3. BMW ConnectedDrive morgen: Neue Assistenzsysteme machen Fahren sicherer und komfortabler.

Nur wer die richtigen Informationen richtig aufbereitet am richtigen Ort und zur richtigen Zeit bekommt, kann optimale Leistung bringen. Zu den Basisfunktionalitäten von BMW ConnectedDrive zählt deshalb, Informationen zu beschaffen, zu verarbeiten und situationsgerecht aufbereitet den Fahrzeugsystemen oder dem Fahrer zu übermitteln, dem Fahrer also zu assistieren.

Ein solches Assistenzsystem, das heute bereits in Serie ist, ist zum Beispiel die Active Cruise Control (ACC). Sie regelt das Tempo abhängig von Geschwindigkeit und Abstand des vorausfahrenden Fahrzeugs und unterstützt so den Fahrer bei der Geschwindigkeits- und Abstandsregelung vorwiegend auf Autobahnen und Schnellstraßen. Die aktuelle ACC setzt ab circa 30 km/h ein. Im Rahmen einer Weiterentwicklung wird diese Assistenzfunktion
in absehbarer Zeit auch für die Regelung bei niedrigen Geschwindigkeiten eingesetzt werden. Der sogenannte Stop & Go-Assistent unterstützt den Fahrer in Stausituationen und im dichten Stadtverkehr und hilft dadurch, Auffahrunfälle zu vermeiden.

ACC Stop & Go: Aktive Geschwindigkeitsregelung für den unteren Geschwindigkeitsbereich.

ACC Stop & Go ist eine Weiterentwicklung der aktiven Geschwindigkeitsregelung ACC, welche bereits für den 5er, 6er und 7er BMW erhältlich ist und auch ab Frühjahr 2005 für den neuen 3er angeboten wird. Ingenieure der BMW Group arbeiten jetzt an der Serieneinführung einer Stop & Go-Funktion, die den nutzbaren ACC Geschwindigkeitsbereich nach unten bis in den Stillstand erweitert. Dazu ist es notwendig, das unmittelbare Vorfeld des Fahrzeuges zu überwachen. Sensoren müssen hierzu andere Verkehrsteilnehmer im Nahbereich (bis 20 Meter) über die volle Fahrzeugbreite hinweg erkennen können. Deshalb wird der vom ACC bekannte Fernbereichs-Sensor (Reichweite 150 m) um zusätzliche Nahbereichs-Radarsensoren mit einem breiten Erfassungsbereich ergänzt, die im 24GHz Bereich arbeiten.

Foto: ConnectedDrive: Technologieträger BMW X5 mit Short Range Radar Sensor

Diese Sensoren bestimmen Abstand, Querposition und Relativgeschwindigkeit der vorausfahrenden Fahrzeuge. Mit Hilfe dieser Umfeldinformation steuert ACC Stop & Go den Antrieb und die Bremse an. Das System unterstützt den Fahrer auf Autobahn- und Landstraßenfahrten beim Einhalten eines angemessenen Abstandes – wenn nötig durch Abbremsen bis in den Stillstand. Die Sensoren erfassen zwar auch stehende Verkehrsteilnehmer – das primäre Ziel der Regelfunktion ist jedoch das komfortable und zuverlässige Folgefahren hinter fahrenden und anhaltenden Verkehrsteilnehmern.

Wie bei der ACC Serienfunktion gilt auch bei ACC Stop & Go, dass der Fahrer prinzipiell die Verantwortung über sein Fahrzeug behält und jederzeit selbst in das Geschehen eingreifen kann. Der maximale Bremseingriff von ACC Stop & Go ist zudem begrenzt. Bei Autobahngeschwindigkeiten beträgt dieser maximal 2m/s². Bei niedrigen Geschwindigkeiten setzt das System auch höhere Verzögerungen um. Erkennt ACC Stop & Go eine Situation, in
der die eigene begrenzte Verzögerungsfähigkeit nicht ausreicht, wird der Fahrer rechtzeitig durch optische oder akustische Signale darauf hingewiesen.

ACC Stop & Go und ACC sind in erster Linie Komfortfunktionen, die den Fahrer entlasten und unterstützen. Natürlich leisten diese Assistenzsysteme auch einen wichtigen Beitrag für mehr Sicherheit. Der Assistenzgedanke von BMW ConnectedDrive reduziert sich jedoch nicht nur auf Hilfestellungen in Fahrtrichtung, sondern auch in der Querführung. So hat ein Warnsystem, das den Fahrer beim Verlassen seiner Fahrspur aufmerksam macht, bereits das Forschungsstadium verlassen. Es basiert auf einer optischen Videokamera, die die Fahrbahn beobachtet und mit Hilfe einer hoch entwickelten Software Gefahrensituationen erkennen kann.

BMW ConnectedDrive Projekt Spurwechselassistent. Unaufmerksamkeit beim Spurwechsel kann leicht zur Kollision führen.

Sehr gefährlich sind dabei Auffahrunfälle mit deutlich unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die Ingenieure der BMW Group arbeiten deshalb über die Fahrspurerkennung hinaus an einem Spurwechselassistenten, der im derzeitigen Forschungsstadium per Radar den nachfolgenden Verkehr überwacht. Setzt der Fahrer den Blinker und das System erkennt ein Fahrzeug, das sich mit höherer Geschwindigkeit von hinten nähert, gibt es eine Warnung: Der Blinkhebel beginnt zu vibrieren und in den Außenspiegeln leuchten Warnsignale auf. Insbesondere bei Nacht, wenn das Tempo herannahender Fahrzeuge schlechter eingeschätzt werden kann, wird dieses Assistenzsystem zukünftig eine große Entlastung für den Fahrer sein.

Lenkender Parkassistent für perfektes Einparken.

Foto: ConnectedDrive Projekt Parkassistent: Automatischer Lenkeinschlag für komfortables Einlenken

Eine große Entlastung wird zukünftig auch der so genannte Parkassistent darstellen. Die Ingenieure der BMW Group haben einen semi-automatischen Assistenten entwickelt. Er ermöglicht mit Hilfe von Ultraschallsensoren und aktiver Lenkung ein sicheres und komfortables Einparken selbst in kleinere Parklücken. Ein Sensor misst während der Vorbeifahrt an einem Parkplatz dessen Breite, Anfang und Ende. Der Assistent signalisiert daraufhin dem Fahrer, ob die Parklücke groß genug ist. Der Fahrer kann nun anhalten, den Rückwärtsgang einlegen und den Parkassistenten aktivieren, der über einen Elektromotor die gesamte Lenkarbeit übernimmt. Während der Fahrer für das Gasgeben und Bremsen zuständig ist, lenkt der Parkassistent an der optimalen Stelle selbständig so ein, dass das Fahrzeug auf einer Ideallinie in die Parklücke rangiert. Signalisiert die Park-Distance-Control (PDC) das Ende der Parklücke, hält der Fahrer wie gewohnt das Fahrzeug an. Der Parkassistent stellt darauf das Lenkrad und die Vorderräder so ein, dass man den Vorwärtsgang einlegen und das Auto perfekt in der Mitte der Parklücke abstellen kann. Während des ganzen Einparkvorgangs kann der Fahrer die Hände vom Lenkrad nehmen und sich voll auf die Umgebung konzentrieren.

ConnectedDrive Projekt Parkassistent
Automatischer Lenkeinschlag für komfortables Einparken	Oben: Sensor erfasst Parklücke, Unten: Parken mit vollautomatischem Lenkeinschlag

Mehr Wissen sammeln: BMW ConnectedDrive mit neuen Sensoren und Diensten.

Die Funktionsweisen der in Entwicklung befindlichen Systeme machen deutlich, dass sich BMW ConnectedDrive auf die Basis genauer und zuverlässiger Daten stützt. Zu den Sensoren, die bereits jetzt im Fahrzeug vorhanden sind, kommen in naher Zukunft noch weitere, die insbesondere die nähere Fahrzeugumgebung erfassen. Dazu werden neue Sensorkonzepte auf Basis von Ultraschall-, Radar-, Laser- und Bildverarbeitungstechnologien entwickelt.

So eignen sich Lidarsensoren, die mittels Licht Entfernungen messen können, hervorragend zur Messung von Winkeln. Allerdings ist ihre Reichweite derzeit noch begrenzt. Wärmebildkameras schaffen die Grundlagen für die Erkennung von Lebewesen etwa bei Nacht, benötigen aber eine anspruchsvolle Auswertungssoftware.

Die Forscher der BMW Group arbeiten darüber hinaus auch an der Sensordatenfusion. Dabei werden die Daten verschiedener Sensorsysteme herangezogen, um eine bestimmte Situation noch besser beurteilen zu können.

Autos als rollende Verkehrssensoren.

Die derzeitigen Entwicklungen und Forschungsprogramme bieten BMW ConnectedDrive noch eine weitaus vielfältigere Zukunft. So arbeitet die BMW Group gezielt an einer Erfassungsmethode für Verkehrsbedingungen, die Fahrzeuge als mobile Sensoren nutzt. Bereits seit September 2001 nehmen alle BMW Automobile, die mit BMW Assist ausgestattet sind, am sogenannten Floating Car Data-System (FCD) teil – sofern der Fahrer es will. Damit werden BMW Fahrzeuge im Verkehr nicht nur als Empfänger, sondern auch als Sammler und Übermittler von Verkehrsinformationen eingesetzt.

Weitergeleitet werden – selbstverständlich anonym – Position und gefahrene Geschwindigkeit. Aus beidem lässt sich die aktuelle Verkehrsbelastung relativ zuverlässig errechnen. BMW Fahrer, die am FCD-System teilnehmen, geben und erhalten somit kostenlos Informationen zu Verkehrsbehinderungen, die beispielsweise auch die Autobahn-Sensoren nicht erfassen. Und das ist auch der Vorteil: Die Erfassung des Verkehrsgeschehens ohne zusätzliche Infrastruktur. So können von jedem beliebigen Punkt auf dem digitalisierten Straßennetz Angaben über den Verkehrsfluss anonym gesammelt und weiterverarbeitet werden.

Stau: Alternativroute wird automatisch angeboten.

Die Fahrzeuge leiten dabei die im BMW ConnectedDrive Bord-Netzwerk erfassten Informationen über die Verkehrslage via BMW Assist automatisch an einen Meldungspool. Dort werden diese mit Daten anderer Verkehrsteilnehmer und mit weiteren Verkehrsinformationen abgeglichen, verarbeitet und umgehend per SMS über das Autotelefon an das Navigationssystem der BMW Fahrzeuge weitergeleitet, die mit BMW Assist ausgestattet sind. Sollte es auf der vorgesehenen Route Verkehrsbehinderungen geben,
wählt der Navigationsrechner sofort eine Alternativroute aus und bietet sie dem Fahrer optional an.

Zukünftig können BMW Automobile mit FCD damit ohne zusätzliche Sensoren auch auf Schnell- und Landstraßen sowie innerhalb von Ortschaften Informationen über den Verkehrsfluss generieren. Die dynamische Routenführung, die Verkehrsbehinderungen gezielt ausweicht, beschränkt sich dadurch nicht länger auf Autobahnen, sondern wird im gesamten digitalisierten Straßennetz verfügbar.

BMW ConnectedDrive Projekt XFCD: BMW Group entwickelt erweiterte Datenerfassung.

Geschwindigkeit und gefahrene Strecke sind für eine detaillierte Beurteilung der Verkehrslage und ihrer weiteren Entwicklung allerdings nur rudimentäre Daten. Die BMW Group entwickelt deshalb die erweiterte fahrzeuggenerierte Verkehrsdatenerfassung (Extended Floating Car Data, XFCD), die wesentlich präzisere Verkehrsinformationen erlauben wird.

Dafür liegen in einem modernen Automobil über die Geschwindigkeit hinaus auch eine Vielzahl weiterer Daten des Fahrzeugsystems vor. Die Einführung moderner Bordnetze, von Fahrdynamikregelung und Fahrerassistenzsystemen bietet ein weites Spektrum verfügbarer Daten, die zur Gewinnung von Informationen zur Verkehrslage, zum Straßenzustand und zur aktuellen Wetterlage herangezogen werden können. Dazu zählen Daten von Abblend-, Fern- und Nebellicht, ABS, ASC oder DSC, Außenthermometer und Klimaanlage, Bremse, Navigationssystem, Regensensor oder Scheibenwischer.

Die erweiterten Verkehrsdaten (XFCD) werden – analog zur FCD Erfassung – im Fahrzeug zu Ereignis-, Verkehrszustands- und Straßenzustandsmeldungen verarbeitet. Damit kann auf Verkehrs- und Gefahrensituationen wie starker Regen, Aquaplaning, Glatteis, Sichtbehinderung oder Nebel geschlossen werden. So würde eine ASC Regelung in Verbindung mit einer niedrigen Außentemperatur, einer Scheibenwischeraktivität und der entsprechend langsamen Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise auf eine lokale Rutschgefahr hinweisen.

Fahrzeuge im Dialog: Intelligente Autos tauschen selbständig Informationen aus.

Foto: BMW Projekt Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation: Lückenlose Erfassung der Verkehrslage mit Ad-hoc Kommunikationsnetzen

Das breite Spektrum von BMW ConnectedDrive sieht aber nicht nur die Kommunikation zwischen Fahrer, Fahrzeug und einer stationären Infrastruktur vor. Vielmehr ist es in Zukunft auch denkbar, dass Fahrzeuge direkt miteinander kommunizieren – ohne Umweg über eine Meldezentrale.

BMW ConnectedDrive Forschungsfahrzeuge sind dazu heute schon in der Lage. Sie tauschen Informationen zur aktuellen Verkehrslage aus – schnell und direkt von Fahrzeug zu Fahrzeug mit der Wireless LAN-Funktechnik.

Abbildung: Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation

Diese Verkehrsinformationen werden zukünftige Telematikdienste ergänzen und Autos in sogenannten Ad-hoc-Netzen miteinander verbinden. Steht ein Auto im Stau, sendet es diese Information in Sekundenschnelle an alle Fahrzeuge in seinem Umfeld. Wenn nur zehn Prozent aller Fahrzeuge in Deutschland direkt miteinander kommunizieren könnten, erhielten wir damit flächendeckende Verkehrsinformationen. Jedes Fahrzeug übernimmt dabei – je nach Situation – die Rolle des Senders, Empfängers oder Vermittlers (Routers). Der Vorteil: Ad-hoc-Netze organisieren sich selbst, sie sind durch das „Multi-Hopping“ Verfahren in ihrer Reichweite prinzipiell unbegrenzt und benötigen keinerlei Infrastruktur. Verkehrsflüsse werden somit nicht nur auf Autobahnen und Hauptverkehrsstraßen, sondern auch auf Nebenstraßen und im gesamten Stadtgebiet optimiert.

Schnell und flächendeckend: Dynamische Navigation mit Echtzeitinformationen.
Ad-hoc-Netze steigern den Nutzen der dynamischen Navigationssysteme.

So können plötzlich auftretende Verkehrsstörungen sehr schnell an all diejenigen Fahrzeuge weitergeben werden, die sich dieser Stelle nähern. Genauso kann ein Fahrzeug, das gerade einen Parkvorgang am Straßenrand beendet, ein Signal an umliegenden Autos weitergeben, die auf der Suche nach einem Parkplatz sind. Der Hauptvorteil der Ad-hoc-Netze liegt aber in der flächendeckenden und lückenlosen Erfassung von Verkehrsinformationen. Verkehrsflüsse können somit nicht nur auf Autobahnen und Hauptverkehrsstraßen, sondern auch auf Nebenstraßen und im gesamten Stadtgebiet optimiert werden.

Ad-hoc-Netze schaffen darüber hinaus die Basis für eine völlig neue Dienstleistung, beispielsweise eine „Follow-me-Funktion“ für Kolonnen-Fahrten. Damit können verschiedene Fahrzeuge ihre aktuelle Position und Fahrtroute untereinander austauschen. Die Fahrer sehen auf dem Navigationsbildschirm nicht nur ihre eigene Position, sondern auch die von anderen Fahrzeugen in der Kolonne. Nachfolgende Autos können damit bequem und sicher den Anschluss an die Route des vorneweg fahrenden Fahrzeuges halten.

Quelle: BMW Presse-Information vom 09.03.05