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Sense: Bosch gibt dem automatisierten Fahrzeug seine Sinne

Um selbstständig und sicher fahren zu können, müssen automatisierte Fahrzeuge mithilfe ihrer Sensorik die Umgebung sowie den Fahrzeuginnenraum immer im Blick behalten („Sense“).

Sensoren - Die Augen und Ohren des automatisierten Autos

Kameras, Radar-, Ultraschall- und Lidarsensoren sind die Augen und Ohren des automatisierten Autos und liefern die Informationen, auf deren Basis das automatisierte Auto sein komplettes Umfeld erfasst. Durch zusätzliche Innenraumsensoren weiß das System ständig darüber Bescheid, ob der Fahrer bei Bedarf in der Lage wäre, wieder die Kontrolle des Fahrzeugs zu übernehmen.

Doch das automatisierte Fahrzeug kennt noch weit mehr, als sein direktes Umfeld: Durch aktuelle, hochauflösende digitale Karten und vernetzte Echtzeit-Daten aus der Cloud kann das Fahrzeug auch auf externe Informationen wie Stau- oder Wetterdaten zugreifen. Zusammengenommen verfügt das Fahrzeug damit über eine robuste Informationsgrundlage für den intelligenten Fahrzeugcomputer, der daraus exakte Berechnungen durchführt. Für eine sichere und erholsame Fahrt im automatisierten Auto.

weniger Unfälle

Automatisierte Fahrzeuge können mithilfe von Umfeldsensorik kritische Situationen früher erkennen und besser vermeiden als der Mensch.

erholsamer fahren

Das automatisierte Fahrzeug kann monotone Situationen wie Staus erkennen und die Fahraufgabe übernehmen. So erreicht der Fahrer das Ziel entspannter.

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Kamera

Die Frontkamera erkennt und kategorisiert Objekte und andere Verkehrsteilnehmer, Verkehrsschilder sowie Fahrbahnmarkierungen robust und zuverlässig und sorgt für ein ganzheitliches Szenenverständnis. Nahbereichskameras erzeugen zusätzlich ein dreidimensionales Bild der unmittelbaren Fahrzeugumgebun

Ultraschall

Ultraschallsensoren senden kurze Ultraschallimpulse aus, die von Hindernissen reflektiert werden (Echolotprinzip). Das ermöglicht eine sehr schnelle und robuste Objekterkennung. Aufgrund ihrer eher geringen Reichweite, finden die sie im Nahbereich Anwendung, vor allem bei Parkvorgängen.

Lidar

Der Lidar (light detection and range) sendet Laserimpulse aus und berechnet frühzeitig und zuverlässig die Entfernung von Objekten und anderen Verkehrsteilnehmern basierend auf der Zeit, die das zurückgestreute Laserlicht benötigt - dank hoher Auflösung bei hoher Reichweite und großem Sichtbereich.

Radar

Durch Radiowellen erkennt der vorne, hinten oder seitlich verbaute Radar unter fast allen Wetterbedingungen, bei Dunkelheit und im Tunnel mit nur einer Messung präzise Position, Relativgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung von Objekten anhand der Dauer, die die Wellen benötigen, um zurückzukommen.

Kamera
Ultraschall
Lidar
Radar
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Kamera

Die Frontkamera erkennt und kategorisiert Objekte und andere Verkehrsteilnehmer, Verkehrsschilder sowie Fahrbahnmarkierungen robust und zuverlässig und sorgt für ein ganzheitliches Szenenverständnis. Nahbereichskameras erzeugen zusätzlich ein dreidimensionales Bild der unmittelbaren Fahrzeugumgebun

Ultraschall

Ultraschallsensoren senden kurze Ultraschallimpulse aus, die von Hindernissen reflektiert werden (Echolotprinzip). Das ermöglicht eine sehr schnelle und robuste Objekterkennung. Aufgrund ihrer eher geringen Reichweite, finden die sie im Nahbereich Anwendung, vor allem bei Parkvorgängen.

Lidar

Der Lidar (light detection and range) sendet Laserimpulse aus und berechnet frühzeitig und zuverlässig die Entfernung von Objekten und anderen Verkehrsteilnehmern basierend auf der Zeit, die das zurückgestreute Laserlicht benötigt - dank hoher Auflösung bei hoher Reichweite und großem Sichtbereich.

Radar

Durch Radiowellen erkennt der vorne, hinten oder seitlich verbaute Radar unter fast allen Wetterbedingungen, bei Dunkelheit und im Tunnel mit nur einer Messung präzise Position, Relativgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung von Objekten anhand der Dauer, die die Wellen benötigen, um zurückzukommen.

Was geschieht um das Fahrzeug herum? Eine wichtige Voraussetzung für automatisiertes Fahren ist die zuverlässige und präzise Umfelderfassung. Da sich das Fahrzeug im realen Verkehr selbständig bewegen soll, muss es alle relevanten Verkehrsteilnehmer im gesamten Fahrzeugumfeld (360 Grad) erkennen und lokalisieren können. Dazu wird jeder Bereich des Fahrzeugumfelds von mehreren Sensoren mit unterschiedlichen Messprinzipien überwacht. Durch diese Redundanz erhöht sich die Zuverlässigkeit und Robustheit der Informationen. Ein Großteil der dafür nötigen Sensoren ist bereits heute in Serie. So sind heute schon teilautomatisierte Systeme verfügbar, die den Fahrer in schwierigen Situationen unterstützen. Dazu gehören der ferngesteuerte Parkassistent , der Garagen-Parkassistent , die Homezone-Parkfunktion oder der Bosch Fahrassistent . Um jederzeit von mindestens zwei Sensoren plausible Daten zu erhalten, reichen Radar-, Video- und Ultraschallsensoren in manchen Fällen nicht aus.

Nur der parallele Einsatz von mehreren Sensorprinzipien sorgt dafür, automatisiertes Fahren so sicher wie möglich auf die Straße zu bringen. Deshalb arbeitet Bosch an neuen Sensortechnologien, wie dem Fernbereichslidar, die den hohen Anforderungen an die Umfelderfassung gerecht werden. Die Daten der einzelnen Sensoren werden fusioniert . Diese Fusion vergrößert den Messbereich und erhöht die Zuverlässigkeit sowie die Genauigkeit der Messungen. Die unterschiedlichen Messprinzipien werden zur Bestätigung einzelner Objekte genutzt und zu einem kompletten Umfeldmodell verarbeitet. Dadurch wird das assistierte und automatisierte Fahren noch sicherer und komfortabler. So lässt etwa die Datenfusion von Radar, Kamera und Lidar schmale Silhouetten und Kunststoffverkleidungen noch zuverlässiger erkennen, Geschwindigkeitsbegrenzungen, die die Kamera erkennt, werden von der Radarsensorik in die Fahrstrategie miteinbezogen, und komplexere Parkmanöver werden durch die Datenfusion von Ultraschallsensoren und Nahbereichskamera nicht nur ermöglicht und vereinfacht, sondern auch sicherer und komfortabler.

Mit dem nötigen Sinn für Orientierung und Vernetzung das Umfeld verstehen

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Zuverlässige, präzise Lokalisierung

Eine Grundvoraussetzung für hoch- und vollautomatisiertes Fahren ist die exakte und ständig verfügbare Lokalisierung des Fahrzeugs. Ein Sensor allein kann diese Anforderungen nicht erfüllen. Deshalb wird eine Kombination von Umfeldsensorik (zur Erkennung von Landmarken, wie Spurmarkierungen und Bebauung) mit Satellitennavigation und Korrekturservice sowie Inertialsensorik zusammen mit einer digitalen Karte genutzt. Zu diesem Zweck kommen hochauflösende digitale Karten zum Einsatz, die weit mehr Informationsschichten enthalten, als die Karten für herkömmliche Navigationsgeräte. Sie helfen dem automatisierten Fahrzeug darüber hinaus bei der Planung einzelner Fahrmanöver, wie beispielweise bei der Entscheidung für einen Spurwechsel. Über die Vernetzung mit der Cloud werden die in den Karten enthaltenen Daten ständig aktuell gehalten, sodass auch dynamische Faktoren wie kurzfristig gesperrte Fahrspuren in die Planung mit einbezogen werden können. Mit der sogenannten Straßensignatur hat Bosch eine bahnbrechende Lösung entwickelt, mit der sich wesentliche Teile der hochauflösenden Karten mittels der Radar- und Videosensorik von Fahrzeugen buchstäblich im Vorbeifahren erstellen lassen.

Vorausschauende Straßenzustand-Services

Auch Informationen zum aktuellen Zustand der Straße werden von automatisierten Fahrzeugen benötigt, um mögliche Gefahren frühzeitig zu erkennen und die Sicherheit beim Fahren zu gewährleisten. Für diese innovativen Straßenzustand-Services nutzt Bosch in einem ersten Ausbauschritt Wetterdaten seines Partners Foreca, um daraus Rückschlüsse auf mögliche Gefahren wie Aquaplaning, Eis oder Schnee zu ziehen. Das automatisierte Auto kann dann seine Fahrweise an die Bedingungen anpassen, eine andere Route wählen oder den Fahrer bitten, die Kontrolle zu übernehmen, falls eine sichere Weiterfahrt im automatisierten Betrieb nicht gewährleistet werden kann.

In Zukunft wird Bosch die vorausschauenden Straßenzustand-Services um Daten aus dem Fahrzeug ergänzen. Welche Innen- und Außentemperatur misst das Auto? Sind die Scheibenwischer aktiviert? Die Vernetzung macht es möglich, dass solche Informationen nicht ungenutzt im Fahrzeug verbleiben, sondern über das Backend des jeweiligen Herstellers in die Cloud gelangen. Zudem wertet Bosch die Regeleingriffe des Schleuderschutzes ESP® aus, um den Reibwert der Fahrbahnoberfläche und ihren Zustand zu ermitteln. Alle Daten miteinander kombiniert und intelligent ausgewertet, ergeben einen smarten Bosch-Service – und das gute Gefühl, sicher automatisiert unterwegs zu sein.

Sensorik für den Fahrer:
Was passiert, wenn der Fahrer nicht übernimmt?

Hoch- und vollautomatisierte Funktionen müssen nicht nur das Fahrzeugumfeld im Auge behalten, sondern auch den Fahrer. Denn bei diesen Funktionen muss der Fahrer das System nicht mehr überwachen. Er kann die Kontrolle, zumindest für eine bestimmte Zeit oder einen definierten Fall, vollständig an das System übergeben. Danach wird der Fahrer zur Übernahme der Fahraufgabe aufgefordert – und das Fahrzeug muss erkennen können, ob er dazu in der Lage ist. Bosch hat bereits Systeme für die Innenraumbeobachtung entwickelt, die stets auf den Fahrer und seine Mitfahrer aufpassen, alle Insassen an das Anschnallen erinnern, bei einem Kindersitz den Airbag deaktivieren und den Fahrer bei Gefahren wie Müdigkeit oder Sekundenschlaf warnen.

Die Übergabe der Fahrverantwortung durch das System an den Fahrer ist für Entwickler derzeit noch eine Herausforderung. Wie informiere ich den Fahrer, wie lange benötigt er, um zu übernehmen? Was passiert, wenn der Fahrer nicht übernimmt? Ein mögliches Szenario: Übernimmt der Fahrer beim Annähern an eine Autobahnausfahrt trotz mehrfacher Aufforderung nicht, würde das automatisierte Fahrzeug selbstständig auf dem Seitenstreifen anhalten.

Automatisierte Fahrzeuge müssen drei grundlegende Fähigkeiten besitzen: Sie müssen ihr Umfeld erkennen und interpretieren (Sense), auf Basis dieser Informationen Vorhersagen treffen und eine geeignete Fahrstrategie ableiten (Think) und sie dann zuverlässig und sicher ausführen (Act). Die Erfassung des direkten Umfelds erfolgt durch die Kombination von Umfeldsensorik, wie Kamera, Radar, und Ultraschall. Die Intelligenz des Fahrzeugs, die es ihm möglich macht sein Umfeld zu verstehen und die optimale Fahrstrategie zu finden, steckt dagegen in Software und Algorithmen, die dazu die von der Sensorik gewonnenen Informationen sowie die Daten weiterer vernetzter Systeme nutzen.

Systeme wie Antrieb, Lenkung und Bremsen sorgen dann dafür, dass die ermittelte Fahrstrategie auf der Straße umgesetzt wird. Dieser Prozess aus Erkennen, Verarbeiten und Handeln läuft während der Fahrt ständig fortlaufend ab. Auf den Menschen übertragen ähnelt dieser Prozess dem ständigen Zusammenspiel im Körper, bei dem die Sinnesorgane Reize aufnehmen, die vom Gehirn verarbeitet werden und Nervenbahnen, Muskeln sowie Gliedmaßen die Steuersignale des Gehirns in Handlungen umsetzen.

Fahrzeugsensoren Think- Automatisiertes Fahren Act -Automatisiertes Fahren
Sense - Automatisiertes Fahren

SENSE

Die Fahrzeugsensoren sind die Sinnesorgane des Autos und erfassen das Umfeld zu 360 Grad.

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THINK

Der Fahrzeugcomputer ist das Gehirn des automatisierten Autos und verarbeitet die Daten der Fahrzeugsensorik.

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ACT

Antrieb, Brems-, und Lenksystem führen zuverlässig und ausfallsicher alle vom Fahrzeugcomputer vorgegebenen Fahrmanöver aus.

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