiv" - Teilprojekt "Aktive Gefahrenbremsung zur Kollisionsvermeidung"
Forschungsprojekt 'Aktiv' - Teilprojekt 'Aktive Gefahrenbremsung zur Kollisionsvermeidung'
Forschungsprojekt "Aktiv" - Teilprojekt "Aktive Gefahrenbremsung zur Kollisionsvermeidung"
   

 

2.5 Lateral Collision Avoidance.

Forschungsprojekt Lateral Collision Avoidance

Fahrerassistenzsysteme sind aus den Premiumfahrzeugen der BMW Group nicht mehr wegzudenken. Sie überwachen das Fahrumfeld vor, neben und hinter dem Fahrzeug und tragen dazu bei, die Verkehrssicherheit zu erhöhen und Unfälle zu vermeiden. Gerade auf mehrspurigen Fahrbahnen passiert es häufig, dass sich Fahrzeuge seitlich zu nahe kommen, sei es, weil ein Fahrer einem Hindernis ausweicht oder auch aus Unaufmerksamkeit. Um seitliche Kollisionen zu verhindern, entwickeln Ingenieure der BMW Group Forschung und Technik ein neues Fahrerassistenzsystem: die Lateral Collision Avoidance (LCA).

    „Die LCA – oder seitliche Kollisionsvermeidung – warnt mich, falls mir im Seitenbereich meines Fahrzeugs ein anderes Fahrzeug zu nahe kommt oder ich mich einem anderen Fahrzeug zu stark annähere.“
    Thorsten Tronnier, Projektleiter LCA, BMW Group Forschung und Technik

Das Prinzip: Sensoren überwachen die Fahrzeugseiten.

Im Frühjahr 2010 präsentierte die BMW Group Forschung und Technik anlässlich ihres 25-jährigen Jubiläums den Engstellenassistenten, ein Fahrerassistenzsystem, das beim Befahren von beispielsweise baustellenbedingten Fahrbahnverengungen den Fahrer unterstützt, die optimale mittige Durchfahrt zu finden. Die Lateral Collision Avoidance ist eine Weiterentwicklung dieses Systems.

Forschungsprojekt Lateral Collision Avoidance

Sie funktioniert auf allen mindestens zweispurigen Straßen und nutzt zur seitlichen überwachung eine leistungsfähige Ultraschallsensorik in Front- und Heckbereich der Fahrzeugseite. Die Sensoren überwachen je nach Geschwindigkeit einen Bereich von bis zu vier Metern auf beiden Seiten des Fahrzeugs. Im aktuellen Forschungsprototyp arbeitet die Seitenraumüberwachung bis 130 km/h und sichert damit den Seitenbereich bis zur Richtgeschwindigkeit auf deutschen Autobahnen ab. Die Forscher arbeiten daran, den Geschwindigkeitsbereich noch weiter auszubauen. Die Lateral Collision Avoidance ergänzt dabei optimal die Spurwechselwarnung, die den sogenannten „Toten Winkel“ überwacht, denn sie setzt dann an, wenn Fahrzeuge direkt nebeneinander unterwegs sind.

Das Warnkonzept.

Forschungsprojekt Lateral Collision Avoidance

Teil der Entwicklung der seitlichen Kollisionsvermeidung ist die Untersuchung unterschiedlicher Warnkonzepte und deren optimale Auslegung. Anzeige und Warnung erfolgen dafür in mehreren Stufen. Tritt ein anderes Fahrzeug in einen definierten Bereich um das eigene Fahrzeug ein, wird dies zunächst zur Information im Head-Up-Display symbolisch angezeigt. Je nach Nähe verändert sich die Darstellung, so dass der Fahrer die Situation in beiden Seitenbereichen seines Fahrzeugs optimal einschätzen kann, ohne den Blick von der Fahrbahn zu nehmen. Unterschreitet das andere Fahrzeug einen kritischen Abstand, wird aus der informierenden Darstellung eine Warnung, zu der dann ein leichtes Lenkmoment eingespielt wird. Folgt der Fahrer dieser haptischen Handlungsempfehlung, wird somit die drohende Kollision vermieden. Wird es auf beiden Seiten eng, zeigt das Lenkmoment zur Mitte der Engstelle.

    „Die Stärke des Lenkmoments ist mit einer Fahrt über eine Spurrille vergleichbar und kann jederzeit vom Fahrer übersteuert werden. Das ist ein Grundprinzip unserer Fahrerassistenzsysteme, denn die Verantwortung im Fahrzeug liegt beim Fahrer.“ Thorsten Tronnier

Folgt der Fahrer dem Lenkmoment, bewegt sich das Fahrzeug unmittelbar von der Gefahr weg. Der Fahrer behält aber immer die volle Handlungskompetenz und kann selbst entscheiden, ob er der Handlungsempfehlung Folge leistet oder die eingeschlagene Richtung weiter beibehält und das System übersteuert. In Untersuchungen haben die Forscher festgestellt, dass diese Form der Rückmeldung für den Fahrer unmittelbar und intuitiv verständlich ist, da sie einem weiteren Prinzip der BMW Group Fahrerassistenzphilosophie folgt: Rückmeldungen an den Fahrer erfolgen vorzugsweise an der Stelle, wo eine Handlung empfohlen wird.

    Forschungsprojekt Lateral Collision Avoidance„Uns war wichtig, dass das Lenkmoment spürbar ist, den Fahrer jedoch nicht irritiert und vor allem jederzeit übersteuerbar ist. Das Auto zeigt aber durch die haptische Rückmeldung am Lenkrad deutlich an, was zu tun ist. Der Fahrer weiß intuitiv, was die richtige Handlungsweise ist. Und gerade das bringt die Zehntelsekunden, die einen Unfall verhindern können.“
    Thorsten Tronnier

Die seitliche Kollisionsvermeidung ist aber nicht nur ein reines Sicherheitsfeature, sie ermöglicht auch mehr Fahrkomfort. Durch die visuelle Darstellung des Abstandes zu den Objekten links und rechts des Fahrzeugs hat der Fahrer direkt im Sichtfeld vor ihm über das Head-Up-Display jederzeit die Information, wie viel Platz ihm zur Verfügung steht. So kann er die beste Spur wählen und kritische Situationen deutlich souveräner und sicherer meistern.

 

2.6 Stau- und Kolonnenassistent.

Forschungsprojekt Stau- und Kolonnenassistent - übernahmeaufforderung wegen fehlender Fahrbahnmarkierung

Forschungsprojekt Stau- und Kolonnenassistent - übernahmeaufforderung wegen fehlender Fahrbahnmarkierung

 

Die Aktive Geschwindigkeitsregelung mit Stop&Go-Funktion, kurz ACC Stop & Go, hält nicht nur stets den gewünschten Abstand zum Vorderfahrzeug, sondern regelt im dichten Verkehr auch die Geschwindigkeit bis zum Stillstand. Doch wäre es nicht schön, wenn das Fahrzeug vor allem in etwas eintönigeren Verkehrsszenarien wie Staus oder Kolonnen auch noch aktiv mitlenken würde? Im Forschungsprojekt „Stau- und Kolonnenassistent“ erlauben die Spezialisten der BMW Group Forschung und Technik dem Fahrzeug auch, zu lenken und dadurch den Fahrer bei der Spurhaltung zu unterstützen. Durch den Stau- und Kolonnenassistent kann der Fahrer über den gesamten Geschwindigkeitsbereich von 0 bis 130 km/h bei eintönigeren Verkehrssituationen durch diese Unterstützung entlastet werden.

Das Fahrzeug denkt und lenkt mit.

Mit dem Stau- und Kolonnenassistent erweitern die Spezialisten der BMW Group Forschung und Technik das ACC Stop&Go um eine Querführungsfunktion. Hat der Fahrer ein Fahrzeug als Referenzobjekt vor sich, kann er auch hier wie bei der Aktiven Geschwindigkeitsregelung Abstand und Höchstgeschwindigkeit definieren, nur dass das Fahrzeug nun auch aktiv mitlenkt. Durch die Weiterentwicklung der heute bereits verwendeten Kameratechnik ist das Fahrzeug in der Lage, anhand der Fahrbahnmarkierungen den Streckenverlauf vorherzusehen und selbstständig leichte Kurskorrekturen vorzunehmen. Die videobasierte Sensorik hat jedoch Grenzen. Zu enge Kurven können und sollen momentan noch nicht automatisiert durchfahren werden, da der Fahrer die Fahraufgabe nicht abgeben soll. Er soll lediglich in ihrer Erledigung unterstützt werden. Deshalb ist es auch beim Stau- und Kolonnenassistenten nach jedem Halt des Forschungsfahrzeugs erforderlich, die Längsführung, also die Weiterfahrt mit eingeschaltetem Assistenten, erneut zu bestätigen. Außerdem ist das System nur aktiv, wenn der Fahrer die Hände am Lenkrad behält. Umgekehrt kann der Fahrer die Lenkunterstützung z. B. dadurch deaktivieren, dass er zum Spurwechsel ansetzt, sei es durch eine entsprechende Lenkbewegung oder das Setzen des Blinkers.

    „Unterstützung in unangenehmen Fahrsituationen ist unser Ziel, aber ohne dem Fahrer die Verantwortung für die Fahrzeugführung ‚aus den Händen‘ zu nehmen.“
    Dr. Thomas Schaller, Projektleiter Stau- und Kolonnenassistent zusammen mit Nico Kämpchen

Forschungsprojekt Stau- und Kolonnenassistent - Deaktivierung durch Fahrereingriff/Spurwechsel

Forschungsprojekt Stau- und Kolonnenassistent - Deaktivierung durch Fahrereingriff/Spurwechsel

 

Neben der Abstandsfunktion des ACC unterstützt der Stau- und Kolonnenassistent den Fahrer auch durch einen aktiven Lenkeingriff in der Querführung. Dieser Eingriff ist deutlich zu spüren, weshalb der Fahrer stets die Hände am Lenkrad haben muss, um den Stau- und Kolonnenassistenten nutzen zu können. Andernfalls wird die Funktion automatisch deaktiviert, der Fahrer wird deutlich darauf hingewiesen. Sie kann erst wieder aktiviert werden, wenn der Fahrer das Lenkrad wieder in die Hand nimmt. Dieser Schutzmechanismus soll sicherstellen, dass der Fahrer nicht in Versuchung kommt, freihändig zu fahren, sondern jederzeit eingreifen kann.

Ist eine Kurve zu eng oder erreicht das System aufgrund fehlender Fahrbahnmarkierungen die Systemgrenzen, gibt der Stau- und Kolonnenassistent die Fahraufgabe nach einer übernahmeaufforderung wieder vollständig an den Fahrer ab. Systemzustand und übernahmeaufforderung werden direkt im Blickfeld des Fahrers im Kombiinstrument und Head-Up-Display angezeigt.

Hochautomatisierte Zukunftsszenarien.

Forschungsprojekt Stau- und Kolonnenassistent - die Basis: Aktive Geschwindigkeitsregelung mit Stop+Go Funktion

Forschungsprojekt Stau- und Kolonnenassistent - die Basis: Aktive Geschwindigkeitsregelung mit Stop&Go Funktion

 

Momentan hat das System noch Forschungsprojektcharakter, jedoch ermöglicht es der Stau- und Kolonnenassistent, wichtige Erfahrungen im Umgang mit der Technologie zur Querführung zu sammeln und deren Grenzen Stück für Stück auszuloten. Denn die Forschungsrichtung ist klar: Zukünftig wäre es besonders reizvoll, das Fahrzeug gerade im Stau hochautomatisiert fahren zu lassen. Bis zu einem gewissen Geschwindigkeitsbereich könnte der Fahrer dann beispielsweise E-Mails bearbeiten oder Multimedia-Anwendungen abrufen. Heterogene und redundante Sensorik, also der gleichzeitige Einsatz von Radar, Kamera und Laserscanner sowie die Nutzung von hochgenauem, digitalem Kartenmaterial könnten dies in Zukunft Wirklichkeit werden lassen.

    „Technisch sind wir dieser Vision schon sehr nahe – das beweisen beispielsweise der BMW TrackTrainer oder der Nothalteassistent. Aber viele Rahmenbedingungen sind noch zu klären. Daran forschen wir mit unserem Prototypen.“
    Dr. Nico Kämpchen, Projektleiter Stau- und Kolonnenassistent zusammen mit Thomas Schaller

Stau- und Kolonnenassistent

Forschungsprojekt Stau- und Kolonnenassistent
Forschungsprojekt Stau- und Kolonnenassistent
Forschungsprojekt Stau- und Kolonnenassistent - übernahmeaufforderung in engen Kurven
Forschungsprojekt Stau- und Kolonnenassistent - übernahmeaufforderung in engen Kurven
Forschungsprojekt Stau- und Kolonnenassistent - Warnung und übernahmeaufforderung bei Loslassen des Lenkrads
Forschungsprojekt Stau- und Kolonnenassistent - Warnung und übernahmeaufforderung bei Loslassen des Lenkrads

2.7 Nothalteassistent

  Forschungsprojekt Nothalteassistent von BMW ConnectedDrive. Im Falle eines Falles muss das Auto wie gezeigt auf den Standstreifen gelenkt werden.

Forschungsprojekt Nothalteassistent von BMW ConnectedDrive. Im Falle eines Falles muss das Auto wie gezeigt auf den Standstreifen gelenkt werden.

 

Autobahn, linke Spur, hohes Verkehrsaufkommen: Der Fahrer erleidet einen Herzinfarkt und ist nicht mehr fahrfähig, das Fahrzeug wird zu einer unkalkulierbaren Gefahr für alle anderen Verkehrsteilnehmer. Um diesem Szenario zu begegnen, entwickeln die Ingenieure der BMW Group Forschung und Technik im Rahmen des Forschungsprojekts „SmartSenior – Intelligente Dienstleistungen für Senioren“ den „Nothalteassistenten“, ein Assistenzsystem, das bei einem gesundheitlich bedingten Notfall des Fahrers in einen autonomen Fahrmodus wechselt und ein abgesichertes Nothaltemanöver durchfuhrt. Einfach ausgedrückt: Das Fahrzeug aktiviert die Warnblinkanlage und manövriert kontrolliert – in Abhängigkeit vom Verkehr – an den rechten Straßenrand und hält an. Gleichzeitig wird ein Notruf mit angehängten relevanten Daten zur Einleitung der notwendigen medizinischen und verkehrstechnischen Hilfsmaßnahmen abgesetzt und so eine maßgeschneiderte und effiziente Notfallversorgung ermöglicht. Während die Entwicklung von Technologien zur Ermittlung valider Vitaldaten von den Projektpartnern Siemens und der Berliner Universitätsklinik Charité durchgeführt wird, ist die BMW Group Forschung und Technik für die funktionale Umsetzung der autonomen Fahrfunktion zuständig.

    „In der ersten Ausbaustufe haben wir die Vielfalt der beliebig komplexen Verkehrssituationen bewusst eingegrenzt und den Prototyp des Nothalteassistenten zunächst für den Einsatz auf Autobahnen und autobahnähnlich ausgebauten Straßenabschnitten entwickelt.“
    Dr. Peter Waldmann, Projektleiter Nothalteassistent, BMW Group Forschung und Technik

War der Nothalteassistent bisher nur in der Simulation erlebbar, ist das Assistenzsystem jetzt auch in einem Forschungsprototyp erfahrbar. Im Versuchsfahrzeug wird per Knopfdruck am Lenkrad „der Herzinfarkt simuliert“. Von da an geht alles automatisch und der Nothalteassistent steuert das Fahrzeug unter Berücksichtigung anderer Verkehrsteilnehmer sicher – falls erforderlich auch über mehrere Spuren – auf den Pannenstreifen und bringt es dort zum Stehen.

Hochautomatisiertes Fahren zur Steigerung der Verkehrssicherheit.

Der Nothalte-Assistent lenkt das Fahrzeug selbständig auf den Standstreifen
Der Nothalte-Assistent lenkt das Fahrzeug selbständig auf den Standstreifen

Die Besonderheit beim Nothalteassistenten der BMW Group Forschung und Technik liegt darin, dass das System den Fahrer nicht nur unterstützt, sondern die Fahraufgabe erstmals vollständig übernimmt. Da davon auszugehen ist, dass bei einer Aktivierung des Nothalteassistenten der Fahrer nicht mehr fahrfähig ist, muss der Nothalteassistent sämtliche Längs- und Querführungsaufgaben zuverlässig durchführen. Im Einzelnen bedeutet die, die Spur zu halten, einen Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten und letztendlich über mehrere Spurwechsel den Standstreifen zu erreichen und dort bis in den Stillstand zu bremsen.

    „Die zentrale Information für den Nothalteassistenten ist: Wo bin ich und was machen die anderen? Dafür muss das Fahrzeug zum einen zentimetergenau wissen, wo auf der Straße innerhalb der Spur es sich befindet, gleichzeitig aber auch, wie sich die anderen Fahrzeuge verhalten. Nur dann kann das System zuverlässig agieren.“
    Dr. Peter Waldmann

Neben der Klärung der rechtlichen Rahmenbedingungen ist die Entwicklung neuer Algorithmen zur Erfassung und Interpretation des Fahrzeugumfeldes in Relation zur aktuellen Fahrzeugposition von zentraler Bedeutung. Die Grundlagen für die Ableitung klarer Handlungsstrategien für das Fahrzeug 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 wird dies durch die redundante Fusion von verschiedenen Sensortechniken wie LIDAR, Radar und Kameraerfassung auf allen Fahrzeugseiten. Redundant heißt hier aber keineswegs „überflüssig“ – vielmehr bedeutet es, dass das Fahrzeug zur eindeutigen Situationserfassung in jede Richtung mindestens zwei unterschiedliche Messprinzipien nutzt. So stellen die Entwickler der BMW Group Forschung und Technik sicher, dass es bei den autonomen Spurwechseln keine Kollisionen gibt.

Durch den Zugriff auf digitales Kartenmaterial sowie die Ortungsdaten des extrem genauen GPS weiß der Forschungsprototyp nicht nur jederzeit, auf welcher Spur er sich befindet, sondern hat auch exakte Informationen darüber, wie die Strecke weiter verläuft, wie viele Spuren dieser Teil der Autobahn hat und ob ein Pannenstreifen zur Verfügung steht. Diese Daten gilt es, weiterzuverarbeiten und auf dieser Basis Entscheidungen zu konkreten Handlungen zu treffen, die den umliegenden Verkehr nicht gefährden.

Die Ausführung des Nothaltemanövers baut auf der Technologie von heute bereits in Serienmodellen verfügbaren Fahrerassistenzsystemen wie beispielsweise der Spurwechselwarnung und der Aktiven Geschwindigkeitsregelung mit Stop&Go-Funktion auf. Aufgrund der technologischen Herausforderungen des hochautomatisierten Fahrens müssen diese Systeme jedoch erweitert und angepasst werden. Algorithmen berechnen aufgrund der Sensordaten die nächsten Handlungsschritte und mögliche Auswirkungen von eigenen Fahrmanövern auf das Umfeld. Würde ein anderer Fahrer durch das Manöver des Nothalteassistenten behindert, wird das System keinen Spurwechsel vornehmen. Erst wenn ein gefahrloser Spurwechsel möglich ist, bewegt sich das Fahrzeug in die neue Spur. Dort angekommen folgt es auch hier so lange der Straße, bis ein erneuter Spurwechsel möglich ist. Auf dem Pannenstreifen angekommen, bleibt das Fahrzeug dann stehen.

    „Unser Ziel ist die kontrollierte, nicht die sofortige Ankunft auf dem Pannenstreifen. Selbst wenn alles frei wäre, würde das Fahrzeug schrittweise auf den Pannenstreifen fahren, um gefährliche oder unvorhersehbare Manöver zu vermeiden.“
    Dr. Peter Waldmann

Ausblick.

Mit der ersten im Fahrzeug realisierten Ausbaustufe des Nothalteassistenten zeigt die BMW Group Forschung und Technik erstmals eine Sicherheitsfunktion, die durch automatisiertes Fahren Unfälle vermeidet. Gleichzeitig legen die Spezialisten dar, was heute bereits an autonomen Fahrmanövern möglich ist. Rechtlich müssen jedoch noch einige Fragen geklärt werden, bevor der Nothalteassistent auf der Straße zugelassen werden kann. Dennoch hält die BMW Group Forschung und Technik an der Möglichkeit fest, Unfälle durch autonomes Fahren zu vermeiden: Die Entwickler arbeiten bereits an der Erweiterung des Systems. So wäre denkbar, dass das Fahrzeug sich zukünftig aktiv eine Lücke für den Spurwechsel suchen könnte oder auch in anderen Kontexten wie innerstädtisch oder auf Landstraßen durch adaptive Haltestrategien zu mehr Sicherheit für die anderen Verkehrsteilnehmer beitragen könnte.

Quelle: BMW Presse-Mitteilung vom 6.10.2010, Video von BMW-TV ergänzt am 04.11.2010


 

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