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Forschungsprojekt Autonomes Fahren – aber bitte mit Leitwarte

Von Gerald Scheffels 4 min Lesedauer

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Der Weg zum autonomen Fahren dauert länger und ist komplexer als ursprünglich angenommen. Ein neuer Ansatz, entwickelt im Rahmen des „UNICARagil“-Projektes, beinhaltet nicht nur neu entwickelte Fahrzeuge, sondern auch eine neuartige Software-Plattform und eine Leitwarte mit Operatoren.

Im Rahmen des UNICARagil-Projektes wurden gleich vier verschiedene autonome Fahrzeuge entwickelt(Bild: ika Aachen)
Im Rahmen des UNICARagil-Projektes wurden gleich vier verschiedene autonome Fahrzeuge entwickelt
(Bild: ika Aachen)

Man nehme ein Serienfahrzeug und statte es mit reichlich Sensorik aus, einem Kofferraum voller intelligente Steuerungstechnik und „by wire“-Funktionen für das Fahren, Lenken und Bremsen. Und schon gelingt das autonome Fahren im gemischten Verkehr, während die Passagiere wahlweise am Laptop arbeiten, Filme schauen oder schlafen. So oder ähnlich war der Plan, der sich inzwischen als Illusion erwiesen hat. Die vor einigen Jahren vorgestellten Zeitpläne für die verschiedenen Autonomie-Levels sind schon überholt.

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Dennoch: Das autonome Fahren wird kommen. Aber die Fahrzeuge werden wohl von Grund auf für diese Aufgabe konstruiert sein. Ein solches Projekt hat die Initiative UNICARagil in den vergangenen fünf Jahren vorangetrieben. Rund 100 Mitarbeiter/innen an fünfzehn Lehrstühlen und in neun Unternehmen waren beteiligt, die Ergebnisse wurden jetzt auf dem Aldenhoven Testing Center bei Aachen vorgestellt.

Neue Software-Plattform – offen für die Interaktion

Sowohl das Karosseriekonzept mit vollständig modularem Aufbau als auch die ebenfalls modulare Software-Architektur auf Basis einer diensteorientierten und flexibel erweiterbaren Middleware („Automotive Service-oriented Software Ar-chitecture“; ASOA) wurden von Grund auf neu entwickelt. Die Software ist offen für die Introspektion und die Interaktion mit leistungsfähigen externen Plattformen – und eben das ist aus Sicht der Projektverantwortlichen eine Grundvoraussetzung für sicheres autonomes Fahren im gemischten Verkehr.

Die Software verarbeitet die Informationen der Sensormodule an jeder Fahrzeugecke, die in einem 270-Grad-Winkel das Umfeld erfassen, und auch Daten aus der Straßeninfrastruktur, z.B. von Sensoren an Ampeln. Das ist Stand der Technik. Ganz neu und innovativ ist die Vernetzung mit kleinen automatisierten Luftfahrzeugen, sogenannten „Info-Bienen“. Sie liefern, wenn erforderlich, Zusatzinformationen aus der Luft. Die Vernetzung zwischen diesen Bausteinen ermöglicht es den Fahrzeugen, auch in unübersichtlichen Verkehrssituationen vorausschauend und sicher mit herkömmlichen Pkw und Nutzfahrzeugen zu interagieren.

Leitwarte mit Teleoperations-Funktion

Wenn das mit den vorhandenen Mitteln nicht möglich ist, kommt eine Rückfallebene zum Einsatz, die von der TU München/ Institut für Fahrzeugtechnik entwickelt wurde: eine stets mit Personal besetzte Leitwarte.

Dr.-Ing. Frank Diermeyer, Oberingenieur am Institut für Fahrzeugtechnik: „Wenn die ´Intelligenz´ des Fahrzeugs nicht weiter weiß, weil sich z.B. ein Hindernis auf dem Fahrweg befindet, bleibt es stehen und verbindet sich mit der Leitwarte. Der Bediener kann sich dann ein Bild von der Situation machen und die Führung des Fahrzeugs übernehmen.“

In einem solchen Fall hat der Operator mehrere Optionen. Er kann z.B. das Hindernis identifizieren und dessen Klassifikation verändern. Im Klartext: Wenn er das Hindernis als eine zusammengeknüllte Zeitung identifiziert, veranlasst er die autonome Weiterfahrt. Wenn ein Umfahren nötig ist, gibt er dem Fahrzeug Wegpunkte vor und überwacht die Bewegung. Als letzte Rückfallebene kann er das Fahrzeug auch, unter Nutzung aller Sensordaten, direkt per Pedalerie und Lenkrad (fern-)steuern.

Vertrauensbildende Maßnahme

Die fest zum UNICARagil-Konzept gehörende Leitwarte übernimmt aber auch noch andere Funktionen. Dr. Frank Diermeyer: „Aus Sicht der Passagiere schafft sie Vertrauen ins autonome Fahren, weil sie – zum Beispiel per Notfallknopf, wie im Aufzug – jederzeit erreichbar ist.“ Ein Status-Monitoring als weitere Funktion überwacht kontinuierlich zentrale Funktionen des Fahrzeugs und kann bei Unregelmäßigkeiten eine Meldung ausgeben. Bei Bedarf lassen sich dann technische Schwierigkeiten aus der Ferne beheben. Und auch bei der Flottenplanung z.B. von autonomen Shuttles und Taxis leistet die Leitwarte gute Dienste.

Eine wichtige Voraussetzung für die praxisgerechte Umsetzung eines solchen Konzeptes, bei dem autonome Fahrzeuge quasi durch einen „Tower“ überwacht und bei Bedarf gesteuert werden, ist eine ebenso zuverlässige wie schnelle Datenübertragung. Auch hier mussten erst die Grundlagen erarbeitet werden. Frank Diermeyer: „Um den Operator während der direkten und latenzbehafteten Steuerung mit den notwendigen Informationen zu versorgen, haben wir ein latenzreduziertes Operatorprogramm zur grafischen Überlagerung von Kamera- und Lidardaten entwickelt.“

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Grundlagen für die Weiterentwicklung

Aus Sicht der Beteiligten hat die fünfjährige Projektarbeit eine wertvolle Grundlage geliefert, auf der Fahrzeughersteller und Zulieferer nun aufbauen und praxisgerechte Fahrzeuge für den autonomen oder teilautonomen Betrieb entwickeln können. UNICARagil-Projektleiter Timo Woopen: „Unsere Fahrzeuge sind Technologieträger, mit denen die Entwickler in Zukunft neue Technologien schnell und sicher in der Realität erproben können. Einige Aspekte aus UNICARagil werden sicherlich auch und Sie werden ein wichtiges Werkzeug sein, um neue die für Komponenten und Funktionen öffentlich nutzbar sind. Sie sollen in künftige Serienfahrzeuge einfließen und das autonome Fahren voranbringen.“

Auch nach dem Abschluss von UNICARagil geht die Arbeit weiter – mit dem Folgeprojekt AUTOtech.agil. Sein Ziel ist es, das frisch entwickelte Baukastenprinzip auf das gesamte Mobilitätssystem zu übertragen. Prof. Lutz Eckstein: „AUTOtech.agil wird substanzielle Beiträge zur Entwicklung standardisierter Hardware- und Software-Bausteine leisten. Das ist aus unserer Sicht ein wesentlicher Schritt hin zu einer vernetzten Mobilität.“ Denn, so der Leitgedanke des neuen Projektes, solange die Hersteller mit „Insellösungen“ arbeiten, bleibt es schwierig, die Kommunikation zwischen den einzelnen Systemen und Fahrzeugen zu ermöglichen. In diesem Konzept kommt auch der Leitwarte eine wichtige Aufgabe zu.

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