Hochautomatisiertes Fahren

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Hochautomatisiertes Fahren (HAF; englisch Highly Automated Driving, HAD) bezeichnet einen Zwischenschritt zwischen assistiertem Fahren, bei dem der Fahrer durch zahlreiche (oft getrennte) Fahrerassistenzsysteme bei der Fahraufgabe unterstützt wird, und dem autonomen Fahren, bei welchem das Fahrzeug selbsttätig und ohne Einwirkung des Fahrers fährt.

Begriffsbestimmung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beim hochautomatisierten Fahren hat das Fahrzeug eine eigene Intelligenz, die vorausplant und die Fahraufgabe zumindest in den meisten Situationen übernehmen könnte. Mensch und Maschine führen zusammen das Fahrzeug, wobei der menschliche Fahrer jederzeit bestimmt, wie stark er eingreift und wie sehr er sich fahren lässt. Manchmal übernimmt das System aber auch selbständig einen Eingriff, den der Fahrer auch nicht rückgängig machen kann. Gute Beispiele hierfür sind ABS und ESP.

Im Gegensatz zum rein autonomen Fahren bleibt der Fahrer durch die beständige Interaktion allerdings „in der Loop“ und Herr der Lage. Andererseits wird er durch eine kontinuierlich vorhandene Assistenz entlastet und wird besonders in kritischen Situationen geeignet unterstützt. Derzeit scheint sich für das hochautomatisierte Fahren der Begriff „Pilotiertes Fahren“ zu etablieren. Audi hat sich auf der 16. internationalen Fachkonferenz „Fortschritte in der Automobilelektronik“ in Ludwigsburg als erster europäischer Automobilhersteller relativ konkret zu seinem Zeitplan rund um das pilotierte Fahren geäußert: Noch in diesem Jahrzehnt (also spätestens 2020) soll pilotiertes Fahren realisiert werden.

Die Begriffsbildung ist zurzeit noch nicht abgeschlossen, so dass noch keine einheitlichen Definitionen existieren, eine vergleichende Zusammenstellung wurde aber z. B. im Rahmen des EU-Projekts "AdaptIVe"[1] durchgeführt. In einer Arbeitsgruppe der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) zu „Rechtsfolgen zunehmender Automatisierung“ wurde beispielsweise eine Differenzierung getroffen zwischen teilautomatisiertem Fahren, wo der Fahrer noch die vollständige Verantwortung für die Fahraufgabe innehat, ihn das Fahrzeug aber sowohl bei der Längs- als auch Querführung unterstützt. Beim hochautomatisierten Fahren kann der Fahrer die Verantwortung temporär an das Fahrzeug abgeben und sich anderen, fahrfremden Aufgaben widmen. Eine besondere Bedeutung hat dabei das so genannte Zeitbudget. Dies ist die Zeitspanne, die dem Fahrer verbleibt um in problematischen Situationen wieder die Kontrolle des Fahrzeugs zu übernehmen und auf die Situation angemessen zu reagieren. Hierfür muss der Fahrer wieder einen Überblick über die aktuelle Verkehrssituation und das Geschehen um ihn herum erlangen, eine Entscheidung über eine angemessene Reaktion fällen und diese Ausführen. BMW geht dazu bspw. von 7 Sekunden aus. In der Wissenschaft gibt es Erkenntnisse, die in Abhängigkeit von der Situation, Zeiten von mehr als 8 Sekunden für notwendig halten.[2] Hierbei ist zu beachten, dass das minimale Zeitbudget von unterschiedlichen Faktoren abhängt und sich demnach situationsbedingt und abhängig vom Fahrerzustand unterscheiden kann.

Eine Studie[3] der Unfallforschung der Versicherer hat gezeigt, dass 90 Prozent der Fahrer nach einer Fahrt, bei der sie durch eine Nebenaufgabe stark abgelenkt waren, nach 7 bis 8 Sekunden die Automation abschalteten. Untersucht man allerdings als Indikatoren des Situationsbewusstseins für die Fahrsituation den ersten Blick in den Spiegel und den Blick auf die Geschwindigkeitsanzeige, werden 12 bis 15 Sekunden benötigt.

Weiterhin zeigte sich, dass mit Ausnahme des ersten Blicks auf die Straße die Werte müder hochautomatisiert fahrender Fahrer mit diesen Werten vergleichbar sind. Allgemein erreichten die hochautomatisiert fahrenden Fahrer einen höheren Müdigkeitslevel als die manuellen Fahrer und sie erreichten diesen Müdigkeitslevel außerdem früher. Eine hochautomatisierte Fahrt ohne Nebentätigkeiten sollte deshalb eine Dauer von 15 bis 20 Minuten nicht überschreiten. Längere Fahrdauern ohne Unterbrechung sind als nicht sicher einzustufen, da Fahrer nicht in der Lage sind, eine monotone Fahraufgabe über einen längeren Zeitraum zu überwachen ohne zu ermüden.

SAE (J3016)[4][Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Organisation für Mobilitätstechnologie (SAE) definiert Fahrmodus (Driving Mode) als ein Szenario mit eine Art von Fahrszenario mit charakteristischen dynamischen Fahraufgabenanforderungen (z. B. Schnellstraßenverschmelzung, Hochgeschwindigkeitsfahrt, Niedriggeschwindigkeitsstau, Betrieb auf geschlossenem Campus usw.). Die dynamische Fahraufgabe umfasst die Betriebsabläufe (Lenken, Bremsen, Beschleunigen, Überwachen des Fahrzeugs und der Fahrbahn) und taktische (Reaktion auf Ereignisse, Festlegen, wann Spurwechsel, Wende, Verwendung von Signalen usw. erforderlich sind) Aspekte der Fahraufgabe, nicht jedoch die strategische (Bestimmung von Zielen und Wegpunkten) Aspekt der Fahraufgabe. Die Anfrage des Systems ist die Benachrichtigung eines menschlichen Fahrers durch das automatisierte Fahrsystem, dass er die Durchführung der dynamischen Fahraufgabe unverzüglich beginnen oder wiederaufnehmen soll.

SAE Level Name Definition Wer steuert, beschleunigt/bremst Überwachung des Fahrumfeld Reservesystem auf dynamische Fahraufgabe Fahrmodus (Driving Mode)
Menschlicher Fahrer kontrolliert die Umgebung
0 Keine

Automation

Der menschlichen Fahrer übernimmt die Vollzeit-Leistung aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe, auch wenn diese durch Warn- oder Interventionssysteme verstärkt werden Mensch Mensch Mensch N/A
1 Fahr

Assistenz

Eine Fahrer-Assistenz die Fahrmodus-spezifische Aufgaben wie die Lenk-Assistenz oder Beschleunigungs- /Brems-Assistenz dank der Verwendung von Fahr- und Umgebungsinformationen ausführt und mit der Erwartung, dass der menschliche Fahrer alle verbleibenden Aspekte der dynamischen Fahraufgabe ausführt Mensch / System Mensch Mensch Einige Fahrmodi
2 Teil

Automation

die Fahrmodus-spezifische Ausführung von Lenk- und Beschleunigungs- /Bremsvorgängen durch ein oder mehrere Fahrerassistenzsysteme unter Verwendung von Informationen über die Fahrumgebung und mit der Erwartung, dass der menschliche Fahrer alle verbleibenden Aspekte der dynamischen Fahraufgabe ausführt System Mensch Mensch Einige Fahrmodi
Das System kontrolliert die Umgebung
3 Bedingte

Automation

Die Fahrmodus-spezifische Ausführung eines automatisierten Fahrsystems für alle Aspekte der dynamischen Fahraufgabe mit der Erwartung, dass der menschliche Fahrer auf Anfrage des Systems angemessen reagieren wird System System Mensch Einige Fahrmodi
4 Hohe

Automation

Die Fahrmodus-spezifische Leistung durch eine automatisierte Fahrsystem für alle Aspekte der dynamischen Fahraufgabe, selbst wenn der menschliche Fahrer auf Anfrage des Systems nicht angemessen reagiert System System System Einige Fahrmodi
5 Volle

Automation

Die Vollzeitleistung eines vollautomatisierten Fahrsystems für alle Aspekte der dynamischen Fahraufgabe unter allen Fahr- und Umweltbedingungen, die von einem menschlichen Fahrer bewältigt werden können System System System Alle Fahrmodi

Interaktionsdesign[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Um die Interaktion intuitiver zu gestalten, werden verschiedene Design-Metaphern verwendet, wie die Kapitäns-Metapher oder die Horse-Metapher (der sogenannte H-Mode).

Bei der Kapitäns-Metapher soll sich der Fahrer als Kapitän fühlen, der nicht mehr selber sein Schiff bedient, sondern lediglich Anweisungen gibt, die dann ausgeführt werden. Die Horse-Metapher bedient sich der Vorstellung, dass der Fahrer wie ein Reiter in Interaktion mit seinem Pferd steht. Er kann zum Einen die Zügel anziehen (also z. B. das Lenkrad fester greifen) und sehr direkt bestimmen, was das Pferd, bzw. das Auto macht. Andererseits besitzt das Pferd eine eigene Intelligenz und bei losen Zügeln gibt der Reiter bzw. Fahrer nur Wünsche vor, die dann bei der Ausführung berücksichtigt werden. In Notfallsituationen, wenn der Reiter bzw. Fahrer z. B. abgelenkt ist, kann das Pferd bzw. das Auto auch selbstständig reagieren, um einen Unfall zu vermeiden. Gleichzeitig ist der Reiter bzw. Fahrer durch die sehr direkte Interaktion schnell „auf dem Laufenden“ und kann sich wieder aktiv an der Führung beteiligen.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literaturquellen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • C. Löper, J. Kelsch, F. O. Flemisch: Kooperative, manöverbasierte Automation und Arbitrierung als Bausteine für hochautomatisiertes Fahren. In: Gesamtzentrum für Verkehr Braunschweig (Hrsg.): Automatisierungs-, Assistenzsysteme und eingebettete Systeme für Transportmittel. GZVB, Braunschweig 2008, ISBN 978-3-937655-14-7, S. 215–237.
  • G. Meyer, S. Beiker (Hrsg.): Road Vehicle Automation. (= Lecture Notes in Mobility). Springer, 2014, ISBN 978-3-319-05989-1.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. AdaptIVe system classification and glossary on Automated driving.
  2. Übernahmezeiten beim hochautomatisierten Fahren, Damböck, BMW und TU München.
  3. Müdigkeit und hochautomatisiertes Fahren.
  4. Wayback Machine. (Nicht mehr online verfügbar.) 3. September 2017, archiviert vom Original am 3. September 2017; abgerufen am 31. Oktober 2017. i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.sae.org