Das automatisierte Fahren in Reihe funktioniert bei konventionellen Fahrzeugen nur auf ausgebauten Straßen. Im Projekt StrAsRob hat die Bundeswehr gemeinsam mit Partnern nun Möglichkeiten für das automatisierte Fahren hinter einem Führungsfahrzeug auch unter erschwerten Bedingungen und querfeldein entwickelt. Die Lenker in der Kolonne werden so deutlich entlastet und können sich anderen Aufgaben widmen. Am Projekt beteiligt und unter anderem für die Mensch-Maschine-Schnittstellen des neuen Systems verantwortlich war das Fraunhofer FKIE.

Seit mehreren Jahren wird es bereits getestet. Das sogenannte »Platooning«, bei dem LKWs auf einer befestigen Straße dicht an dicht einem Führungsfahrzeug folgen. Die Sattelschlepper sind dabei unter anderem per WLAN verbunden und folgen dem ersten Fahrzeug, das personengesteuert ist. Bremst der Vordermann, wird diese Information im Konvoi weitergegeben, wodurch alle anderen Fahrzeuge »Bescheid wissen« und entsprechend reagieren können. Da das mittlerweile so gut gelingt, sind die Folgefahrzeuge in der Regel nur noch aus Sicherheitsgründen mit einem Fahrer besetzt. Die Versuchsreihen sind so fortgeschritten, weil die Forscher und Entwickler einen großen Vorteil nutzen: Sie können sich bei ihren Konzepten darauf verlassen, dass sich die Fahrzeuge nicht nur am Vordermann, sondern auch an bekannten Gegebenheiten einer eingezeichneten Straße orientieren.

Was aber, wenn Leitplanken oder Fahrbahnmarkierungen fehlen? Wenn die Abstände statt 15 Meter einige Hundert Meter betragen? Oder wenn – aus welchem Grund auch immer – der Kontakt zum Vordermann abreißt? Was auf der normalen Autobahn eher unwahrscheinlich sein dürfte, ist bei einer Fahrt im freien und unmarkierten Gelände die Regel. Fahrzeuge der Bundeswehr beispielsweise werden sich kaum darauf verlassen können, nur reguläre Straßen zu benutzen. Sie müssen natürlich auch auf Feld- und Waldwegen gut vorankommen oder gar querfeldein fahren. Dabei ist es auch in diesem Fall sinnvoll, wenn die Vorteile des Platooning genutzt werden könnten. Denn das herkömmliche Fahren in Kolonne ist nicht nur anstrengend und ermüdend. Der Fahrer hätte im »Fall des Falles« Zeit für beispielsweise Luftraumbeobachtung oder die Vorbereitung auf den Einsatz.

Projekt schafft Frei- und Sicherheiten

Gemeinsam mit Industrie- und Forschungspartnern wie Rheinmetall, der Universität der Bundeswehr und dem Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE hat die Bundeswehr deshalb an Möglichkeiten gearbeitet, wie ein Konvoi an Fahrzeugen einem menschengelenkten Führungsfahrzeug vollautomatisch folgen kann – und das auch in unübersichtlichem und unbefestigtem Gelände. Im Projekt StrAsRob (Straßen-Assistenzsystem mit robotischen Funktionen), das im vergangenen Jahr nach dreieinhalb Jahren Forschungsarbeit abgeschlossen worden ist, haben die Forscher nun ein System entwickelt, mit dem eine Art Platooning auch im freien Feld möglich ist. Sie haben auch Möglichkeiten gefunden, wie einzelne Fahrzeuge im automatisierten Fahrmodus wieder Anschluss finden, wenn der Konvoi gestört wurde.

Im Projekt »StrAsRob« werden Fahrzeuge der Bundeswehr auch über unbefestigtes Gelände automatisiert hinter einem Führungsfahrzeug geführt. Bild: Marcel Baltzer | Fraunhofer FKIE

StrAsRob arbeitet dabei in mehreren Stufen: Sind die Fahrzeuge in Kolonne, nutzen die Folger entweder rein optische Signale des jeweiligen Führungsfahrzeugs oder setzen Radar ein. Für das Fahren auf Sicht wurden spezielle Marker entwickelt, die man sich wie Rücklichter vorstellen kann, die aber das Erkennen und die Identifikation des Fahrzeugs zusätzlich erleichtern. Ist ein Führungsfahrzeug außerhalb der Sicht, nutzen die Folger sogenannte »Cookies«, die vom Vorderfahrzeug »hinterlassen« werden. »Das sind keine physischen Informationskrümel, die geortet oder wieder aufgesammelt werden, sondern virtuelle Wegpunkte. In ihnen wird festgehalten, wo das Fahrzeug zu welchem Zeitpunkt ist. Diese Cookies werden dann über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Verbindung, die ähnlich der konventionellen Car-to-Car-Verbindung beispielsweise über WLAN aufgebaut wird, an den Folger übermittelt«, beschreibt Prof. Dr. Frank Flemisch, Leiter der Abteilung Systemergonomie am Fraunhofer FKIE. Zusätzlich nutzen die Fahrzeuge aber natürlich auch Tracking-Daten von GPS beziehungsweise Galileo. Falls es hier aber zu kurzzeitigen Ausfällen kommt, verfügen die autonom fahrenden Folgerfahrzeuge über odometrische Funktionen. Ähnlich wie bei einer zivilen Fahrt im Tunnel schätzt das System anhand des letzten gesicherten Standorts und der aktuellen Geschwindigkeits- beziehungsweise Beschleunigungswerte die weitere Fahrtstrecke ab. »Damit wird zumindest eine Zeitlang eine Näherung an die tatsächliche Position erreicht«, sagt Flemisch.

Mensch-Maschine-Interaktion

Doch so umfangreich die Technik ist, so entscheidend ist neben der Funktionssicherheit auch deren Bedienbarkeit. Das Fraunhofer FKIE mit seinen langjährigen Erfahrungen auf dem Gebiet Mensch-Maschine-Interaktion übernahm deshalb die Bereiche Ergonomie und Human Systems Integration. »Ein Beispiel für unsere Arbeit sind Displays und andere Eingabegeräte, die nicht nur besonders gehärtet werden mussten«, sagt Flemisch. Die Anzeigen müssen auch nutzbar sein, wenn die Insassen eine Nachtsichtbrille aufhaben. Diese verstärken schwaches Restlicht so, dass die Soldaten eine gute Chance haben, ihr Umfeld zu erkennen. »Um die Soldaten in dieser Situation nicht zu blenden, haben wir in die Displays einen Modus integriert, der die Anzeigen stark abdunkelt«, erklärt Flemisch. Zudem wurden natürlich auch die spezifischen, militärischen Symboliken berücksichtigt. Und die Forscher haben daran gearbeitet, wie StrAsRob beispielsweise auch mit Handschuhen noch gut bedient werden kann.

Technological Readyness Level

»Mit dem Projekt und vor allem der Beantwortung aller Fragen zur Interaktionsgestaltung und Usability haben wir den letzten Level vor der Serienentwicklung erreicht«, betont Flemisch. Trotzdem denken die Forscher schon an weitere Entwicklungsschritte. So könnten – nach entsprechenden Trainings – beispielsweise sogar neuronale Netze das Errechnen von Umgebungs- und Situationsmodellen übernehmen. Der Computer wäre dann nicht nur für das automatisierte Fahren in Reihe zuständig, sondern könnte auch einen Teil der Routenplanung übernehmen. (aku)

Keine Kommentare vorhanden

Das Kommentarfeld darf nicht leer sein
Bitte einen Namen angeben
Bitte valide E-Mail-Adresse angeben
Sicherheits-Check:
Sieben + = 10
Bitte Zahl eintragen!
image description
Experte
Alle anzeigen
Prof. Dr. Frank Ole Flemisch
  • Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE
Weitere Artikel
Alle anzeigen
Kabellose Kommunikation und ihre Güte
Mein neues Auto – von übermorgen
Vertrauen kommt mit dem Anker
Veranstaltungen
Alle anzeigen
Stellenangebote
Alle anzeigen