Mobilität
13.07.2016

Der lange Weg zum autonomen Fahren

Foto: Daimler AG
Der Traum vom autonomen Fahren: Der F015 von Mercedes ist als Forschungsfahrzeug unterwegs.

Der Unfall mit einem vermeintlich autonom fahrenden Tesla hat es gezeigt: Fahrerassistenzsysteme entwickeln sich Schritt für Schritt. Einige Funktionen werden erst in den kommenden Jahren serienreif.

Als Clärenore Stinnes, die Tochter des Großindustriellen Hugo Stinnes, 1927 in einem Adler Standard 6 aufbrach, die Welt zu umrunden, war das ein großes Wagnis. Den richtigen Weg musste sie anhand von Landkarten ausknobeln, die genaue Position zu bestimmen, war schwierig. Und wenn das Auto liegen blieb, begann die Suche nach dem Problem. Kein Wunder, dass Stinnes länger als zwei Jahre unterwegs war. Mit einem Auto, das aus der Daten-Cloud gesteuert wird, wäre es deutlich schneller und bequemer gegangen. Das Fahrzeug hätte die Route vorgegeben, elegant um Staus herumgeleitet und rechtzeitig vor Pannen über das Internet das richtige Ersatzteil bestellt und eine Werkstatt angesteuert. Im Falle einer Pause hätte Stinnes angehalten, wäre einfach ausgestiegen und das Auto hätte sich seinen Parkplatz alleine gesucht.

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Künftig sollen Autos über die Cloud mit dem Internet der Dinge vernetzt sein. Die Hersteller und ihre Zulieferer arbeiten an zahlreichen Konzepten. Die versprechen nicht nur mehr Annehmlichkeiten, sie erhöhen auch die Sicherheit, senken den Energieverbrauch und schonen die Umwelt.

 

Das Auto als Sensor

Gleichzeitig übernehmen sie mehr Funktionen als den Transport von Menschen, Tieren und Gütern. „Wir nutzen das Auto als Sensor“, erklärt Volkmar Denner, Vorsitzender der Geschäftsführung bei Bosch. Die gemessenen Daten sollen nicht mehr ausschließlich im Auto direkt genutzt werden. Sie werden in die Cloud weitergeleitet und verarbeitet. So liefern sie auch nützliche Informationen für andere Verkehrsteilnehmer.

Von diesem Trend profitieren vor allem Zulieferer wie Bosch. So steigerte die Sparte Mobility Solutions den Umsatz im Geschäftsjahr 2015 im Vergleich zu 2014 um rund zwölf Prozent auf 41,7 Milliarden Euro, um Effekte aus Wechselkursschwankungen bereinigt lag das Plus bei 4,6 Prozent. 

Viele Anwendungen werden bereits heute eingebaut, beispielsweise die Möglichkeit, dass das Auto automatisch die Geschwindigkeit reduziert und einen Sicherheitsabstand einhält, wenn sein Fahrer zu dicht auf den Vordermann auffährt.

 

Von der Straße in die Cloud

Allerdings können die Fahrer diese Unterstützung ausschalten. Die Automobilbranche fürchtet, ansonsten Kunden zu verlieren. Freiheit ist wichtiger als Sicherheit. Denn nach wie vor klammert sich die Branche an ein jahrzehntealtes Verkaufsargument: Autos werden zu einem Großteil über den Begriff Fahrspaß vertrieben. Umdenken ist dringend angesagt, denn für kommende Generationen wird das Auto immer mehr zu dem, was es eigentlich ist: ein Transportmittel. Der Wert als Statussymbol nimmt hingegen ab, sagt Thomas Fellger, Chef der Internetfirma Iconmobile Group: „Künftig wird es darum gehen, die Fahrt von Punkt A nach Punkt B über das Internet zu kaufen, das Fahrzeug tritt in den Hintergrund.“ 

Genau an diesem Punkt setzt auch Bosch an. „Wir werden für den Großraum Stuttgart einen Mobilitätsassistenten realisieren, der Autofahrern eine intermodale Routenführung ermöglicht – inklusive Umstieg auf Fahrräder, Bahnen und Busse“, sagt Konzernchef Denner. Eine App soll künftig genügen, um die Reise mit unterschiedlichen Verkehrsmitteln zu planen, zu buchen und zu bezahlen.

 

Am Berg übernimmt der Benziner

Das Fernziel aller Entwicklungen ist das vollautomatisierte Fahren. Die Menschen sollen nur noch ihre Ziele eingeben. Dann werden sie von einem Auto abgeholt und bei Bedarf auf andere Verkehrsmittel verteilt. Selbst steuern muss dann niemand mehr. Bis dahin dauert es aber noch ein bisschen, prognostiziert Denner: Vollautomatisiertes, also fahrerloses Einparken soll bereits in zwei Jahren möglich sein, automatisiertes Fahren auf Autobahnen bis Ende der Dekade.

Zahlreiche Entwicklungen mit dem Ziel, dem Computer möglichst reibungslos das Lenkrad zu übergeben, basieren darauf, das Auto in die Cloud zu integrieren. Diese Ansätze können auch für Selbstfahrer interessant sein und werden im Laufe der kommenden Jahre ihren Weg in die Fahrzeuge finden.

Beispielsweise hilft der Computer bei Hybridfahrzeugen, die Auslastung von Elektro- und Benzinmotor ideal zu kombinieren. Fährt das Auto auf eine Bergkuppe zu, erhält es aus der Cloud den Befehl, nur den Elektromotor zu nutzen. Die Batterie wird dann hinter der Kuppe beim Bergabfahren wieder geladen. Sollten in Innenstädten künftig nur noch Elektroantriebe zugelassen sein, wird die Batterie geschont, wenn das Auto auf das Zentrum zurollt.

 

Automatische Warnung vor Staus

Daimler hat Algorithmen für Setra-Busse entwickelt, die automatisch intelligent und der Topographie angemessen schalten. Durchschnittlich spart der Betreiber so mehr als neun Prozent Treibstoff.

Eine ähnliche Variante ist eine typische Aufgabe für Mathematiker, Physiker und Ingenieure. Die meisten Autofahrer beschleunigen am Ende einer Geschwindigkeitsbegrenzung auf ein beliebiges Tempo – um dann vor dem nächsten Limit in die Eisen zu steigen. Der Computer kann aber eine ideale maximale Geschwindigkeit berechnen, bei der nicht zu viel Treibstoff eingesetzt wird und das Auto dennoch zügig fährt, ohne am Schluss die Bremsen zu stark zu belasten. Ein bis zwei Prozent der CO2-Emissionen spart die Methode.

Die Internetverbindung funktioniert in zwei Richtungen. Die genannten Beispiele benötigen nur Daten aus der Cloud. Das Auto kann aber auch welche liefern, die für andere Nutzer relevant werden. Treffen in der Cloud Daten ein, dass auf einem bestimmten Autobahnabschnitt Fahrzeuge mit niedriger Geschwindigkeit unterwegs sind, warnt sie nachkommende Fahrer vor stockendem Verkehr oder Stau und reguliert die Geschwindigkeit rechtzeitig runter, um Auffahrunfälle zu vermeiden. Wenn möglich leitet der Computer auch von der Autobahn ab, sofern der Verkehr dort schneller fließt.

 

Schneller auf den freien Parkplatz

Manche Sensoren registrieren auch Glatteis auf der Fahrbahn. Solche Informationen sind ebenfalls für nachkommende Fahrzeuge interessant und werden aus den Rechenzentren weitergeleitet. Oder die Sensoren messen während der Fahrt, ob links und rechts von ihnen Fahrzeuge stehen. In Kombination mit Kartenmaterial erkennt der Computer so, wo in bestimmten Straßenzügen oder Stadtvierteln Parkplätze frei sind. „Wir berechnen daraus eine Echtzeitparkkarte und spielen diese via Internet in die Fahrzeuge vor Ort zurück“, erläutert Denner. Dieses Verfahren funktioniert jedoch nur in Gegenden mit regelmäßigem Verkehr. Parkplätze in ruhigen Seitenstraßen erfasst es nicht.

Dort helfen fest installierte Sensoren. Runde, flache Hubbel, die auf den Parkflächen angebracht werden. Sie registrieren, ob über ihnen ein Auto parkt, und melden der Cloud, ob sie frei oder belegt sind. Wer einen Parkplatz in der Gegend sucht, sendet eine Anfrage und wird direkt zu einem freien Platz geleitet. Da nicht jeder Fahrer über das System verfügt, kann es zwar sein, dass ein Platz bei Erreichen doch nicht mehr frei ist. Der Computer achtet aber darauf, Autos nach Möglichkeit an Orte zu lenken, an denen mehrere freie Stellplätze registriert sind. Das ist nicht nur bequem. Wenn die langwierige Suche nach einem Parkplatz entfällt, ist das auch gut für die Umwelt und die Bewohner. „Wir messen eine CO2-Reduktion in der Stadt“, berichtet Alicia Asin Perez, Vorstand der spanischen Libelium, die sich auf die Verbindung von Sensoren mit der Cloud spezialisiert hat.

 

Kein Suchen mehr im Parkhaus

Ein Modellversuch läuft in der Region Stuttgart. In den 179 Mitgliedsstädten und -gemeinden wohnen 2,7 Millionen Menschen. 15 Park-and-Ride-Parkplätze entlang der S-Bahn Linien 2 und 3 erhalten Sensoren. An den Parkplätzen werden Informationstafeln aufgestellt, auch benötigen sie eine Stromversorgung. Denn die Sensoren übertragen die Daten über WLAN. Auf der Internetseite des Verkehrs- und Tarifverbunds Stuttgart sowie über eine App können Autofahrer abfragen, ob und wie viele freie Parkplätze sie am Bahnhof ihrer Wahl vorfinden. Noch laufen die Vorbereitungen. Nach Angaben einer Sprecherin des Verbands Region Stuttgart wird derzeit die App programmiert.

Noch eleganter wird es künftig in Parkhäusern zugehen. „Hier genügt es, das Auto auf einem Übergabeplatz abzustellen, und es fährt selbsttätig zum Stellplatz“, sagt Denner. Für den Weg zur Parklücke nutzt das Fahrzeug die Videoüberwachung des Parkhauses, auf das es über die Cloud Zugriff hat. Die letzten Zentimeter helfen Ultraschallsensoren, unfallfrei einzuparken.

Valet Parking heißt diese Technik, benannt nach dem Vorbild aus den USA, wo Bedienstete, die Valets, das Auto ihrer Kunden übernehmen und parken. Vorteil des Systems: Auf dem gleichen Platzangebot können mehr Fahrzeuge stehen, da nicht ständig Fahrwege frei gehalten werden müssen. Auch Betreiber von Fähren haben bereits Interesse an dem Verfahren signalisiert. Das bislang oft hektische Be- und Entladen könnte so entspannter verlaufen und der Platz in den Schiffsrümpfen besser ausgenutzt werden.

 

Effiziente Wechsel vor der Ladesäule

Volkswagen hat im Projekt V-Charge das Verfahren in Kooperation mit der ETH Zürich, der TU Braunschweig, Bosch, der Universität Parma und der Universität Oxford für Elektroautos erweitert. Die suchen nicht einfach einen freien Parkplatz sondern eine freie Ladestation, an der sie per Induktion aufgeladen werden. Ist die Batterie voll, wechseln sie auf eine Position ohne Ladevorrichtung und das nächste E-Auto kann zur Ladestation.

Auch Wartungs- und Reparaturzeiten kann die Verbindung des Fahrzeugs ins Internet der Dinge verkürzen und lästige Pannen vermeiden. Sensoren messen den Zustand diverser Bau- und Verschleißteile. Tritt ein Fehler auf, melden sie diesen dem Besitzer aufs Smartphone – und zeigen ihm gleich noch, welche Werkstatt in der Nähe freie Kapazitäten hat. Auf lange Sicht wird der Autobesitzer nur noch per Knopfdruck einen Termin mit der Werkstatt ausmachen. Die erhält dann die Daten, welcher Fehler aufgetreten ist und bekommt bei Bedarf benötigte Ersatzteile geliefert. Die mitunter langwierige und kostenaufwändige Fehlersuche entfällt, die Reparatur- und damit Standzeiten des Fahrzeugs werden optimiert. Das System verweist allerdings nur auf Werkstätten, die sich angemeldet haben, und kann so auch eine Werkstattbindung des Fahrzeughalters festlegen. Insbesondere kleine, meist kostengünstige freie Werkstätten könnten dadurch ins Hintertreffen geraten.

 

Versicherungen wollen Daten nutzen

Der Anschluss an die Cloud bietet aber noch mehr. So kündigte der Versicherungskonzern HUK-Coburg einen Telematiktarif an. Dabei zahlen Autofahrer je nach Fahrweise höhere oder niedrigere Beiträge. Raser und Drängler sollen so bestraft, vorausschauend und umsichtig fahrende Verkehrsteilnehmer belohnt werden. Die Umsetzung ist nicht einfach. Klar ist, dass es für Fahrer, die auf Landstraßen grundsätzlich mit 150 Stundenkilometern unterwegs sind, teuer wird. „Die große Frage ist, wie gehen wir mit denen um, die auf diesen Straßen nur 80 fahren“, sagt HUK-Vorstand Klaus-Jürgen Heitmann.

Auch Geldgeschäfte laufen künftig zum Teil über das Auto. Eine App zeigt Tankstellen oder für Elektroautos freie Ladestationen in der Nähe an. Ist das Fahrzeug betankt beziehungsweise geladen, läuft die Zahlung quasi automatisch, beispielsweise über einen Zahlservice wie Paypal. Am Ende wird alles miteinander über die Cloud vernetzt sein: Auto, Eigenheim, Arbeitsplatz, Hausbank und vieles mehr.

 

Neue Einfallstore für Hacker

Genau das wirft allerdings auch Sicherheitsfragen auf. Die Automobilbranche ist bereits in den vergangenen Jahren mehrmals negativ aufgefallen, weil es Hackern gelungen war, von außen auf Fahrzeuge zuzugreifen und die Kontrolle zu übernehmen. Die physische Trennung sicherheitsrelevanter von nicht sicherheitsrelevanter Technik, bislang ein Ansatz der Hersteller, wird nicht mehr möglich sein, wenn alle Daten in der Cloud zusammenlaufen. Im Gegenteil, durch die Vernetzung von allem mit allem entstehen neue Einfallstore für Hacker. „Wenn ein Auto zum IP-Endpunkt im Internet der Dinge wird, gibt es Möglichkeiten, das anzugreifen“, weiß Volker Gerstenberger, Leiter Produktmarketing Enterprise Security/OEM bei Giesecke und Devrient.

Er vergleicht den Hype um Cloud Computing und das Internet der Dinge mit der Euphorie der Pioniere im Internet vor 30 Jahren. Alle sahen in erster Linie die Vorteile. Sicherheitslücken mussten im Nachhinein mühsam geschlossen werden. „Je mehr alles miteinander vernetzt ist, desto mehr Angriffsvektoren habe ich“, sagt Gerstenberger.

 

Manipulierte Verkehrsmeldungen

Es muss nicht immer gleich um Diebstahl oder Betrug gehen. Es kann auch nur der eigene Vorteil Anlass für einen Hack sein. „Ich könnte mir eine staufreie Autobahn bauen, wenn ich die Daten in der Cloud so manipuliere, dass sie einen Stau meldet“, nennt Gerstenberger eine Möglichkeit.

Geht es nach Bosch-Lenker Denner, ist die komplette Vernetzung keine Frage des Ob sondern höchstens des Wann. Sein Konzern hat ein Konzeptauto vorgestellt, das sogar mit der Gegensprechanlage des Eigenheims verbunden ist. Per Fingerabdruck kann etwa der Paketbote in einen Schleusenbereich eingelassen werden. Denner schwärmt: „Das Auto der Zukunft wird zu einer neuen, digitalisierten Lebensumgebung.“

Zwar standen Clärenore Stinnes auf ihrer Weltreise 1927 noch nicht die technischen Möglichkeiten von heute zur Verfügung. Das benötigte Geld hatte sie aber ganz fortschrittlich bei Sponsoren aus der Automobilwirtschaft eingeworben, die  an der Entwicklung neuer Techniken beteiligt waren – darunter auch Bosch.

Jochen Bettzieche
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