Fahrerassistenzsystem

Fahrerassistenzsysteme (FAS – englisch: Advanced Driver Assistance Systems (ADAS)) sind elektronische Zusatzeinrichtungen in Kraftfahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen. Hierbei stehen oft Sicherheitsaspekte, aber auch die Steigerung des Fahrkomforts im Vordergrund. Ein weiterer Aspekt ist die Verbesserung der Ökonomie.

Aufbau und Funktion

Fahrerassistenzsysteme greifen teilautonom oder autonom in Antrieb, Steuerung (z. B. Gas, Bremse) oder Signalisierungseinrichtungen des Fahrzeuges ein oder warnen durch geeignete Mensch-Maschine-Schnittstellen den Fahrer kurz vor oder während kritischer Situationen. Derzeit sind die meisten Fahrerassistenzsysteme so konzipiert, dass die Verantwortung beim Fahrer bleibt (er also autonome Eingriffe in der Regel „übersteuern“ kann) und dieser damit nicht entmündigt wird. Gründe hierfür sind vor allem:

• Die rechtliche Lage, nach der der Fahrer jederzeit die Verantwortung für die Führung seines Fahrzeuges hat und es jederzeit beherrschen können muss (Wiener Straßenverkehrskonvention 1968, Art. 8, Absatz 5): Jeder Führer muss dauernd sein Fahrzeug beherrschen oder seine Tiere führen können.

• Die noch nicht ausreichende Zuverlässigkeit vieler Systeme. Besonders anspruchsvolle Aufgaben sind hierbei die Erkennung und Klassifikation von Objekten und die Interpretation der Szenerie im Umfeld des Fahrzeuges. Derzeitig verfügbare Sensoren und bekannte Signalverarbeitungsansätze können noch keine zuverlässige Umfelderkennung unter allen möglichen Fahrzuständen und Wetterbedingungen bieten. Assistenzsysteme bieten daher nur eine begrenzte Unterstützung in bestimmten, beherrschbaren Situationen (Beispiel Abstandsregeltempomat: Arbeitsbereich oft auf bestimmte Geschwindigkeitsbereiche eingeschränkt, keine Berücksichtigung stehender Objekte, usw.).

• Die fehlende Akzeptanz für „entmündigende“ Systeme bei Käufern solcher Fahrzeuge.

Technik

Der Regeleingriff bzw. die Signalisierungsfunktionen von Fahrerassistenzsystemen setzen Wissen bezüglich der aktuellen Fahrsituation voraus. Dies können im Falle von ESP und ABS Sensoren sein, die die Raddrehzahl und/oder die Gierrate (= Drehgeschwindigkeit des Fahrzeuges um die Vertikalachse), sowie die Längs- und Querbeschleunigung bestimmen. Weitergehende Systeme wie ACC oder Abstandswarner benötigen zusätzlich Informationen bezüglich des Fahrzeugumfeldes. Für diese Art von Assistenzsystemen kommen verschiedene Arten von Umfeldsensorik zum Einsatz. Hierbei stehen

• Ultraschall (Einparkhilfe)
• Radar (Spurwechselassistent, automatischer Abstandswarner)
• Lidar (Totwinkel-Überwachung, automatischer Abstandswarner, Abstandsregelung, Pre-Crash und Pre-Brake)
• Kamera (Spurverlassenswarnung, Verkehrzeichenerkennung, Spurwechselassistent, Totwinkel-Überwachung)

im Vordergrund. Teilweise sind auch Kombinationen mehrerer Sensorsysteme (Sensordatenfusion) notwendig. Aufgrund des hohen Preises solcher Sensorsysteme besteht meist die Forderung der Multifunktionalität; das heißt, ein Sensorsystem muss verschiedene Assistenzfunktionen abdecken. Durch die Kombination mit exakten Daten von Navigationssystemen kann eine ortsbezogene Warnung z. B. bei hoher Geschwindigkeit im Vorfeld einer engen Kurve erfolgen.

Verbreitung

Im Jahre 2003 war der durchschnittliche Wert für Fahrerassistenzsysteme pro verkauftem Fahrzeug in Deutschland bei ca. 900 Euro (Schwerpunkt: ABS, ESP, Bremsassistent, Reifendruckkontrolle, ACC, adaptives Licht). Nach Studien erwartet man im Jahre 2010 einen durchschnittlichen Wert von 3200 Euro und im Jahre 2015 von 4300 Euro. Dabei geht man auch von Zukunftssystemen wie Objekterkennung/Fußgängerschutz, Unfall-Erkennung, automatische Notbremse, Infrarot-Nachtsicht u. ä. aus. Der Haupttreiber für das Wachstum dieser Systeme ist die Nachfrage der Käufer, welche nach einer ADAC-Umfrage die Fahrzeugsicherheit an Platz 1 sehen. Einen weiteren Einfluss hat der demografische Faktor in Deutschland, wonach ältere Fahrer mehr Wert auf Fahrzeug-Sicherheit legen und durch deren relative Zunahme in den nächsten Jahren entsprechend die Nachfrage ankurbeln.

Beispiel Motorrad: Im Jahr 2003 wurden ca. 4000 Motorradunfälle mit Personenschaden durch „Überbremsen und nachfolgendem Sturz“ ausgelöst. Diese hätten zu ca. 90% durch den Einbau von einem ABS verhindert werden können.

Nachdem Europa beim ESP führend ist, hat sich die USA im Dezember 2007 zu einer verbindlichen Einführung entschlossen. Seit 2009 müssen 55% der Fahrzeuge bis 4,5t mit ESP ausgerüstet sein, ab 2012 gilt dies für 100% der Fahrzeuge. Die UN arbeitet derzeit an einer Regelung, die die ESP-Technik weltweit als Standard vorschreiben soll. Derzeit sind weltweit 26% der Neufahrzeuge mit ESP ausgerüstet. In Deutschland beträgt dieser Wert 64%.

Potential

Nach Untersuchungen der Unfallforschung der Versicherer (UDV) zu Fahrerassistenzsystemen würde die serienmäßige Ausrüstung von Pkw, Lkw und Transportern mit ESP und von Motorrädern mit ABS die Zahl der Unfälle deutlich reduzieren. Folgende Nutzenpotentiale wurden von der UDV ermittelt:

• ESP für Pkw: 25 – 35 % (beeinflussbare Unfälle mit schwerem Personenschaden)
• ESP für Lkw: 9 % (beeinflussbare Unfälle mit schwerem Personenschaden)
• ESP für Kleintransporter: 19 % (beeinflussbare Unfälle mit schwerem Personenschaden)
• ABS für Motorräder: 10 % (beeinflussbare Unfälle mit Personenschaden)

Mit dem serienmäßigen Einbau von Auffahrwarn- und Notbremssystemen in Pkw ließen sich darüber hinaus viele schwere Auffahrunfälle vermeiden, sagt die Unfallforschung der Versicherer. Nach Berechnungen wäre mit modernen Bremsassistenten eine Verringerung der schweren Pkw-Unfälle um zwölf Prozent möglich. Die Technik weise Autofahrer auf eine drohende Kollision hin oder leite bei Gefahr eine Notbremsung ein. Zu vorsichtiges und spätes Bremsen sind den Unfallforschern zufolge verantwortlich für viele Verkehrsunfälle. Nach dem ab 2011 europaweit für alle Neuwagen vorgeschriebenen Schleuderschutz ESP versprechen Auffahrwarn- und Notbremssysteme das höchste Unfallvermeidungspotential.

Zukunft

In Studien wird bereits über „automatische Ausweichmanöver“ nachgedacht, wobei die sichere und eindeutige Situationserkennung die kurzzeitige Übernahme der Fahrzeugführung sowie die erfolgreiche Rückgabe an den Fahrer ein schwieriges Unterfangen ist. Neben der sicheren Erkennung der Umfeldsituationen sind zudem in kürzester Zeit verschiedene Strategien für geeignete Ausweichmanöver zu erarbeiten und zu bewerten. Auch ist gerade bei autonomen Eingriffen die Frage der Produkthaftung nicht zu unterschätzen. Bei allen Assistenzsystemen ist die Zusammenarbeit von Ingenieuren, Psychologen, Ergonomen und Juristen notwendig.

Auflistung

• Antiblockiersystem (ABS)
• Antriebsschlupfregelung (ASR)
• Autonomer Halt (Nothaltsystem bei gesundheitlichen Problemen des Fahrers)
• Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), beinhaltet auch Antriebs-Schlupf-Regelung)
• Motor-Schleppmoment-Regelung
• Elektronische Differentialsperre (EDS)
• Lichtautomatik (automatisch Licht an/aus)
• Adaptives Kurvenlicht
• Adaptiver Fernlichtassistent (automatische Anpassung der Leuchtweite des Abblendlichts und Auf- und Abblenden des Fernlichts)
• Fernlichtassistent (automatisches Auf- und Abblenden des Fernlichts)
• Nachtsicht-Assistent, oder auch Night Vision
• Scheibenwischer-Automatik
• Head-Up-Display (HUD)
• Bremsassistent (BAS)
• Automatische Notbremsung (ANB)
• Berganfahrhilfe
• Bergabfahrhilfe (Hill Descent Control)
• Tempomat (Geschwindigkeitsregelanlage)
• Abstandsregeltempomat, Adaptive Cruise Control (ACC)
• Abstandswarner
• Totwinkel-Überwachung
• Stauassistent
• Spurerkennungssystem
• Spurhalteassistent/Spurassistent (Querführungsunterstützung, lane departure warning)
• Spurhalteunterstützung (lane keeping support))
• Spurwechselassistent (lane change assistance)
• Spurwechselunterstützung (lane change support) in der Entw.
• Intelligent Speed Adaption (ISA)
• Car2Car Communication Funkgestütze Kommunikation zwischen Fahrzeugen
• Reifendruckkontrollsystem
• Einparkhilfe (Ultraschallsensoren zur Hindernis- und Abstandserkennung)
• Fahrerzustandserkennung (driver drowsiness detection)
• Verkehrszeichenerkennung (Traffic Sign Recognition)

Siehe auch

• Hochautomatisiertes Fahren
• ASIL (Automotive Safety Integrity Level, von ISO 26262)

Literatur

• AAET - Automatisierung, Assistenzsysteme und eingebettete Systeme für Transportmittel, Tagungsbeiträge 7. Braunschweiger Symposium vom 21-23 Febr.2006, Herausgeber: Gesamtzentrum für Verkehr Braunschweig eV (GZVB) 327 Seiten, ISBN 3-937655-07-7 für 69,00 Euro
• C. Stiller (Ed.) et al.: Fahrerassistenzsysteme. Schwerpunktthemenheft der Zeitschrift it - Information Technology, Oldenbourg Verlag, München. 49(2007)1

Weblinks

• Untersuchungen der Unfallforschung der Versicherer (UDV) zu Fahrerassistenzsystemen
• EU-Förderprogramm PReVeNT
• Invent - eine Forschungsinitiative deutscher Unternehmen; gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung
• Intelligent Transportation Systems
• Bester Beifahrer - eine Kampagne des Deutschen Verkehrssicherheitsrates zu Fahrerassistenzsystemen
• ESP-Verfügbarkeit in neuen Automodellen
• Automatisiertes Fahren