Der Computer sitzt am Steuer Wissenschaftler:innen der FH forschen im Bereich des automatisierten Fahrens

Wir befinden uns irgendwo im Nirgendwo, genauer gesagt im Industriepark Pferdsfeld, auf den Höhen des Hunsrücks. Hersteller und Forschungseinrichtungen nutzen das Testgelände im Hunsrück zur Erprobung neuer Technologien. Das Forschungsteam Hi-Drive, in dem neben den FH-Wissenschaftler:innen auch Fachleute des HMETC (Hyundai Motor Europe Technical Center), Rüsselsheim, und weiterer Unternehmen der Automobilindustrie arbeiten, kann hier in sicherer Umgebung die ersten Testfahrten mit dem autonom fahrenden Auto absolvieren. Als der Niro durch die Kurve fährt, wird klar, wie komplex das Testszenario ist: Das Rechnersystem des Autos ermittelt den passenden Lenkeinschlag sowie die Geschwindigkeit auf der Grundlage von GPS-Daten, aber auch von Livedaten eines Abstandsradars sowie von mehreren Lidaren und Kameras. Diese große Datenmenge wird in Echtzeit verarbeitet, was den Rechner aufs Äußerste fordert – und was zu einem durchaus merklichen Ruckeln in der Kurve führt, wenn die Steuerung den Kurs anpasst. Deshalb hat Joschua Schulte-Tigges die Hände auch immer in der Nähe des Lenkrads, um jederzeit eingreifen zu können und die manuelle Kontrolle des Fahrzeugs zu erhalten. Es sind die ersten Testfahrten, bei denen das Auto autonom fährt und sich automatisch an die durch Car-2-Car-Kommunikation unterstützte Situation anpasst – für das Team ein Meilenstein auf einem langen Weg.

Dr. Michele Rondinone und Daniel Kaszner, Forschungsingenieure und Car-2-Car-Experten im Team Advanced Safety Control des HMETC, erläutern: "Bei der Car-2-Car-Kommunikation und den aktuellen Deployment-Aktivitäten dazu in Europa befinden wir uns auf der Beschleunigungsspur bezüglich des kooperativen automatisierten Fahrens (CAD)." Konkret gehe es um die Einbindung der Infrastruktur sowie anderer Fahrzeuge über die Car-2-Car-Kommunikation als weitere "Sensoren" zur Erfassung des Umfelds und damit die Erweiterung des Sichtfelds über die Grenzen der eigentlichen Sensorik des Fahrzeugs hinaus.

"Im Forschungsfeld des autonomen Fahrens gibt es viele Themenbereiche – von technischen Aspekten wie Sensorik, Bildverarbeitung und Umfelderkennung über rechtliche Fragestellungen bis hin zu philosophisch-ethischen Herausforderungen", sagt Prof. Dr. Michael Reke, der das Fahrzeugsoftwarelabor und die Forschungsgruppe Automated Driving am FH-Institut für Mobile Autonome Systeme und Kognitive Robotik (MASKOR) der FH leitet. Der Schwerpunkt dieses Forschungsprojekts liegt darin, die Kommunikation des Fahrzeugs mit dem Umfeld zu verbessern – vereinfacht gesagt: Das Problem im Straßenverkehr sind immer die anderen Verkehrsteilnehmenden.

Das Auffahren auf die Autobahn steht beispielhaft für diese Herausforderungen. Man muss nicht nur die eigene Geschwindigkeit und Position einschätzen, sondern auch die der anderen Fahrzeuge. "Wir werden in den nächsten zwanzig Jahren die Situation haben, dass automatisierte und nicht automatisierte Fahrzeuge parallel im Straßenverkehr unterwegs sind", sagt Prof. Reke. Wenn es sich um zwei oder mehrere automatisierte Fahrzeuge handelt, liegt die Herausforderung darin, die Kommunikation zwischen den Autos so zu gestalten, dass die Systeme sich "verstehen". Wenn nicht automatisierte Autos im Spiel sind, geht es eher um eine Umfelderkennung mittels Radar und bildgebenden Systemen. Der Kia Niro des Forschungsteams ist vollgepackt mit Technik – neben den Sensoren, Kommunikationssystemen und den Rechnern gibt es auch Displays, auf denen die Wissenschaftler:innen während der Fahrt kontrollieren können, wie die Steuerungsprozesse ablaufen.

Thomas Walter, Leiter des Teams Advanced Safety Control des HMETC, betont den Wert der Zusammenarbeit mit der FH: "Die Forschung an automatisierten Fahrfunktionen im Kontext der regionalen Gegebenheiten hier in Europa ist für den Hyundai-Konzern ein wichtiges Thema. Daher freuen wir uns sehr, dass wir mit der FH Aachen einen langjährigen Forschungspartner gefunden haben, mit dem wir gemeinsam und praxisorientiert in EU-Projekten wie etwa Hi-Drive arbeiten können."

Die wissenschaftlichen und technologischen Fortschritte sind aber nur die eine Seite der Medaille – auf der anderen steht der emotional-menschliche Aspekt. Das Thema des autonomen oder automatisierten Fahrens beschäftigt viele Menschen. Wer täglich im Straßenverkehr unterwegs ist, weiß, wie schwierig es ist, den Überblick zu behalten und angemessen zu handeln. Dementsprechend ist der Gedanke, die Kontrolle über das Steuer an einen Computer abzugeben, für viele Menschen unangenehm. Entscheidend für die Akzeptanz der neuen Technologien wird sein, dass die Autofahrer:innen das Gefühl haben, sicher und komfortabel unterwegs zu sein. Bis zum Serieneinsatz der am MASKOR-Institut entwickelten Technologien ist es noch ein weiter Weg. Elemente daraus werden aber schon bald in den Alltag Einzug halten, vor allem in Form von Assistenzsystemen. "In den nächsten Jahren setzen wir wahrscheinlich nur automatisiertes Fahren in der Praxis um", sagt Prof. Reke, bis zum autonomen Fahren im normalen Straßenverkehr werde noch viel Zeit vergehen.

"Die für die Erfassung des Umfelds notwendige Sensorik und die Fusion der anfallenden Daten zu einem Abbild der Umgebung stellen eine große Anforderung an die Hardware und Software dar", sagt Dominik Matheis, Forschungsingenieur und Sensor/AD-Experte im Team Advanced Safety Control des HMETC. Ziel sei es, auch komplexe Fahrszenarien zu bewältigen – mindestens so gut, wie ein:e Fahrer:in das könnte, oder aus Sicherheitsgründen letztlich sogar noch besser.

Die Fahrten auf der Teststrecke sind wichtig für das Team von Prof. Reke, ein Großteil der Forschungsarbeit passiert aber im Labor, das im neuen Kompetenzzentrum Mobilität (KMAC) der FH Aachen untergebracht ist. Die Wissenschaftler:innen können dort auch auf einen Fahrroboter zurückgreifen. Das System lässt sich in unterschiedlichen Fahrzeugen montieren. "Mithilfe des Fahrroboters können wir jedes beliebige Fahrzeug fernsteuern und so zu einem automatisiert gesteuerten Fahrzeug umbauen", sagt Prof. Reke. Er erläutert: "Auch bei einem eingebauten Roboter kann ein Sicherheitsfahrer auf dem Fahrersitz Platz nehmen und die Fahreingriffe des Systems jederzeit übersteuern. Wir haben so die Möglichkeit, unsere selbst entwickelten Steuerungssysteme für das voll automatisierte Fahren in nahezu jedem Fahrzeug zu testen."

Mit wenigen Handgriffen wird die Montageplatte an der Sitzschiene des Fahrzeugs befestigt. Auf dieser Montageplatte sind die Aktuatoren angebracht, sozusagen die Arme und Beine des Roboters. Sie setzen die Steuerbefehle um und bedienen Gas, Bremse und Lenkung. Die elektrische Steuereinheit mit integrierter Sicherheitsfunktion findet hinter dem Fahrersitz ihren Platz. "Bereits seit einigen Jahren wird am MASKOR-Institut der FH Aachen im Bereich des autonomen Fahrens in zahlreichen Projekten erfolgreich geforscht", sagt Prof. Reke. Der besondere Fokus der Arbeit des Instituts liege auf Interdisziplinarität und dem gegenseitigen Austausch der neuesten Erkenntnisse im Bereich der Robotik und der Automobiltechnik. Zum Beispiel wird die Steuerungssoftware, die in seinem Labor entwickelt wurde, nicht nur in Autos getestet, sondern auch in Nutz- und Spezialfahrzeugen, die etwa im Bergbau zum Einsatz kommen.