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Königsdisziplin des autonomen Fahrens

Gemeinsam mit IBM und internationalen Hochschulen forscht Volkswagen an der Königsdisziplin des autonomen Fahrens: selbstfahrende Autos im Stadtverkehr.

Schon heute sorgen Spurassistent und adaptive Geschwindigkeitsregelung ACC für mehr Sicherheit beim Fahren auf Autobahnen und Bundesstraßen. In der Stadt sind automatisierte Fahrfunktionen allerdings eine ganz andere Herausforderung. Da liegen die Hürden weitaus höher. Um sie zu meistern, hat sich Volkswagen innerhalb des von der Europäischen Kommission geförderten Projektes ‚UP-Drive‘ mit IBM, den Technischen Universitäten Cluj-Napoca und Prag sowie der ETH Zürich zusammengeschlossen.

KI und Robotik als Schlüsselelemente

Axel Heinrich leitet die Abteilung Volkswagen Group Innovation

Der Name ‚UP-Drive‘ steht für „Automatisiertes Urbanes Parken und Fahren“ (Automated Urban Parking and Driving). Gemeinsam wollen dabei internationale Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen das autonome Fahren im städtischen Raum Wirklichkeit werden lassen. Mit dem Kooperationsprojekt ‚UP-Drive‘ soll die Entwicklung des autonomen Fahrens beschleunigt werden – besonders, wenn es um Künstliche Intelligenz (KI) geht.

"KI und Robotik sind Schlüsselelemente für eine vernetzte und automatisierte Mobilität, und deshalb ist die öffentliche Unterstützung entsprechender Forschungsprojekte eine gute Investition. Das ‚UP-Drive‘-Projekt hat das Potenzial, die Fähigkeit der europäischen akademischen und industriellen Forscher zu demonstrieren, unseren Bürgern echte Vorteile dieser Technologien zu bieten“, sagte Mariya Gabriel, die für digitale Wirtschaft und Gesellschaft zuständige EU-Kommissarin.

Größte Herausforderung für autonomes Fahren

„Das Besondere an diesem Projekt ist, dass es im urbanen Umfeld mit extrem unterschiedlichen Verkehrssituationen stattfindet, auch die Infrastruktur ist in jeder Stadt anders“, erklärt Axel Heinrich, Head of Volkswagen Group Innovation. Ziel von Volkswagen und seinen Projektpartnern ist es, automatische Fahrfunktionen nicht nur auf der Autobahn und beim Parken, sondern langfristig auch im Stadtverkehr einsetzen zu können. „Der Stadtverkehr ist die größte Herausforderung für das autonome Fahren. Wenn man das beherrscht, beherrscht man das komplette Portfolio“, betont Heinrich.

Bis es soweit ist, ist noch Einiges an Grundlagenforschung zu bewältigen. Zum Beispiel im Bereich Sensorik. Damit ein Fahrzeug überhaupt autonom fahren kann, sind verschiedene Sensorsysteme nötig: Laser, Radar und Kameras etwa scannen die Umgebung auf mögliche Gefahren. Bisher ist es so, dass jeder dieser Sensoren seine Eingangsdaten selbst auswertet und relevante Objekte extrahiert. Diese Objekte werden dann mittels Künstlicher Intelligenz verglichen und miteinander in Verbindung gebracht. Das klappt auf der Autobahn gut, im deutlich komplexeren Stadtverkehr stößt der Ansatz an seine Grenzen.

Bessere Auswertung, genauere Daten

Die Kooperationspartner haben daher eine neue Idee für die Praxisanwendung ausgearbeitet und umgesetzt. Statt die Verarbeitung der Sensordaten auf jedem Sensor separat auszuführen, werden nun zunächst zentral alle Sensor-Rohdaten miteinander in Beziehung gesetzt. Erst danach werden aus den angereicherten Daten relevante Objekte extrahiert. Mit anderen Worten: Es gehen zwischendurch keine Daten verloren, die für das finale Bild – zum Beispiel die exakte Positionsbestimmung eines Fußgängers in Sekundenbruchteilen – relevant sein könnten. Diese genaueren Daten können im urbanen Raum entscheidend sein.

Dabei kommt es auf Präzision an. Deswegen widmen sich die Projektpartner in der gemeinsamen Forschungsarbeit auch der exakteren Kalibrierung der Sensoren im Fahrzeug. Um sicherheitsrelevante Fahrfunktionen ab autonomem Fahren auf Level 3 umsetzen zu können, muss sichergestellt sein, dass die Kalibrierung der Sensoren jederzeit absolut korrekt ist. Die kann schon allein durch einen Steinschlag oder thermische Veränderungen beeinträchtigt sein. Daher führt das System die Kalibrierung „online“, also ständig während das Fahrbetriebs, aus. Stellt es eine Abweichung fest, reagiert das System innerhalb einiger 100 Millisekunden und gleicht Fehler sofort aus. Das Innovative dabei: die Daten unterschiedlicher Sensoren werden clever miteinander verglichen. Dies ermöglicht eine deutlich höhere Präzision und das Auto bleibt somit jederzeit voll funktionsfähig. Schon bald könnte diese Technologie in die Produktion neuer Modelle einfließen.

Erste autonome Fahrversuche Anfang der 2000er Jahre

Gestartet wurde die „Mission Autonomes Fahren“ vom Volkswagen Konzern am Anfang der 2000er Jahre in den USA. Im Rahmen der DARPA-Grand-Challenge, die von der „Defense Advanced Research Projects Agency“, kurz DARPA, ins Leben gerufen wurde, fuhr Volkswagen damals autonom durch die Mojave-Wüste in Nevada. 2007 folgten die ersten Versuche, autonomes Fahren auch in städtischen Gebieten auszuprobieren. 2017 wurde mit dem SEDRIC, kurz für Self Driving Car, erstmals ein Konzeptfahrzeug vorgestellt. Es gab eine Vorstellung davon, wie ein Auto in der Zukunft autonom aussehen könnte. Nämlich: auf Knopfdruck verfügbar, einfach, nachhaltig, komfortabel und sicher.

Heute übernimmt der Fahrer die meisten Fahraufgaben zwar immer noch selbst und trifft damit auch alle Entscheidungen im Straßenverkehr. Aber nach und nach überträgt sich die Verantwortung auf das Fahrzeug. Das heißt, Systeme bewältigen bestimmte Fahraufgaben selbstständig und ohne menschlichen Eingriff – zunächst für einen begrenzten Zeitraum und unter geeigneten, vorgegebenen Bedingungen. Die gemeinsame Forschungsarbeit im ‚UP-Drive‘-Projekt trägt einen wesentlichen Teil dazu bei, dass diese Entwicklung immer weiter geht und Autofahren immer sicherer wird.