Forschungsprojekt "Ampelassistent"

Situationen an Kreuzungen sind oft unübersichtlich. Fehleinschätzungen des Fahrers, Unaufmerksamkeit oder unpassende Fahrmanöver zählen zu den häufigsten Unfallursachen an Kreuzungen. Deshalb hat die BMW Group Forschung und Technik mit dem Querverkehrsund dem Ampelassistenten Sicherheitsfeatures entwickelt, die den Fahrer unterstützen. Mittels Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation basierend auf WLAN-Technologie sammelt der Querverkehrsassistent Informationen über das aktuelle Verkehrsumfeld und tauscht diese mit anderen Fahrzeugen aus. Die Daten über Positionen und aktuelle Fahrzustände werden dann elektronisch verarbeitet und dem Fahrer als Handlungsempfehlungen zur Verfügung gestellt. So erkennt der Querverkehrsassistent beispielsweise ein sich der Kreuzung näherndes vorfahrtsberechtigtes Fahrzeug, auch wenn es für den Fahrer wegen verdeckter Sicht noch nicht zu erkennen ist. Der Fahrer kann damit quasi um die Ecke und ein Stück weit in die Zukunft blicken.

Technik hilft, alltägliche Stresssituationen zu bewältigen.

Alleine in Deutschland geschieht ein Drittel aller Unfälle mit Personenschaden an Kreuzungen, weil Verkehrsteilnehmer zu spät oder gar nicht erkannt werden, die ausreichende Sicht durch Gebäude oder Bäume verdeckt ist oder der Fahrer dem Verkehrsgeschehen nicht die nötige Aufmerksamkeit schenkt. Eine alltägliche Situation: Ein Autofahrer fährt auf eine Kreuzung zu und möchte diese überqueren. Auf der kreuzenden Vorfahrtsstraße reiht sich ein Wagen an den nächsten und durch am Straßenrand parkende Fahrzeuge ist der Einblick in diese nur unzureichend möglich. An dieser Stelle setzt der Querverkehrsassistent an.

Er erfasst die Daten anderer Verkehrsteilnehmer im Kreuzungsbereich und kann mögliche Gefahren entschärfen. Dazu kommuniziert der Querverkehrsassistent mit anderen Fahrzeugen, die sich der Kreuzung nähern. Das System wertet die empfangenen Daten wie Geschwindigkeit, Entfernung zur Kreuzung und Bewegungsrichtung zusammen mit den Informationen des eigenen Fahrzeugs aus. Sollte die Gefahr einer Kollision bestehen, wird der Fahrer über optische, akustische Signale und durch sanftes Verzögern gewarnt. Der Vorteil dabei: die Geschwindigkeit wird abgebaut, ein Crash verhindert oder –wenn unvermeidlich – zumindest abgemildert. Wenn es dem Fahrer nicht mehr möglich sein sollte, die Situation durch eine eigene Reaktion zu entschärfen, kann der Assistent auch bremsvorbereitend und -unterstützend eingreifen.

Besonders gefährlich ist die Kollision zwischen Auto und Motorrad. Ein Motorradfahrer unterliegt bei einem Unfall rund dreimal so häufig schweren Verletzungen als ein Autofahrer. Der Anteil an Todesfällen unter den Motorradfahrern liegt sogar annähernd viermal so hoch wie der bei Autofahrern. Der Querverkehrsassistent ist auch für die Kommunikation zwischen diesen Verkehrsteilnehmern gerüstet. Zusätzlich wird bei einer erkannten Risikosituation auch das vorfahrtsberechtigte Motorrad aktiv: es schaltet Licht und Blinker an und betätigt die Hupe, um besser wahrgenommen zu werden. Der sich auf gefährliche Art der Kreuzung nähernde Autofahrer wird also aktiv auf das Motorrad aufmerksam gemacht.

Alles im grünen Bereich: der Ampelassistent.

Forschungsprojekt "Ampelassistent"

Beim Ampelassistenten kommuniziert die Lichtsignalanlage mit dem Fahrzeug. Das System wertet die empfangenen Daten wie aktueller Ampelstatus, Länge der festen Anteile der Grün-, Gelb- und Rotphasen zusammen mit kreuzungs- und fahrzeugspezifischen Informationen aus. Wenn nun bei Beibehalten der Geschwindigkeit die Ampel bei Erreichen der Kreuzung bereits in der Rotphase wäre, erhält der Fahrer diese Information frühzeitig genug um sanft abzubremsen. Entsteht die Gefahr einer Rotlichtmissachtung, erhält der Fahrer auch hierüber eine Information. Bei der Annäherung kann außerdem eine Empfehlung erfolgen, mit welcher Geschwindigkeit eine Kreuzung zur Grünphase erreicht werden kann. So erhöht sich die Sicherheit wie auch der Komfort. Der Fahrer kann ein Stück weit in die Zukunft blicken und damit souverän seine Fahrweise an die Ampeltaktung anpassen. Hektisches Gasgeben und dann abruptes Abbremsen kann er vermeiden. Das Fahren wird ruhiger, sicherer und kraftstoffsparender.

Die Entwicklung von Querverkehrsassistenzsystemen.

Um passende Komponenten für die Erfassung von Verkehrsteilnehmern, Objekten und Situationen im Kreuzungsverkehrsraum zu erproben und Assistenzsysteme für den Fahrer zu entwickeln, werden zum einen der dynamische Fahrsimulator und zum anderen reale Fahrzeuge als Versuchsträger genutzt. Der Vorteil des Fahrsimulators liegt dabei in der Möglichkeit, kritische Verkehrssituationen gefahrlos, unter reproduzierbaren Bedingungen und in kürzerer Zeit als bislang, darzustellen. Im Fahrzeug können dann die Assistenzsysteme real erlebbar dargestellt und getestet werden.

Unter Einbeziehung der eigenen Position und des Fahrzustandes bewerten die Kreuzungsassistenzsysteme mit eigens dafür entwickelten Algorithmen die aktuelle Verkehrssituation und prognostizieren die weitere Entwicklung wie die Kollisionswahrscheinlichkeit. Abhängig vom berechneten Verlauf, warnt das System den Fahrer vor potentiellen Unfallsituationen. Dafür werden zukünftig aber digitale Kartendaten mit Informationen über Kreuzungen inkl. z. B. Vorfahrtsregelung und Ausstattung mit Ampeln benötigt.

Forschung für mehr Sicherheit im Straßenverkehr - Geisterfahrerinformation – rechtzeitige Warnung vor Falschfahrern oder eigener Geisterfahrt.

Forschungsprojekt "Geisterfahrerinformation"

Es ist der Albtraum eines jeden Autofahrers, wenn auf einer Autobahn quasi aus dem Nichts ein „Geisterfahrer“ entgegenkommt. Aufgrund der relativen Geschwindigkeiten bleiben nur Bruchteile einer Sekunde, um zu reagieren. Wenn es zu einer Kollision kommt, hat dies oft fatale Folgen. Jeder kann sich vorstellen, dass ein Frontalzusammenstoß zwischen zwei Fahrzeugen, die beide angenommene 120 km/h fahren, trotz ausgeklügelter passiver Sicherheitssysteme und auskonstruierter Fahrgastzellen sehr schwerwiegende Folgen nach sich zieht. Jahr für Jahr melden die Radiosender allein in Deutschland rund 1800 Geisterfahrer. Und: Laut Verkehrsforschern kann jeder von uns zu einem Falschfahrer werden. Die Gründe sind so banal wie alltäglich und auch keine Frage des Alters. – Nur zehn Prozent der Falschfahrer sind über 65 Jahre alt. Die häufigsten Ursachen sind einer Studie zur Folge:

• Stress und Überforderung,
• der Verlust der Orientierung
• und schlechte Sicht.

Bei einem Drittel der Geisterfahrer ist außerdem Alkohol im Spiel. Weil in diesen Fällen auch die Beschilderung an den Autobahnzufahrten Geisterfahrer nur bedingt stoppen kann, hat die BMW Group Forschung und Technik ein neues Fahrerassistenzsystem entwickelt. Die Geisterfahrerinformation erkennt auf Basis der Navigation selbstständig, wenn ein Fahrer in die falsche Richtung in eine Straße einfährt und warnt ihn mit akustischen und optischen Signalen.

Darüber hinaus kann die Geisterfahrerinformation via Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation andere Fahrzeuge warnen, wenn sich ein Geisterfahrer auf der befahrenen Strecke nähert.
Falschfahrer: Drei Stufen informieren rechtzeitig.

Ziel des Assistenzsystems ist es zunächst, Geisterfahrten zu verhindern. Auf Basis der Navigationsdaten – denkbar ist darüber hinaus die Ergänzung´der Daten durch Verkehrszeichenerkennung – erkennt das System, dass eine Falschfahrt droht. Mit akustischen und visuellen Rückmeldungen im Kombiinstrument oder im Head-up-Display wird der Fahrer über die mögliche Fehlentscheidung informiert.

Forschungsprojekt "Geisterfahrerinformation"

Sollte der Fahrer dennoch in die falsche Richtung auf die Autobahn oder in die Einbahnstraße einbiegen, ist es oberstes Ziel andere Verkehrsteilnehmer zu warnen. Dies geschieht durch Car2X-Kommunikation. Die Anzeige des entgegenkommenden Geisterfahrers erfolgt im Forschungsprojekt über die Kartendarstellung des Navigationsdisplays. Es werden die Streckenabschnitte gekennzeichnet, auf denen ein Geisterfahrer unterwegs ist.

Dabei berücksichtigt das System nicht allein die vom Navigationssystem gestellten Daten, sondern auch die Position, die Richtung und die Geschwindigkeit des Falschfahrers. Auch im Head-up Display kann die Information angezeigt werden – und das genau so lange in regelmäßigen Abständen wie der Geisterfahrer auf der falschen Straßenseite unterwegs ist.

Und akustische Signale helfen in einer akuten Situation. Die Frequenz der akustischen und visuellen Warnhinweise ist dabei in drei Stufen gestaffelt: Von „Geisterfahrer ist in der Umgebung“ bis zu „Geisterfahrer direkt voraus.“

Vernetzte Kommunikation schafft Sicherheit.

Die Geisterfahrerinformation wird mittels zweier Kommunikationskanäle übertragen. Der Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikationskanal (Car2Car) ist schnell, aber mit derzeit maximal 600 Metern Reichweite nur für kurze Distanzen geeignet. Er wird deshalb zur unmittelbaren Erkennung der Fahrzeuge in der nahen Umgebung benutzt.

Der Fahrzeug-Infrastruktur Kommunikationskanal (Car2Infrastructure) dient wiederum dazu, die Geisterfahrerinformation an die anderen Fahrzeuge in der weiteren Umgebung zu versenden. Dies geschieht, in dem das Fahrzeug des Falschfahrers seine Positionsdaten an ein Servicezentrum schickt und dieses dann die Warnung an alle Fahrzeuge weiterleitet. Das Servicezentrum kann darüber hinaus direkt Polizei oder Medien mit den Daten versorgen.

Wertvolle Minuten, in denen noch niemand den Falschfahrer gesehen und als solchen erkannt hat, werden gewonnen. Die Geisterfahrerinformation sowie die genauen Positionsdaten können zu jedem Zeitpunkt auf einem Bildschirm verfolgt werden. Damit wird die Meldekette verkürzt, schon mit dem ersten ausgestatteten Fahrzeug. Die Information kommt allen Fahrern zu Gute, wenn nicht durch Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation, dann über die Radioverkehrsmeldungen.

Forschung für mehr Sicherheit im Straßenverkehr - Kurveninformation als persönlicher Copilot.

Forschungsprojekt "Kurveninformation"

Landstraßen bergen das höchste Unfallrisiko. 27 Prozent aller Unfälle ereignen sich hier und meist mit schweren Folgen. Das liegt oft an der Überschätzung eigener Fahrfertigkeiten oder an der Fehleinschätzung physikalischer Grenzwerte wie Reibwerten und Kurvenradien. Um den Fahrer bei einer vorausschauenden Fahrweise zu unterstützen, hat die BMW Group Forschung und Technik die Kurveninformation entwickelt. Das Assistenzsystem informiert mittels Navigationssystem abhängig von der individuellen Geschwindigkeit rechtzeitig über den Kurvenverlauf. Mit diesem erweiterten Horizont fällt es dem Fahrer leicht, sich frühzeitig auf den Straßenverlauf einzustellen. Dies erhöht die Sicherheit. Die vorausschauende Streckeninformation hat die BMW Group bereits 2006 im Rahmen eines Innovationstages vorgestellt. In der derzeit erprobten Ausbaustufe setzt das System diese Informationen in Relation zur aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Diese Prinzipstudie gibt dem Fahrer bei einer für die anstehende Kurve zu hohen Geschwindigkeit über das Head-Up- oder Navigationsdisplay eine Rückmeldung. So kann sich der Autofahrer auch auf unbekannten Strecken rechtzeitig auf die richtige Kurvengeschwindigkeit einstellen.

Elektronischer Horizont ermöglicht vorausschauendes Fahren.

Die Kurveninformation als zuschaltbarer Fahrerassistent ist der persönliche Copilot des Fahrers, der rechtzeitig auf zu hohe Geschwindigkeit für voraus liegende Kurven hinweist. Entsprechende Gefahrenhinweise werden symbolisch mittels Head-Up-Display auf die Frontscheibe projiziert und der Fahrer dazu aufgefordert, seine Geschwindigkeit anzupassen. Drosselt dieser die Geschwindigkeit, erlischt der entsprechende Hinweis. Je schneller der Fahrer unterwegs ist, desto weiter blickt das System für ihn voraus.

Es kann dabei umso besser arbeiten, je besser das zugrunde liegende Kartenmaterial ist. Bei dem System handelt es sich um einen Forschungsprototypen. Für eine Umsetzung müssen flächendeckende und detaillierte Navigationsdaten zur Verfügung stehen.

Forschung für mehr Sicherheit im Straßenverkehr - Eine zuverlässige Erfassung des Fahrumfeldes benötigt alle Sinne.

Für das „maschinelle Verstehen“ von Fahrsituationen entwickeln die BMW Group Forscher leistungsfähige, für den Fahrzeugeinsatz geeignete Sensorsysteme. Dabei werden neue Integrationsansätze angewandt und Einzelsensoren unterschiedlicher Prinzipien verknüpft. Um zum Beispiel die Aussagekraft einer videobasierten Fahrspurerkennung zu steigern und um die Anwendbarkeit unter unterschiedlichen Straßen-, Witterungs- und Lichtverhältnissen zu gewährleisten, werden Karten- und Ortungsinformationen einbezogen. Aktive, d.h. selbständig sendende Sensoren wie Radar, Lidar, Laser oder Ultraschall kommen zur Unterstützung der Kameratechnik oder als eigenständige Technik zum Einsatz, um die Leistungsfähigkeit einer (maschinellen) Hinderniserkennung zu erhöhen. Aus diesen Daten werden Hinweise für den Fahrer gewonnen, die seine Wahrnehmung erweitern und seine Aufmerksamkeit erhöhen.

Sensordatenfusion als Garant für Systemstabilität.

Die richtige Fahrumgebungserfassung und -interpretation ist die Grundlage für Funktionen wie die Gefahrenbremsung oder den Querverkehrsassistenten. Herkömmliche Fahrerassistenzsysteme unterstützen den Fahrer bei einzelnen Fahraufgaben, beispielsweise bei der Abstandshaltung zum Vorderfahrzeug. Zukünftige Assistenzsysteme bieten dann mittels Sensordatenfusion das Potenzial, eine Vielzahl von Funktionen, die sowohl die Sicherheit als auch den Fahrkomfort erhöhen, mit noch höherer Zuverlässigkeit realisieren zu können. Um die Zuverlässigkeit der Aussagen noch weiter zu erhöhen, fließen in die Bewertung der jeweiligen Situation auch sämtliche Informationen anderer fahrzeuginterner Sensoren zur Fahrdynamikbestimmung mit ein.

Die Zusammenführung der Messwerte mehrerer Sensoren, die so genannte Sensorendatenfusion, erlaubt in Zukunft eine gesteigerte Robustheit und Genauigkeit der Umgebungserfassung. Hierbei können die Vorteile von Radar und Laserscanner-Sensorik bei der Bestimmung der dynamischen Objekteigenschaften und der genauen Objektposition und -größe mit den Vorteilen optischer Systeme kombiniert werden. So lassen sich beispielsweise die Art (Fußgänger oder Fahrzeug) und die Richtung des sich nähernden Objekts und damit der potentielle Aufprallwinkel genau bestimmen sowie die relative Aufprallgeschwindigkeit vorausberechnen. Konkret heißt das: Einzelne Sensoren wie beispielsweise Radar, Lidar, Video-, Wärmebild-, 3-D-kameras, Ultraschall aber auch GPS in Verbindung mit digitalen Karten, liefern analog zu den menschlichen Sinnesorganen jeweils nur einzelne Abbilder der Realität, von denen keines alleine ausreicht, um ein zuverlässiges Umgebungsmodell zu erstellen. Erst wenn die Daten der unterschiedlichen Sensoren unter Berücksichtigung der jeweiligen Erfassungsgüten zu Messwerten höherer Genauigkeit kombiniert werden, ergibt sich ein Umgebungsmodell, das für unterschiedliche Funktionen genutzt werden kann.

Die BMW Group kombiniert die Stärken des Fahrers und der Assistenzsysteme. Das heißt, der Fahrer bleibt verantwortlich für die Fahraufgabe – das Assistenzsystem unterstützt ihn durch entsprechende Informationen. Dazu müssen auch die Handlungen des Fahrers richtig interpretiert werden. Zukünftig können hier Verfahren wie beispielsweise die Blickrichtungserkennung helfen, die Wahrnehmungen und die Absicht des Fahrers zu verstehen und zu erkennen.

Quelle: BMW Presse-Information vom 22.03.2007