Drive Me Projekt von Volvo
Köln.
Seit Anfang 2014 rollen die ersten, autonom fahrenden Drive Me Prototypen durch
Göteborg. Mit dem Start des zweiten Projektjahres kommt nun ein einzigartiges
AutoPilot Komplettsystem zum Einsatz, das die Einbindung selbstfahrender Autos
in den Straßenverkehr problemlos ermöglicht. Das Ziel des schwedischen
Premium-Herstellers steht fest: 100 selbstfahrende Fahrzeuge an Kunden
übergeben, die ab 2017 auf ausgewählten Straßen rund um Göteborg unterwegs
sind.
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| Autonomes Fahren mit Volvo |
Das von
Volvo entwickelte AutoPilot System ist so verlässlich, dass es jeden Bereich
des Fahrens selbstständig übernehmen kann. Die zentrale Herausforderung bei der
Entwicklung war, ein System zu realisieren, das sowohl in verschiedenen
Verkehrsszenarien als auch bei einem möglichen technischen Defekt gleichermaßen
zuverlässig funktioniert. Denn es kann nicht vorausgesetzt werden, dass der
Fahrer in einer kritischen Situation rechtzeitig einschreitet.
Deswegen
verfolgt Volvo einen ähnlichen Ansatz wie die Luftfahrtindustrie. Der Volvo
AutoPilot arbeitet nach dem Prinzip der redundanten
Fail-Operational-Architektur. Mit Hilfe von Backup-Systemen wird dafür gesorgt,
dass der AutoPilot auch bei einem Ausfall eines Systemelements weiterhin sicher
funktioniert. „99 Prozent Zuverlässigkeit sind für uns nicht gut genug. Wir müssen
viel näher an die 100 Prozent kommen, ehe wir selbstfahrende Autos gemeinsam
mit anderen Verkehrsteilnehmern auf öffentliche Straßen lassen“, sagt Dr. Erik
Coelingh, Technical Specialist bei Volvo Cars. Ein Ausfall der Bremsanlage
beispielsweise ist sehr unwahrscheinlich, doch ein selbstfahrendes Auto braucht
ein zweites unabhängiges System, das das Fahrzeug im Notfall sicher zum
Stillstand bringt.
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| Diese Karte versorgt das Fahrzeug mit allen wichtigen Informationen zur Umgebung, etwa Höhe, Straßenverlauf, Anzahl der Fahrspuren, Tunnelgeometrie, Leitplanken, Verkehrszeichen, Ausfahrten etc. Die Positionsbestimmung ist zentimetergenau. Der Cloud Service ist mit dem Kontrollzentrum der Verkehrsbehörden verbunden und bietet damit stets den Zugriff auf die aktuellsten Verkehrsinformationen. |
Beherrscht auch komplizierte Szenarien
Unterwegs
wird die komplette Techniklösung selbst die kompliziertesten Szenarien
bewältigen können – vom problemlosen Pendeln über dichten Verkehr bis hin zu
Notfallsituationen. Möglich wird dies durch ein komplexes Netzwerk von
Sensoren, cloud-basierten Systemen zur Positionsbestimmung sowie intelligenten
Brems- und Lenksystemen.
„So wie
ein guter Fahrer nähert sich auch das selbstfahrende Auto einer möglicherweise
gefährlichen Situation mit der gebotenen Vorsicht. Und in einer echten
Notsituation reagiert das Auto sogar schneller als die meisten Menschen“, fügt
Erik Coelingh hinzu. Ist das autonome Fahren beispielsweise aufgrund
außergewöhnlicher Wetterbedingungen oder einer technischen Fehlfunktion nicht
länger möglich, fordert das System den Fahrer auf, wieder die Kontrolle des
Fahrzeugs zu übernehmen. Falls dieser aus irgendeinem Grund dazu nicht in der
Lage ist und die Kontrolle nicht rechtzeitig übernimmt, steuert das Fahrzeug
selbstständig einen sicheren Halt an.
Selbstfahrende
Autos können nicht nur das Leben der Kunden erleichtern; sie haben auch das
Potenzial, den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und den Verkehrsfluss zu
verbessern. Zudem bietet die Technik neue Möglichkeiten für Stadtplanung und
effizientere Investitionen in die Infrastruktur.
„Eine
Komplettlösung für selbstfahrende Fahrzeuge zu entwickeln ist ein großer
Schritt. Wenn das öffentliche Pilotprojekt gestartet ist und läuft, wird es uns
mit wertvollem Wissen über die Einbindung autonom fahrender Autos im
Verkehrsgeschehen versorgen. Und wir werden erfahren, wie wir damit zu
nachhaltiger Mobilität beitragen können“, fasst Erik Coelingh zusammen.
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| In den Ecken der vorderen und hinteren Stoßfänger sind insgesamt vier Radarsensoren untergebracht, die Objekte und Hindernisse in allen Richtungen erkennen können und damit die gesamte direkte Fahrzeugumgebung erfassen. |
Die verschiedenen Drive Me Systemkomponenten im Überblick:
Sensortechnik
Volvo
entwickelt eine ganzheitliche Lösung für die exakte Positionsbestimmung und
eine komplette 360-Grad-Sicht auf die Fahrzeugumgebung. Dies wird durch eine
Kombination von Radar- und Lasersensoren sowie Kameras erreicht. Ein
redundantes Computernetzwerk verarbeitet die Informationen und erzeugt eine
Echtzeit-Übersicht aller beweglichen und stationären Objekte in der Umgebung.
Die
präzise Positionsbestimmung der Testfahrzeuge basiert auf diesen
Umgebungsinformationen sowie auf GPS-Daten und einer hochauflösenden
3D-Digitalkarte, die kontinuierlich mit Echtzeitdaten aktualisiert wird. Das
System ist so verlässlich, dass es ohne Kontrolle des Fahrers funktioniert.
Kombinierte Radar- und Kameraeinheit
Die
kombinierte Kamera- und Radareinheit, die im oberen Bereich der
Windschutzscheibe vor dem Innenspiegel platziert ist, vereint optische und
76-GHz-Radarsensoren. Das System, das auch im neuen Volvo XC90 zum Einsatz
kommt, erkennt Verkehrszeichen sowie den Straßenverlauf und erfasst auch andere
Fahrzeuge sowie Fußgänger und Radfahrer.
Umgebungsradar
In den
Ecken der vorderen und hinteren Stoßfänger sind insgesamt vier Radarsensoren
untergebracht, die Objekte und Hindernisse in allen Richtungen erkennen können
und damit die gesamte direkte Fahrzeugumgebung erfassen.
360-Grad-Rundumsicht
Vier
Kameras überwachen Objekte, die sich in unmittelbarer Umgebung befinden. Zwei
sind unterhalb der Außenspiegel angebracht, eine im hinteren Stoßfänger und
eine vorn im Kühlergrill. Zusätzlich zur Objekterkennung erfassen die Kameras
auch die Fahrbahnmarkierungen. Sie verfügen über eine hohe dynamische
Reichweite und können sich auch einem schnellen Wechsel der Lichtbedingungen
anpassen, etwa beim Einfahren in einen Tunnel.
Mehrfach-Laser
Dieses
Sensorsystem befindet sich unterhalb des Lufteinlasses an der Fahrzeugfront.
Der Scanner arbeitet mit einer sehr hohen Winkelauflösung, erfasst Objekte vor
dem Fahrzeug und kann auch zwischen verschiedenen Objekten unterscheiden. Das
einzigartige System erfasst andere Fahrzeuge in bis zu 150 Metern Entfernung
und deckt ein Sichtfeld von 140 Grad ab.
Trifokal-Kamera
Zusätzlich
ist im oberen Bereich der Windschutzscheibe eine Trifokal-Kamera platziert.
Dabei handelt es sich gewissermaßen um drei Kameras in einem Gerät: mit Winkeln
von 140 Grad, 45 Grad und 34 Grad für verbesserte Tiefenwahrnehmung und die
Erkennung weiter entfernter Objekte. Die Kamera kann plötzlich auftauchende
Fußgänger und andere unerwartete Gefahrenquellen erkennen.
Fernbereichsradar
Zwei
Fernbereichsradarsensoren im hinteren Stoßfänger gewährleisten eine optimale
Erfassung des Geschehens hinter dem Fahrzeug. Sie können auch Fahrzeuge
erkennen, die sich schnell von hinten nähern, und verhindern dadurch Unfälle
beim Spurwechsel.
Ultraschallsensoren
Zwölf
Ultraschallsensoren rund um das Fahrzeug erfassen Objekte in unmittelbarer Nähe
und unterstützen das autonome Fahren bei niedrigem Tempo. Die Sensoren basieren
auf der Technik, die derzeit für Einparkassistenz-Funktionen genutzt wird – in
Verbindung mit verbesserter Signalverarbeitung. Diese Technik ist
beispielsweise dann hilfreich, wenn sich Fußgänger oder Gefahrenquellen in
unmittelbarer Nähe befinden.
Hochauflösende 3D-Digitalkarte
Diese
Karte versorgt das Fahrzeug mit allen wichtigen Informationen zur Umgebung,
etwa Höhe, Straßenverlauf, Anzahl der Fahrspuren, Tunnelgeometrie, Leitplanken,
Verkehrszeichen, Ausfahrten etc. Die Positionsbestimmung ist zentimetergenau.
Hochleistungs-Positionsbestimmung
Das
Hochleistungs-GPS ist ein Teil der Positionssteuerung, die aus der Kombination
von GPS, Beschleunigungssensor (drei Freiheitsgrade) und Kreiselsensor (drei
Freiheitsgrade) besteht. Die von den Sensoren erzeugte 360-Grad-Rundumsicht
wird mit dem Kartenbild abgeglichen; daraus erhält das Fahrzeug die
Informationen über seine Position im Verhältnis zur Umgebung. Durch die
Kombination der Sensor- und Kartendaten ist das Drive Me Fahrzeug in der Lage,
in Echtzeit die beste Route zu wählen und dabei Faktoren wie Straßenverlauf,
Geschwindigkeitsbegrenzungen, temporäre Verkehrszeichen und die aktuelle
Verkehrslage zu berücksichtigen.
Cloud Services
Der Cloud
Service ist mit dem Kontrollzentrum der Verkehrsbehörden verbunden und bietet
damit stets den Zugriff auf die aktuellsten Verkehrsinformationen. Zudem haben
die Betreiber des Kontrollzentrums die Möglichkeit, die Fahrer in bestimmten
Fällen zum Abschalten des autonomen Fahrmodus aufzufordern.
Quelle Bild und Text: Volvo
