Fahrerassistenzsystem

Fahrerassistenzsysteme (FAS; englisch Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) sind elektronische Zusatzeinrichtungen in Kraftfahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen. Hierbei stehen oft Sicherheitsaspekte, aber auch die Steigerung des Fahrkomforts im Vordergrund. Ein weiterer Aspekt ist die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.

Die Fahraufgabe wird im weitesten Sinne in die 3 Ebenen der Planung, Führung & Stabilisierung eingeteilt. Für die Führungs- & Stabilisierungsebenen sind meistens nur Handlungszeiträume von (Milli-)Sekunden verfügbar, die nur mithilfe von Fahrdynamiksystemen erreicht werden können, da diese die Handlungsfähigkeiten des Menschen bei weitem übertreffen.

Aufbau und Funktion

Fahrerassistenzsysteme greifen teilautonom oder autonom in Antrieb (z. B. Gas, Bremse), Steuerung (z. B. Park-Lenk-Assistent) oder Signalisierungseinrichtungen des Fahrzeuges ein oder warnen durch geeignete Mensch-Maschine-Schnittstellen den Fahrer kurz vor oder während kritischer Situationen. Derzeit sind die meisten Fahrerassistenzsysteme so konzipiert, dass die Verantwortung beim Fahrer bleibt (er also autonome Eingriffe in der Regel „übersteuern“ kann) und der damit nicht entmündigt wird. Gründe hierfür sind vor allem:

• Die rechtliche Lage, nach der der Fahrer jederzeit die Verantwortung für die Führung seines Fahrzeuges hat und es jederzeit beherrschen können muss (Wiener Übereinkommen über den Straßenverkehr 1968, Art. 8, Absatz 5): Jeder Führer muss dauernd sein Fahrzeug beherrschen oder seine Tiere führen können.
• Die noch nicht ausreichende Zuverlässigkeit vieler Systeme. Besonders anspruchsvolle Aufgaben sind hierbei die Erkennung und Klassifikation von Objekten und die Interpretation der Szenerie im Umfeld des Fahrzeuges. Derzeitig verfügbare Sensoren und bekannte Signalverarbeitungsansätze können noch keine zuverlässige Umfelderkennung unter allen möglichen Fahrzuständen und Wetterbedingungen bieten. Assistenzsysteme bieten daher nur eine begrenzte Unterstützung in bestimmten, beherrschbaren Situationen (Beispiel Abstandsregeltempomat: Arbeitsbereich oft auf bestimmte Geschwindigkeitsbereiche eingeschränkt, keine Berücksichtigung stehender Objekte usw.).
• Die fehlende Akzeptanz für „entmündigende“ Systeme bei Käufern solcher Fahrzeuge.

Technik

Der Regeleingriff bzw. die Signalisierungsfunktionen von Fahrerassistenzsystemen setzen Wissen bezüglich der aktuellen Fahrsituation voraus. Dies können im Falle von ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) und ABS Sensoren sein, die die Raddrehzahl und/oder die Gierrate (= Drehgeschwindigkeit des Fahrzeuges um die Vertikalachse), sowie die Längs- und Querbeschleunigung bestimmen. Weitergehende Systeme wie ACC oder Abstandswarner benötigen zusätzlich Informationen bezüglich des Fahrzeugumfeldes. Für diese Art von Assistenzsystemen kommen verschiedene Arten von Umfeldsensorik zum Einsatz. Hierbei stehen

• Ultraschall (Einparkhilfe)
• Radar (Spurwechselassistent, automatischer Abstandswarner)
• Lidar (Totwinkel-Überwachung, automatischer Abstandswarner, Abstandsregelung, Pre-Crash und Pre-Brake)
• Kamera (Spurverlassenswarnung, Verkehrszeichenerkennung, Spurwechselassistent, Totwinkel-Überwachung, Notbremssystem zum Fußgängerschutz)

im Vordergrund. Teilweise sind auch Kombinationen mehrerer Sensorsysteme (Sensordatenfusion) notwendig. Aufgrund des hohen Preises solcher Sensorsysteme besteht meist die Forderung der Multifunktionalität; das heißt, ein Sensorsystem muss verschiedene Assistenzfunktionen abdecken. Durch die Kombination mit exakten Daten von Navigationssystemen kann eine ortsbezogene Warnung z. B. bei hoher Geschwindigkeit im Vorfeld einer engen Kurve erfolgen.

Verbreitung

Im Jahre 2003 lag der durchschnittliche Wert für Fahrerassistenzsysteme pro verkauftem Fahrzeug in Deutschland bei ca. 900 Euro (Schwerpunkt: Antiblockiersystem (ABS), ESP, Bremsassistent, Reifendruckkontrollsystem, Abstandsregeltempomat (ACC), Adaptiver Fernlichtassistent). Nach Studien erwartet man im Jahre 2010 einen durchschnittlichen Wert von 3200 Euro und im Jahre 2015 von 4300 Euro. Dabei geht man auch von Zukunftssystemen wie Objekterkennung/Fußgängerschutz, Unfallerkennung, automatische Notbremse, Infrarot-Nachtsicht u. ä. aus. Der Haupttreiber für das Wachstum dieser Systeme ist die Nachfrage der Käufer, welche nach einer ADAC-Umfrage die Fahrzeugsicherheit auf Platz 1 sehen. Einen weiteren Einfluss hat der demografische Faktor in Deutschland, wonach ältere Fahrer mehr Wert auf Fahrzeugsicherheit legen und – durch deren relative Zunahme in den nächsten Jahren – entsprechend die Nachfrage ankurbeln.

Beispiel Motorrad: Im Jahr 2003 wurden ca. 4000 Motorradunfälle mit Personenschaden durch „Überbremsen und nachfolgendem Sturz“ ausgelöst. Diese hätten zu ca. 90 % durch den Einbau eines ABS verhindert werden können.

Nachdem Europa beim ESP führend ist, haben sich die USA im Dezember 2007 zu einer verbindlichen Einführung entschlossen. Seit 2009 müssen 55 % der Fahrzeuge bis 4,5 t mit ESP ausgerüstet sein, ab 2012 gilt dies für 100 % der Fahrzeuge. Die UN arbeitet derzeit an einer Regelung, die die ESP-Technik weltweit als Standard vorschreiben soll. 2004 waren weltweit 26 % der Neufahrzeuge mit ESP ausgerüstet. In Deutschland betrug dieser Wert 64 %. 2014 waren in Deutschland bereits 84 Prozent aller Neufahrzeuge mit dem Schleuderschutz ausgestattet, weltweit 59 Prozent. Seit dem 1. November 2014 müssen in der EU alle Neu-PKW und Nutzfahrzeuge bis 3,5 Tonnen mit ESP ausgerüstet sein.

Informationen über die verfügbaren Fahrerassistenzsysteme in verschiedenen Fahrzeugen können in der Datenbank der Initiative "bester beifahrer" des DVR, Deutscher Verkehrssicherheitsrat, abgerufen werden.

Potential

Nach Untersuchungen der Unfallforschung der Versicherer (UDV) zu Fahrerassistenzsystemen würde die serienmäßige Ausrüstung von Pkw, Lkw und Transportern mit ESP und von Motorrädern mit ABS die Zahl der Unfälle deutlich reduzieren. Folgende Nutzenpotentiale wurden von der UDV ermittelt:

• ESP für Pkw: 25–35 % (beeinflussbare Unfälle mit schwerem Personenschaden)
• ESP für Lkw: 9 % (beeinflussbare Unfälle mit schwerem Personenschaden)
• ESP für Kleintransporter: 19 % (beeinflussbare Unfälle mit schwerem Personenschaden)
• ABS für Motorräder: 10 % (beeinflussbare Unfälle mit Personenschaden)

Mit dem serienmäßigen Einbau von Auffahrwarn- und Notbremssystemen in Pkw ließen sich darüber hinaus viele schwere Auffahrunfälle vermeiden, sagt die Unfallforschung der Versicherer. Nach Berechnungen wäre mit modernen Bremsassistenten eine Verringerung der schweren Pkw-Unfälle um zwölf Prozent möglich. Die Technik weise Autofahrer auf eine drohende Kollision hin oder leite bei Gefahr eine Notbremsung ein. Zu vorsichtiges und spätes Bremsen sind den Unfallforschern zufolge verantwortlich für viele Verkehrsunfälle. Nach dem seit 2011 europaweit für alle Neuwagen vorgeschriebenen Schleuderschutz ESP versprechen Auffahrwarn- und Notbremssysteme das höchste Unfallvermeidungspotential.

In einer aktuellen Studie von 2019 haben Wissenschaftler den Unfallschutz durch drei ADAS-Technologien (Toter Winkel-Assistent, Spurhalteassistent, Kollisionswarn- und Schutzsystem) für das Jahr 2015 in USA untersucht und kommen zu dem Ergebnis, dass die drei Technologien ca. 1,6 Mio. Unfälle und davon 7200 tödliche Unfälle vermeiden hätten können.

Zukunft

In Studien wird bereits über „automatische Ausweichmanöver“ nachgedacht, wobei die sichere und eindeutige Situationserkennung, die kurzzeitige Übernahme der Fahrzeugführung sowie die erfolgreiche Rückgabe an den Fahrer ein schwieriges Unterfangen ist. Neben der sicheren Erkennung der Umfeldsituationen sind zudem in kürzester Zeit verschiedene Strategien für geeignete Ausweichmanöver zu erarbeiten und zu bewerten. Auch ist gerade bei autonomen Eingriffen (siehe auch Selbstfahrendes Kraftfahrzeug) die Frage der Produkthaftung nicht zu unterschätzen. Bei allen Assistenzsystemen ist die Zusammenarbeit von Ingenieuren, Psychologen, Ergonomen und Juristen notwendig.

Standardisierung

Zur Standardisierung der immer umfangreicheren Fahrerassistenzsysteme wurde das ADASIS-Forum (Advanced Driver Assistance Systems Interface Specifications) unter der Federführung von ERTICO gegründet. Die bisherigen proprietären Formate und Schnittstellen der einzelnen Hersteller und Zulieferer sollen in Zukunft durch einen gemeinsamen Standard ersetzt werden. Bis zur Version 2.0, die im Dezember 2013 veröffentlicht wurde, waren die Standardspezifikationen öffentlich verfügbar. Ab der Version 2.0 sind diese nur noch für Firmen mit einer kostenpflichtigen Mitgliedschaft im ADASIS-Forum erhältlich.

Liste der Fahrerassistenzsysteme

Fahrerassistenzsysteme (Advanced Driver Assistance Systems)

Deutsche Bezeichnung	Abkürzung	Englischsprachige Bezeichnung	Abkürzung
Ampelassistent (in der Entwicklung im Rahmen der Vehicle-2-X-Kommunikation)		Green Light Optimal Speed Advisory	GLOSA
Anhänger-Stabilitätsprogramm		Trailer Stability Assist	TSA
Antiblockiersystem	ABS	Anti-lock Braking System	ABS
Antriebsschlupfregelung (auch: Traktionskontrolle, Automatische Stabilitäts Control (ASC))	ASR	Traction Control System	TCS
Aufmerksamkeits-Assistent (Fahrerzustandserkennung, Müdigkeitserkennung)	DAW	Driver Drowsiness Detection (auch: Driver Alert, Driver Monitoring System, Attention Assist, Anti Sleep Pilot)
Bergabfahrhilfe		Hill Descent Control	HDC
Berganfahrhilfe		Hill Hold Control auch: Hill-start Assist Control (HAC)	HHC
Beschleunigungs-Assistent		Launch Control auch: Race Start (RS)	LC
(Elektronischer) Bremsassistent	EBA, BAS	Emergency Brake Assist, Active Brake Assist	EBA, ABA
Car2Car Communication (in der Entwicklung)	C2C	Vehicle to Vehicle	V2V
Fahrzeug-Umgebungs-Kommunikation (in der Entwicklung)		Vehicle to Infrastructure	V2I
Elektronische Dämpferregelung		Electronic Damping Control (auch: Interactive Vehicle Dynamic Control (IVDC), Continuous Damping Control (CDC), Porsche Active Suspension Management (PASM))	EDC
Einparkhilfe (Parksensoren, akustische Warnung, visuell auch mit Rückfahrsystem)		Parking sensors	APS
Intelligente Einparkhilfeassistenz		Intelligent Parking Assist System (auch: Advanced Parking Guidance System (APGS) (nur Lexus))	IPAS
Elektromechanische angetriebene Servolenkung siehe auch: Aktivlenkung (BMW), Dynamiklenkung (Audi)		Electric Power Steering/Electric Power Assisted Steering (auch: Active steering (nur BMW), Variable Gear Ratio Steering (VGRS) (nur Toyota, Lexus))	EPS/EPAS
Elektrohydraulisch angetriebene Servolenkung		Electro-Hydraulic Power Steering	EHPS
Elektronische Differentialsperre	EDS	Limited-slip differential	LSD
Elektronische Stabilitätskontrolle, Fahrdynamikregelung (Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP))	(ESP)	Electronic Stability Control (auch: Dynamic Stability Control (DSC), Vehicle Stability Assist (VST),Vehicle Stability Control (VSC)), Vehicle Stability Management (VSM), Porsche Stability Management (PSM), Controllo Stabilità e Trazione (CST), Dynamic Stability and Traction Control (DSTC) etc.	ESC
Adaptiver Fernlichtassistent		Adaptive High-Beam System, Highbeam-Assist, High-Beam Assistant
Geschwindigkeitsregelanlage (Tempomat)	GRA	Cruise control/Speed control
Adaptive Geschwindigkeitsregelanlage (auch: Abstandsregeltempomat, Automatische Distanzregelung (ADR), speziell auch Stauassistent (STA))	AGR	Adaptive Cruise Control (Distance Regulation System, Intelligent Cruise Control))	ACC
Intelligente Geschwindigkeitsassistenz (Geschwindigkeitswarnsystem)		Intelligent Speed Adaption	ISA
Kollisionswarn- und Schutzsystem		Collision Mitigation Brake System (nur Honda)	CMBS
(Adaptives) Kurvenlicht (auch: Adaptives Frontbeleuchtungssystem, Abbiegelicht)		Adaptive Front-lighting System, Adaptive Forward Lighting	AFS, AFL
Lichtautomatik Lichtsensor		Light sensor
Motor-Schleppmoment-Regelung	MSR	Engine Braking Control	EBC
Nachtsicht-Assistent		Night View Assist (auch: Automotive Night Vision)
Notbremsassistent (Automatische Notbremsung, Abstandswarner)	ANB	Active Brake Assist	ABA
Notbremssignalisierung (Bremslicht/Warnblinksignal bei Vollbremsung)		Emergency Stop Signal	ESS
Autonomes Notbremssystem (auch: Vorausschauender Notbremsassistent)	FCA	Autonomous Emergency Braking (auch: Advanced Emergency Braking System (AEBS))	AEB
Nothaltesystem (Autonomer Halt bei gesundheitlichen Problemen des Fahrers)		Emergency Stop System
Reifendruckkontrollsystem	RDK	Tire Pressure Monitoring (System)	TPM, TPMS
Rückfahrsystem (in Kombination als Einparkhilfe zur Parkdistanzkontrolle)		Rear Assist, Backup camera
Scheibenwischer-Automatik (Regensensor)		Rain sensor for windscreen wipers
Spurerkennungssystem		Lane detection system
Spurhalteassistent (Spurleitassistent, Spurverlassenswarner)		Lane Departure Prevention, Lane Departure Warning	LDP, LDW
Aktiver Spurhalteassistent	LKA	Lane Keep Assist	LKA, LKAS
Spurwechselassistent (Totwinkel-Überwachung)		Lane change assistance (auch: Blind spot monitor und Blind Spot Information System (BLIS), Blind Spot Assist (BSA) Rear Vehicle Monitoring System (RVM) (nur Mazda), Audi Side Assist)
Spurwechselunterstützung		Lane Change Support
Verkehrszeichenerkennung	VZE, VZA, ISLW	Traffic Sign Recognition, Traffic Sign Detection
Wankneigungskontrolle (Elektronische Überschlagsvermeidung)		Roll Stability Control (auch: Active Rollover Protection (ARP), Electronic Roll Mitigation (ERM)	RSC

Siehe auch

• Hochautomatisiertes Fahren
• Autonomes Fahrzeug
• ISO 26262

Literatur

• AAET - Automatisierung, Assistenzsysteme und eingebettete Systeme für Transportmittel, Tagungsbeiträge 7. Braunschweiger Symposium vom 21-23 Febr.2006, Herausgeber: Gesamtzentrum für Verkehr Braunschweig eV (GZVB) 327 Seiten, ISBN 3-937655-07-7
• C. Stiller (Ed.) et al.: Fahrerassistenzsysteme. Schwerpunktthemenheft der Zeitschrift it - Information Technology, Oldenbourg Verlag, München. 49(2007)1
• AKHLAQ, Muhammad [et al.]: Designing an integrated driver assistance system using image sensors. In: Journal of Intelligent Manufacturing. Band 23, Nr. 6. Springer, 2012, S. 2109–2132, doi:10.1007/s10845-011-0618-1. 

Weblinks

Commons: Fahrerassistenzsysteme – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• ADASIS
• Untersuchungen der Unfallforschung der Versicherer (UDV) zu Fahrerassistenzsystemen
• Invent - eine Forschungsinitiative deutscher Unternehmen; gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung
• Intelligent Transportation Systems
• Bester Beifahrer - eine Kampagne des Deutschen Verkehrssicherheitsrates zu Fahrerassistenzsystemen