Fahrerassistenzsysteme, Umfeldsensorik und das automatisierte Fahren

Damit die verschiedenen Systeme des automatisierten Fahrens funktionieren, muss das Umfeld genau erfasst werden. Dazu kommen verschiedene Sensoren zum Einsatz, die Informationen zu Orten (Koordinaten, Abstand, Winkel), Abmessungen (Länge, Breite, Höhe) und Geschwindigkeiten (längs, quer, relativ) liefern. 

Diese Umfeldsensoren werden nach Prinzip in elektromagnetische, optische und akustische Sensoren unterteilt. Zu den elektromagnetischen Sensoren gehören Radarsenoren, zu den optischen Sensoren gehören das Mono- und Stereo-Video, Infrarot, LIDAR, Laser und Ultraschall und zu den akustischen Sensoren gehören Ultraschallsensoren.

Um automatisiert fahren zu können, müssen die verschiedenen Umfeldsensoren miteinander agieren. Dazu gibt es die Sensordatenfusion, welche die voneinander unabhängigen Sensoren Radar, LIDAR, Laser, Kamera, Infrarot und Ultraschall miteinander verknüpft, um Informationen besserer Qualität zu gewinnen.

Beispielsweise können Kameras gut Konturen erkennen und Objekte klassifizieren, jedoch keine Abstandsinformationen liefern. Radarsensoren hingegen können Abstands- und auch Winkelinformationen liefern, dafür aber keine Konturen erkennen. Die Fusion von Kameradaten mit Radarsensordaten macht es also möglich, ein Objekt und dessen Abstand zum Fahrzeug zu erkennen. Alternativ dazu liefern LIDAR- und Lasersensoren auch Informationen über Abstände, Winkel und Oberflächenkonturen. Sie sind aber, wie sehr gute Kameras auch, sehr teuer.

Um die Funktionssicherheit zu gewährleisten, sind Redundanzen und Plausibilitätsprüfungen nötig. Diese systeminterne Kontrolle verhindert Fehlinterpretationen des Systems. Zur Sicherstellung der Funktion werden nicht nur Daten von zwei Sensorsystemen fusioniert, um beispielsweise Art und Abstand von Objekten zu bestimmen, sondern von mehreren Systemen, um die gewonnen Daten auch zu kontrollieren. So können beispielsweise durch die LIDAR- und Lasersensoren fusionierte Kamera- und Lasersensordaten überprüft werden.


Auch Fahrassistenzsysteme reagieren erst, wenn alle gewonnenen Daten stimmig sind.

Automatisierte Fahrsysteme, also Fahrerassistenzsysteme, sind in Fahrzeugen integrierte elektronische Einrichtungen. Sie haben die Aufgabe, den Fahrer bei seiner Fahraufgabe zu unterstützen und die Bedienung des Fahrzeuges zu erleichtern. Fahrerassistenzsysteme sollen informieren, warnen und gegebenenfalls aktiv eingreifen. Informationen, also Daten, um auf Situationen reagieren zu können, erhalten die Fahrassistenzsysteme von der Umfeldsensorik.

Gemäß dem Handbuch Fahrerassistenzsysteme von Winner und Hakuli lassen sich Fahrerassistenzsysteme in drei Kategorien einteilen- A, B und C.

Kategorie A umfasst informierende Systeme die den Fahrer durch Informationen und Warnungen bei der Fahrzeugsteuerung unterstützen. Die entsprechende Handlung muss dann allerdings selbstständig vom Fahrer ausgeführt werden. Kategorie B beschreibt kontinuierlich wirkende automatisierende Fahrerassistenzsysteme, die den Fahrer durch die selbstständige Übernahme der Ausübung von Fahraufgaben entlasten. Kategorie C umfasst eingreifende Notfallsysteme, die den Fahrer in Situationen unterstützen, in denen er entweder nicht oder nur zeitverzögert reagiert, indem sie die Umgebung während der Fahrt überwachen und gegebenenfalls eingreifen.

Um automatisiert fahren zu können, müssen die verschiedenen Fahrassistenzsysteme, wie auch schon die Umfeldsensoren, fusioniert werden. Eine immer stärkere Verknüpfung der Fahrassistenzsysteme führt zu einer immer höheren Stufe der Automatisierung. 

Der Abstandsregler in Verbindung mit dem Verkehrszeichenassistent sorgt beispielsweise für das Anpassen an die und Halten der aktuell gültigen Geschwindigkeitsbegrenzung.

Der Spurhalte- und Spurwechselassistent ermöglicht das Fahren auf und Wechseln zwischen Fahrspuren verschiedener Art. Die Kombination des Abstandsreglers mit dem Spurhalteassistent ermöglicht eine automatisierte Staufahrt. Und durch die zusätzliche Verbindung mit dem Spurwechselassistent sind zusätzlich automatisierte Überholvorgänge möglich.  Und der Parkassistent in Verbindung mit den vorbenannten Assistenten ermöglicht auch das automatisierte Einparken in enge Parklücken.