Autonomes Fahren Das muss besser gehen

Den Computer an, die Hände auf dem Schoß: so funktioniert das hochautomatisierte Fahren im Ulmer Feldversuch. Foto: Universität Ulm
Den Computer an, die Hände auf dem Schoß: so funktioniert das hochautomatisierte Fahren im Ulmer Feldversuch. Foto: Universität Ulm

Ulmer Forscher wollen das autonome Fahren auf die nächste Stufe heben. Sie arbeiten an einem vollautonomen System. Bei einer Testfahrt in der Ulmer Innenstadt zeigt sich: Die Erfolge sind beachtlich.

Politik/Baden-Württemberg: Rüdiger Bäßler (rub)

Ulm - Ein „Fahren wie von Geisterhand“ kündigt der Ulmer Ingenieurwissenschaftler Klaus Dietmayer für eine Testfahrt an, die er auf öffentlichen Straßen rund um die Ulmer Universität organisiert hat. Dann geht es los, in einem Mercedes-Kombi, dessen Armaturenbrett fast ganz mit Bildschirmen zugestellt ist. Manchmal zittert die unsichtbare Hand, aber meistens führt sie den Wagen und seine Passagiere auf der vier Kilometer langen Strecke souverän an entgegenkommenden Fahrzeugen und Fußgängern vorüber.

Anders als die Prototypen der Autohersteller

Noch ein automatisiertes Testfahrzeug also, wo doch weltweit schon die Autohersteller an Fahrerassistenzsystemen tüfteln? Sein Ulmer Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik sei kein Autohersteller, erinnert Forschungsleiter Dietmayer. Niemand drängt ihn, bis in fünf oder sieben Jahren neue Technik marktreif zu machen. Es geht ihm darum, sagt er, den Weg zum voll automatisierten Fahren zu verkürzen. Das heißt für die Ulmer: das Auto bewältigt alle Fahrsituationen selbstständig, ohne jeden Eingriff eines Menschen am Steuer.

Was der Automarkt in der Oberklasse aktuell hergibt, bezeichnet Dietmayer als Teilautomatisierung. Was er selber in Ulm der Öffentlichkeit präsentiert, nennt er ein hochautomatisiertes Fahrzeug: ein System, das seine Grenzen erkennt und dann den Fahrer auffordert, wieder die Herrschaft zu übernehmen.

Der Test-Mercedes biegt auf eine Umgehungsstraße ein, den Berliner Ring. Schon baut sich ein unerwartetes Hindernis vor der Windschutzscheibe auf. Eine Ampel ist wider Erwarten ausgeschaltet. Der Wagen stoppt selbsttätig, ein Hupton signalisiert dem Fahrer Felix Kunz, dass die Elektronik keine eigene Entscheidung treffen kann. Kunz übernimmt das Abbiegen selber, dann schnappt sich die Technik wieder die Regie über Lenkrad, Bremse und Gaspedal. Später, an einem Fußgängerüberweg, wird das noch mal so passieren. Der Wagen stoppt automatisch bis in den Stand. Die Forscher wollen das so. Zwar könne der Wagen Fußgänger erkennen und reagieren, heißt es, aber im freien Feld soll, bis die Algorithmen des Steuerungscomputers restlos ausgetestet sind, keinerlei Risiko eingegangen werden. „Wir brauchen noch Tausende Testfälle“, sagt Teammitglied Dominik Nuß.

Testfahrten in der Innenstadt

Dies ist eine der Besonderheiten der Ulmer Versuchsanordnung: das teilautonome Fahren wird bereits auf öffentlichen Straßen getestet, nicht auf abgesperrten Strecken. Die Anarchie des innerstädtischen Individualverkehrs, so die Überzeugung der Gruppe, lässt sich mit Simulationen allein niemals vollständig erfassen. Das für Ulm zuständige Regierungspräsidium Tübingen hat für die Fahrten des mit Elektronik vollgestopften Mercedes auf öffentlichen Straßen eigens eine Sondergenehmigung erteilt.

Die zweite Besonderheit liegt in der Technik, die im Wagen eingebaut ist. Dazu zählen bekannte Sensorik wie ein Radargerät zur Abstandsmessung oder Kameras. Auch ein GPS-Empfänger ist an Bord, doch da fängt der Unterschied zu heutigen Serienfahrzeugen schon an. Die Ulmer Ortungstechnik funktioniert zentimetergenau. Eine völlige Neuentwicklung ist die kameragestützte Ampelerkennung, die das Auto an Kreuzungen stoppen beziehungsweise beschleunigen lässt. Zudem haben Dietmayer und seine 14 Doktoranden und Studenten gleich drei Laserscanner in die Frontpartie des Autos eingebaut. Die Laser können, ergänzend zur Radartechnik, nicht nur Abstände vorausliegender Hindernisse genau bestimmen, sondern auch deren Umrisse.

Das Auto errechnet seine Umgebung

Aus sämtlichen gesammelten Umgebungsinformationen – allein die Kameras liefern in jeder Sekunde Millionen Datenwerte – entsteht im Rechner des Autos ein Umgebungsmodell. Je nach Situation plant die Software dann die nächsten Handlungen – Verzögern, Warten, Stoppen, Beschleunigen – und legt zugleich wieder den nächsten Fahrkorridor fest.

Testfahrer Felix Kunz biegt in eine S-Kurve auf dem Campus ein, der Wagen nähert sich bedrohlich nah der rechten Bordsteinkante. „Das haben wir so programmiert, weil hier oft Busse entgegenkommen und der Platz knapp ist“, sagt er.

In völlig freier Wildbahn könnte der Testwagen sich derzeit nicht bewegen. Das Fahrsystem fußt auf einem von den Ulmern selber entwickelten Kartenmaterial, das die Teststrecke mit allen Auffälligkeiten und Besonderheiten exakt abbildet. Verkehrsschilder, Ampeln oder Bäume dienen als „Landmarken“. Das sei zum einen nötig, erklärt Ingenieur Nuß, um mögliche Ausfälle des GPS-Systems kompensieren zu können: Der Wagen wüsste dann immer och, dass er sich einer Einmündung nähert und bremsen muss. Zum anderen käme die Ampelerkennung an einer Großkreuzung mit vielen Lichtsignalen zurzeit noch in Gefahr, die Orientierung zu verlieren.

Das Institut finanziert dieses Projekt selbst

Das Ulmer Institut finanziert seine Forschung weitgehend selber. Es gibt aber Kooperationen, zum Beispiel mit Mercedes oder dem Zulieferer Continental. Ohne die Mithilfe von Mercedes wäre es nicht möglich gewesen, sagt Dietmayer, in die Steuerungsgeräte des Testwagens einzudringen. 2012 haben die Ulmer ihr Projekt begonnen. „Google war der Treiber“ , erinnert sich der Chef. Das im Mai erstmals öffentlich vorgestellte so genannte „Google Driverless Car“ verfügt über einen auf dem Autodach montierten Laser-Sensor, mit dessen Hilfe eine detaillierte 3D-Umgebungskarte erzeugt wird.

Das sei eine faszinierende Technik, sagt Dietmayer, die „viele Leute wach gerüttelt“ habe. Doch sie sei wohl zu teuer für eine Massenproduktion. Die Ulmer wollen ihre Sensorik seriennäher, ästhetischer und günstiger weiterentwickeln. Das erste wirklich vollautomatisch fahrende Auto werde wohl frühestens um das Jahr 2030 rollen, glaubt der Forschungsleiter. Viel, viel schneller sollen die bereits entwickelten Algorithmen zur Umgebungserkennung und -interpretation verbessert werden. Dann wäre Nachtsicht ebenso möglich wie ein Blick durch Schnee, der Verkehrsschilder verdeckt.

Fahrer Kunz stoppt, die Testfahrt ist zu Ende. Angst gehabt? Aber kein bisschen!

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