Fahrerassistenzsysteme
Themenschwerpunkte
Fahrerassistenzsysteme - Heute und in Zukunft
Sicherheit und Komfort sind nicht nur Treiber der Elektronik im Automobil sondern sind auch ein bedeutendes Differenzierungsmerkmal der Hersteller geworden. Neben dem Einfluß auf die Volumensegmente der Mittelklassefahrzeuge sind nach wie vor die Premiumsegmente relevant für die Einführung neuer Systeme oder Systemkombinationen die Fahrerassistenz betreffend. Zur Eruierung der Bedarfe und der Weiterentwicklung werden Analysen von Unfallstatistiken und Prognosen zur Wirksamkeit von Fahrerassistenzsystemen miteinbezogen. Neben den passiven Sicherheitssystemen, die die Unfallfolgen abmildern, stehen vor allem aktive Sicherheitssysteme, die das Entstehen eines Unfalls verhindern sollen, im Zentrum der Entwicklungen: Umgebungserfassungssysteme, Kommunikation der Fahrzeuge untereinander und mit der Infrastruktur (C2x) werden zur Situationsanalyse herangezogen, um dem Fahrer Entscheidungshilfe in kritischen Situationen zu geben. Hierbei ist auch das Zusammenspiel von Mensch und Maschine von Bedeutung („das Fahrerassistenzsystem als Copilot").
Zur Erhöhung des Komforts wird die intelligente Vernetzung des Fahrers nicht nur mit dem Fahrzeug sondern auch mit seiner Lebenswelt angestrebt: Telematikdienste und Notruf-Funktionen, Mobilitätsdienste und Internet - Das Office im Automobil: Freiräume für die Mobilität von Morgen.
Kooperierende Fahrerassistenzsysteme
Im Projekt Ko-FAS wird durch kontinuierliche Erfassung des Fahrumfeldes mittels kooperativer Sensorik eine Situationseinschätzung zur Bewertung von Kollisionsrisiken vorgenommen: Über die Sensorik wird eine Objektlokalisierung und -klasssifizierung, über Sensornetzwerke die Verkehrsumgebung erfaßt. Aus der Kombination werden Szenarien erschlossen und präventive Schutzmaßnahmen eingeleitet, um Kollisionen zu verhindern bzw. deren Folgen zu vermindern.
Neue Bewertungskriterien zur Fahrzeugsicherheit
Die ersten Ergebnisse von Sicherheitstests nach dem Bewertungsschema von 2010 wurden von Euro NCAP (European New Car Assessment Programme) veröffentlicht. Neben den bisherigen drei Testkriterien für Insassen-, Kinder- und Fußgängerschutz wurden in den Bewertungskatalog auch aktive Sicherheitssysteme aufgenommen. So müssen seit Februar 2009 Fahrzeuge, die das maximale Gesamtrating von 5 Sternen erreichen wollen, serienmäßig mit einem ESP ausgerüstet sein - weitere Systeme sind in Diskussion, z.B. „Speed Limiter" und Seat Belt Reminder". Der aktuelle Status wird im Forum vorgestellt.
Sensortechnik und Datenfusion
Basis für Aktionen von Fahrerassistenzsystemen bildet die Analyse der Fahr- und Verkehrssituation, die über Sensoren gemessen wird. Über deren Kombination und Fusion können neue Wahrnehmungs- und Informationsfelder erschlossen werden, die dem Fahrer ein besseres Bild der Verkehrssituation geben.
Neben bestehenden Video-Kamera-Systemen finden aktuell optische Verfahren zusammen mit Rundumsichtobjektiven Anwendung, um über Software-Algorithmen eine 360°-Blickwinkel-Funktion zu realisieren, deren Optik auf konventionelle Kameras aufgesetzt werden kann.
Über kostenoptimierte, hochintegrierte Radarsensorik kann diese Technik noch breiter in allen Fahrzeugklassen eingesetzt werden und den Volumenmarkt bedienen. Auch der „kostentechnische" Übergang von Short- und Medium-Range (5 cm bis 20 Meter) Radar-Sensoren für Automobilanwendungen stellt bzgl. der Konformität zur europäischen Frequenzregulierung (Übergang von 24 GHz UWB auf 76 bis 81 GHz Breitband Systeme ab 2013) eine Herausforderung dar. Einen Enblick gewährt das Projekt RoCC - Radar on Chips for Cars.
Beim rasch wachsenden Markt für Kamera-basierter ADAS-Funktionen stehen nicht nur die optischen Entwicklungen auf der Agenda; die Bildinformationen müssen auch verrechnet und interpretiert werden. Echtzeitverarbeitung und Datenvolumen stellen hohe Anforderungen an Hardware und Bildverarbeitungsalgorithmen. Die Bildverarbeitung mittels digitaler Signalprozessoren stellt hier eine Lösung bereits auf Sensor-Ebene dar. Auf der nächsten Ebene werden damit Sensorik, Datenverarbeitung und Kommunikation zu einer „intelligenten Kamera" vereint.
Applikation und Vernetzung
In Kombination mit Videosystemen finden sich häufig Radarsysteme in der Anwendung. Ein Beispiel hierfür ist die Entwicklung eines vorausschauenden Kfz-Nachtsichtsystems für den Fußgängerschutz (Projekt ProPedes), basierend auf einem Verbund von bildgebenden Umfeldsensoren. Die Konzepte und Architekturen hierzu beinhalten die Entwicklung von Algorithmen zur Fußgängererkennung mit Datenfusion sowie die Entwicklung von flexiblen FPGA Videoprozessoren bzw. Plattformen mit embedded Microcontroller-Core.
Eine weitere Applikation findet sich in der Synergie zu einem intelligenten Vision-System zur Hinderniserkennung auf Basis der dreidimensionalen Hochgeschwindigkeits-Bewegungsanalyse. Hier werden die Daten eines Stereo-Kamerasystems zur Objekterkennung für eine Echtzeit-Kollisionseinschätzung verwendet, die über eine berechnete Trajektorie Fahrzeug - Objekt erschlossen wird
Ein wesentlicher Aspekt bei der Konzeption und Implementierung wegweisender Fahrerassistenzsysteme ist die Vernetzung der verschiedenen Systemkomponenten. Angefangen bei der Sensorik, wo verschiedene Sensoren aufgrund ihrer z. T. unterschiedlichen physikalischen Prinzipien und ihres Verbauortes unterschiedliche Signale liefern, die erst in ihrer Gesamtheit ein Optimum an Daten und Informationen an die nachgeschalteten Auswerteeinheiten liefern, bis hin zum Benutzer-/Fahrer-Interface bzw. der notwendigen Aktuatorik für teilautonome Systeme bedarf es einer durchgängigen Vernetzungsarchitektur. Ziel ist die Implementierung kognitiver, 'mitdenkender' Systeme, welche sich schrittweise auf das Fernziel des autonomen Fahrens hinbewegen. Anforderungen an ein Fahrerassistenz-Netzwerk und geeignete Systemansätze werden diskutiert. Parallelen bei der Entwicklung der ersten MOST vernetzten Infotainmentsysteme vor etwa zehn Jahren und der Entwicklung vernetzter Fahrerassistenzsysteme sowie mögliche Migrationspfade werden aufgezeigt.
