Start Mobilität der Zukunft Autonomes Fahren Autonomes Fahren – Definition der Autonomiestufen, Übersicht der Fahrzeugmodelle mit autonomen Funktionen

Autonomes Fahren – Definition der Autonomiestufen, Übersicht der Fahrzeugmodelle mit autonomen Funktionen

Das autonome Fahren auch pilotiertes Fahren, automatisches Fahren oder automatisiertes Fahren genannt, beschreibt die selbstständige Fortbewegung von Fahrzeugen und ist eine Weiterentwicklung der Fahrerassistenzsysteme, die die Selbststeuerung von Kraftfahrzeugen übernehmen. Der Begriff Autonomie kommt aus dem altgriechischen und bedeutet so viel wie Eigengesetzlichkeit bzw. Selbstständigkeit. Autonome Fahrzeuge sind Fahrzeuge, die selbstständig durch künstliche Intelligenz (im englischen Artificial Intelligence) von einem System gesteuert werden. Der Fahrer wird automatisch befördert und muss beim hochautomatisierten Fahren, nicht eingreifen. Fahrzeuge, die autonomes Fahren ermöglichen werden auch als selbstfahrende Kraftfahrzeuge bezeichnet. Die Systeme des Fahrzeuges übernehmen dabei die dynamische Fahraufgabe des menschlichen Fahrers, wie zum Beispiel, das Fahren (Beschleunigen/Entschleunigen), die Steuerung und die Überwachung der Fahrzeugumgebung. In diesem Artikel wird das autonome Fahren näher beschrieben und Möglichkeiten und Probleme bzw. Herausforderungen aufgezeigt.

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Technische Voraussetzungen zum autonomen Fahren

Das autonome Fahren kann nur ermöglicht werden, wenn das Fahrzeug mit entsprechender Sensorik und künstlicher Intelligenz ausgestattet und zusätzlich ein hochgenaues und -aktuelles Kartenmaterial verfügbar ist. Dabei entstehen die hochgenauen und -aktuellen Karten aus fahrzeugeigenen Sensoren, die die Fahrzeugumgebung monitoren und anschließend für andere Verkehrsteilnehmer als Kartenmaterial bereitstellen. Diskutiere mit zum Thema hochautonomes Fahren, im Elektronik-Zeit-Forum.

Übersicht der unterschiedlichen Autonomiestufen für das autonome Fahren

Die Klassifizierung der verschiedenen Autonomiestufen wird in der SAE J3016 in USA oder in Europa von beispielsweise der Bundesanstalt für Straßenwesen festgelegt.
  • Sechs Autonomiestufen sind definiert, von „keiner Automatisierung“ bis zur „vollen Automatisierung“.
  • Basisdefinitionen und Levels sind an funktionalen Aspekten der Technologie definiert.
  • Durch unterschiedlichen Kategorien, ist eine stufenweise Entwicklung der verschiedenen Autonomiestufen möglich.
  • Bei der Ausarbeitung der Klassifizierung wurde Wert gelegt auf die Übereinstimmung mit der Praxis in der Industrie. Die Klassifizierung soll einen Überblick über die Definition der Autonomiestufen geben. Dadurch soll eine Transparenz für die Entwicklung, Rechtsgültigkeit, Medien und Unterrichtungen geschaffen werden.
  • Zeigt für jedes Level auf, welche Aufgabe der menschliche Fahrer bei dynamischen Aufgaben hat, wenn ein autonomes System aktiviert ist.

Autonomes Fahren - Klassifizierung und Definition nach Autonomiestufen (Level) - nach SAE J3016 Norm

SAE Level NameBeschreibungAusführung der Lenkung, Beschleunigung und EntschleunigungÜberwachung der FahrumgebungRückfallebene bei dynamischen Fahraufgaben
Der menschliche Fahrer überwacht die Fahrumgebung.
0keine Automatisierung
(No
Automation)
der menschliche Fahrer übernimmt unter allen Aspekten die dynamischen Fahraufgaben, auch wenn diese unterstützt wird durch Warn- oder technische Eingriffsysteme.menschlicher Fahrermenschlicher Fahrermenschlicher Fahrer
1Fahrerassistenzsysteme
(Driver
Assistance)
Der Fahrer wird in bestimmten Fahrsituationen durch Fahrerassistenzsysteme unterstützt, die beschleunigend, verzögernd oder lenkend mit der Information über die Fahrumgebung eingreifen und mit der Erwartung, dass der menschliche Fahrer alle verbleibende dynamische Fahraufgaben übernimmt.menschlicher Fahrer und das Systemmenschlicher Fahrermenschlicher Fahrer
2Teilautomatisierung
(Partial
Automation)
Der Fahrer wird in bestimmten Fahrsituationen unterstützt durch ein oder mehrere Fahrerassistenzsysteme, die sowohl beschleunigend/verzögernd als auch lenkend mit der Information über die Fahrumgebung eingreifen und mit der Erwartung, dass der menschliche Fahrer alle verbleibende dynamische Fahraufgaben übernimmt.Systemmenschlicher Fahrermenschlicher Fahrer
Das automatisierte Fahrsystem überwacht die Fahrumgebung.
3Abhängige Automatisierung
(Conditional
Automation)
Abhängige Automatisierung mit allen Aspekten der dynamischen Fahraufgabe mit der Ausnahme, dass der menschliche Fahrer auf Anforderung zum Eingreifen die Kontrolle über das Fahrzeug übernimmt.SystemSystemmenschlicher Fahrer
4Hochautomatisierung
(High
Automation)
Hochautomatisiertes fahren mit allen Aspekten der dynamischen Fahraufgabe, auch wenn der menschliche Fahrer nicht nach Anforderung eingreift und die Kontrolle über das Fahrzeug übernimmt.SystemSystemSystem
5Volle Automatisierung
(Full
Automation)
Das voll autonome Fahrsystem übernimmt die Kontrolle unter allen Aspekten der dynamischen Fahraufgabe, allen Fahrbahnbeschaffenheiten und Umweltbedingungen, die von einem menschlichen Fahrer beherrscht werden.SystemSystemSystem
Beschreibung der in der Norm SAE J3016 festgelegten Klassifizierung und Definition von Kraftfahrzeugen zum autonomen Fahren.

Fahrzeugmodelle mit teilautonomen und vollautonomen Systemen

Automobilhersteller haben schon jetzt Modelle auf den Markt, die das teilautonome Fahren ermöglichen. Nachfolgend eine Übersicht und Einordnung in die Autonomiestufen einiger Fahrzeugmodelle.

Einordnung und Übersicht von Fahrzeugmodellen, die mit Systemen zum teil- und vollautonomen Fahren ausgestattet sind

FahrzeugmodellHerstellerbezeichnung des autonomen SystemsHardware für autonomes FahrenSAE Level
(Autonomiestufe)
Tesla Model S- 8 Surround Kameras (360° Sicht um das Fahrzeug mit einer Reichweite von 250 m)
- 12 Ultraschallsensoren (Erkennung von "harten" und "weichen" Objekten
- Radar (Verbesserung der Umfeldwahrnehmung, durch die Durchdringung von Regen, Staub, Nebel und vorausfahrenden Fahrzeugen)
Software:
Hardware: Stufe 5
Tesla Model 3
Mehr Details zum Tesla Autopilot
Waymo (Google Tochterunternehmen)LiDAR Sensors (gepulster Laserstrahl zur dreidimensionalen Umweltwahrnehmung)
- LiDAR für kurze Reichweiten
Surround Umsicht für die Nahfelderkennung - seitlich, vorne, hinten und unterhalb des Fahrzeugs
- LiDAR für lange Reichweiten
detailierte 360° Umfelderkennung auf großer Distanz
- LiDAR für hochauflösende 3D Bilder
Verknüpft mit kurz und lang Reichweiten LiDAR für hochauflösende 3D Bilder
Software:
Hardware: Stufe 4
Mehr Details zu Waymo
BMW (Forschungsprototyp)Active Assist- 4 Laserscanner (vorne hinten, links und rechts) Erkennen Größe, Geschwindigkeit von Objekten sowie das Fahrzeugumfeld und, messen die Distanz zu Objekten
- 1 Serienkamera im Innenspiegel (Positionserkennung von anderen Verkehrsteilnehmern, Unterscheidung der verschiedenen Fahrzeuge ob PKW, Motorrad, Fußgänger oder LKW). Erkennung der Eigenposition des Fahrzeugs innerhalb der Fahrspur.
- 3 Radare (einer vorne, zwei hinten) Messen die Position, Geschwindigkeit, Richtung und die Distanz von anderen Fahrzeugen
-
Mercedes E-Klasse
Lenkpilot- 1 Stereokamera im InnenspiegelSoftware: Stufe 2
Hardware: Stufe 2
Mehr Details zur Entwicklung von Mercedes
Volvo XC 90 (Feldversuch limitiert auf 100 Modelle)IntelliSafe-Autopilot- 1 Radarsensor im Autogrill
- Seitenspiegelkamera
- Kamera in der Windschutzscheibe
- Front LiDAR-Sensor
-
Mehr Details zur Entwicklung von Volvo
Autonomes Fahren - welche Technologien haben die Automobilhersteller auf dem Markt. Diese Tabelle gibt einen Überblick über die Fahrzeugmodelle mit teil- und vollautonomen Systemen. Die Herstellerbezeichnungen für die Funktionen sind: Autopilot, Active Assist, Lenkpilot und IntelliSafe-Autopilot. Hast du Erfahrungen zum autonomen Fahren gemacht, dann teile diese im Elektronik-Zeit Forum.

Autonome Funktionen der Autohersteller

Tesla

Tesla stattet alle Tesla-Modelle (Models S, Model X und das Model 3) mit entsprechender Hardware zum autonomen Fahren aus. Die Autopilot-Funktionen werden ständig weiterentwickelt und verbessert. Abhängig von Prüfungen und rechtlichen Genehmigungen werden Neuerung durch ein Softwareupdate implementiert. Durch die Ausstattung der Tesla Modelle mit voll autonomer Hardware und der Software Updates, ermöglicht es Tesla den Kunden die neusten Funktionen bereitzustellen. So kann der Kunde miterleben, wie sich sein Fahrzeug weiterentwickelt, ohne dass zusätzliche Hardwareänderungen erforderlich sind. Die nachfolgenden autonomen Funktionen hat Tesla umgesetzt und können von den Tesla Kunden bereits jetzt genutzt werden:
  • die Fahrzeuggeschwindigkeit dem Verkehr anpassen
  • die Fahrspur halten und wechseln
  • die Zielausfahrt an Autobahnkreuzen durch Navigation abfahren
  • Parklücken suchen und einparken
  • automatisches Vorfahren, Tesla nennt diese Funktion Summon

Unternehmensstrategien der Automobilhersteller zum autonomen Fahren

Viele Unternehmen lagern die Entwicklung der autonomen Fahrzeuge aus, wie zum Beispiel der Konzern Alphabet mit Waymo und BMW mit dem Campus in Unterschleißheim. Dadurch sind die Entwicklungsarbeiten und Kompetenzen gebündelt und die Mitarbeiter agiler. Zusätzlich sollen die Bereiche eine hohe individuelle Entscheidungskompetenz haben. Hab ihr selbst ein Fahrzeug mit autonomen Funktionen? Dann teilt uns eure Erfahrungen und Meinungen in unserem Forum. 

Tesla

Alle Tesla Fahrzeuge, die mit dem Ausrüstungssatz zum autonomen Fahren ausgestattet sind, können durch Softwarefunktionserweiterungen folgende Funktionen in der Zukunft erfüllen:
  • Kurz- und Langstecken ohne Fahrereingriff
  • selbstständiges Laden bei Superchargern mit Ladeautomatik
  • Fahrt und Navigierung zum Ziel
  • Kalendersynchronisation zur Bestimmung des Zielorts
  • Berechnung der optimalen Route
  • Parkplatzsuche und selbstständiges Einparken
  • Selbstständiges Vorfahren, aktiviert durch das Handy
Aufgrund der Komplexität können ein Teil der oben genannte Funktionen erst nach ausgiebigen Softwaretests freigegeben werden. Zudem ist eine rechtliche Zulassung erforderlich, die unterschiedlich ausfallen kann, aufgrund der Variation der einzelnen Rechtsprechungen.

Waymo/Google

Waymo ist das Tochterunternehmen des Alphabet Konzerns und die ausgelagerte Entwicklungsabteilung für autonome Fortbewegung von Google. Das Ziel von Waymo ist es eigene Produkte, die das selbstständige Fahren ermöglichen, zu entwickeln.