Schon heute sind allerlei Sensoren in modernen Kfz verbaut. Entweder zur Unterstützung der Sicherheits- und Betriebsfunktionen oder ganz offensichtlich für halbautomatische Parkassistenten und andere Helferlein. Sie dienen auch zur Überwachung des Fahrzeugzustands, etwa um den Bordcomputer mit Informationen über allfällige Wartungserfordernisse zu versorgen.
Sensoren sind mittlerweile sicherheitsrelevant, weil sich die Fahrzeugführer daran gewöhnt haben, dass Ihnen die Technik das selbstständige, vorsichtige und vorausschauende Verhalten im Straßenverkehr ein wenig abnimmt. Darüber hinaus können Sensoren aber auch via Bordcomputer und Funknetz Echtzeitinformationen an die Kfz-Werkstatt weitergeben, so dass der Mechaniker etwaige Ersatzteile schon bereit liegen hat, wenn man bei der Werkstatt vorfährt.
In Zukunft könnten autonome Fahrzeuge in einigen Bereichen der Mobilität verstärkt eingesetzt werden. Wir haben bereits zahlreiche Anwendungen und Vorteile dieser Technologie gesehen, insbesondere in der Logistik.
Autonome Fahrzeuge bieten Fahrern und Fahrgästen hervorragende Vorteile und Bequemlichkeit. Im erfolgreichen praktischen Einsatz sind bereits die halb-autonomen Einpark-Systeme. Die Fahrzeuge haben Sensoren, die die Umgebung scannen und vorschlagen können, ob die Parklücke geeignet ist. Falls ja, dann wird das Fahrzeug autonom in die Parklücke gefahren, ohne dass der Fahrer eingreifen muss. Dies ist nur dank der Fortschritte in der Fahrzeugsensorik möglich.
Sensoren für autonome Fahrzeuge
Wie Sie aus der obigen Infografik ersehen können, kann eine Vielzahl von Sensoren zusammenarbeiten, um ein Fahrzeug ganz oder teilweise autonom zu machen. Sensorautonome Fahrzeuge wurden erstmals 2014 mit der Autopilot-Technologie von Telsa vorgestellt. Die Autopilot-Technologie nutzte zahlreiche Fahrzeugsensoren und Technologien für vernetzte Fahrzeuge, um ein vollständig autonomes Fahrzeug zu bauen.
Künstliche Intelligenz und ihre Rolle
Wie bereits erwähnt, beruht der Großteil der Fahrzeuge der letzten fünf Jahre auf der Kontrolle des Fahrers, der jedoch durch fortschrittliche Fahrassistenzsysteme (Advanced Driver Assist Systems, ADAS) unterstützt wird, die einen gewissen Grad an Autonomie bieten. ADAS wird in verschiedene Autonomiestufen eingeteilt, wobei es insgesamt fünf Stufen gibt.
- Stufe 0: Das ADAS-System kann das Fahrzeug nicht steuern, sondern nur Informationen an den Fahrer weitergeben.
- Stufe 1 und 2: Diese Stufen sind sehr ähnlich, wobei der Fahrer die Entscheidungen trifft. Der Hauptunterschied besteht darin, dass auf Stufe 1 nur eine einzige Funktion gesteuert werden kann, während auf Stufe 2 mehrere Funktionen gesteuert werden können.
- Stufe 3-5: Der Kontrollumfang über das Fahrzeug nimmt von Stufe 3 bis 5 zu. Stufe 5 ist völlig autonom, d. h. der Fahrer hat keinerlei Einfluss oder Kontrolle über das Fahrzeug. Ein ADAS-System der Stufe 3 oder 4 könnte das automatische Einparken des Fahrzeugs sein.
Es stellt sich die Frage: Erfüllt künstliche Intelligenz die Anforderungen an ein vollständig autonomes Fahrzeug? Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen sind bereits ein Teil des modernen Lebens, aber sie können Probleme nicht allein lösen. Wenn man bedenkt, wie autonome Fahrzeuge funktionieren, sind sie in hohem Maße auf die Informationen angewiesen, die ihr räumliches Bewusstsein umgeben. Der Schlüssel zum Erreichen der ADAS-Stufen 3 bis 5 liegt in den Daten, die das Fahrzeug von den Sensoren zur Fahrzeugerkennung erhält. In der Zukunft und in den Konzepten einiger Automobilunternehmen werden autonome Fahrzeuge ein verbessertes räumliches Bewusstsein benötigen, insbesondere bei rauen Wetterbedingungen und im Gelände. Die verbesserte Wahrnehmung wird es erforderlich machen, Objekte näher aneinander zu kartographieren und ihren genauen Standort zu bestimmen, um zusätzliche Präzision zu erreichen. Hier kommt es darauf an, die geeigneten Sensortypen zu kombinieren.
Die Bedeutung von Sensoren
Letztendlich sind die Sensoren der entscheidende Faktor für vollautonome Fahrzeuge. Wenn man bedenkt, wie wir Menschen arbeiten, müssen wir unsere Sensoren wie Geruch, Sehen, Schmecken, Tasten und Hören nutzen, um uns in der Welt zurechtzufinden. Was passiert, wenn einer dieser Sinne beeinträchtigt wird? Der Körper muss überkompensieren, um den Verlust zu kompensieren. Wenn Sie zum Beispiel Ihr Gehör auf einem Ohr verlieren, wird Ihr Gleichgewicht beeinträchtigt.
Herausforderungen
Die Automobilhersteller haben viele Herausforderungen zu bewältigen, um ein vollständig autonomes Fahrzeug zu entwickeln, weshalb wir noch nicht so viel auf unseren Straßen gesehen haben.
Wir wissen, dass autonome Fahrzeuge letztlich auf viele Sensoren angewiesen sind, um dem Steuerungssystem Rückmeldung zu geben. Diese Sensoren müssen unter allen möglichen Bedingungen funktionieren, und in manchen Fällen können extreme Witterungsbedingungen die Messwerte beeinträchtigen.
Das Wetter und andere Umwelteinflüsse wie starker Verkehr, verschmutzte Straßenschilder und fehlende Straßenmarkierungen können sich negativ auf die Genauigkeit der Messwerte auswirken.
Die meisten autonomen Fahrzeuge werden künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen einsetzen, um die Daten der Sensoren zu verarbeiten. Auf diese Weise kann das Fahrzeug die richtige Entscheidung über seine Aktionen treffen. Mithilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens werden Objekte identifiziert und klassifiziert, z. B. Fahrzeuge, Fußgänger, Straßenlaternen, Straßenschilder und mehr. Das Fahrzeug kann dann Maßnahmen wie Lenken, Bremsen oder Ausweichen ergreifen, um einem Objekt auszuweichen.
In Zukunft werden Fahrzeuge in der Lage sein, diese Objekterkennung und -klassifizierung viel effizienter und schneller durchzuführen als wir Menschen. Derzeit gibt es keine Grundlage, die gewährleistet, dass maschinelle Lernalgorithmen sicher sind.
Es gibt keine einheitliche Vereinbarung zwischen den Normungsgremien der Automobilhersteller darüber, wie maschinelles Lernen trainiert, getestet und validiert wird.
Die größte Herausforderung für autonome Fahrzeuge wird von der Öffentlichkeit und anderen Verkehrsteilnehmern weitgehend akzeptiert. Die Öffentlichkeit muss in die kritischen Entscheidungen zur Einführung autonomer Fahrzeuge einbezogen werden. Andernfalls könnte die autonome Fahrzeugtechnologie abgelehnt werden.
Der Schlüssel zur Akzeptanz liegt in der Zusammenarbeit der Branche, was in einigen Fällen sehr schwierig ist. Die meisten Automobilhersteller werden ihre autonomen Fahrzeuge so entwerfen und bauen, wie sie es für richtig halten.
Eine echte Zusammenarbeit mit den für die Fahrzeugnormen zuständigen Stellen würde die Technologie beschleunigen und für wesentlich sicherere Fahrzeuge, für Vertrauen in der Öffentlichkeit und letztlich für Akzeptanz sorgen.
Zusammenfassung
Autonome Fahrzeuge rücken immer näher, und wichtige Automobilhersteller haben bereits einige Konzepte und Fallstudien umgesetzt. Die Herstellung eines autonomen Fahrzeugs ist zweifellos eine anspruchsvolle Aufgabe. Jedes Teil des Puzzles muss passen, damit es ein Erfolg wird, und das entscheidende Teil ist die Sensortechnologie. Ohne zuverlässige und genaue Sensorik kann das Fahrzeug nicht die besten Entscheidungen für sein Handeln treffen, was kostspielig sein kann.
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