Safety Automotive Sicherheitstechnische Auslegung von neuen Fahrzeugfunktionen

Unterschiedliche Sicherheitseinstufungen in der Fahrzeugtechnik
Unterschiedliche Sicherheitseinstufungen in der Fahrzeugtechnik

Bei der Entwicklung moderner Fahrerassistenzsysteme arbeiten die Fahrzeughersteller eng mit strategischen Lieferanten zusammen, wobei diese wiederum Komponenten von Unterlieferanten in ihre Subsysteme integrieren. Um die funktionale Sicherheit im Fahrzeug zu gewährleisten, ist daher eine enge Abstimmung zwischen den betroffenen Entwicklungsabteilungen notwendig. Reibungsverluste entstehen, wenn Prozesse nicht aufeinander abgestimmt sind oder Anforderungen aus ISO 26262 unterschiedlich interpretiert werden, zum Beispiel unterschiedliche Einstufung in Automotive Safety Integrity Levels (ASIL) in der Gefährdungs- und Risikoanalyse oder verschiedene ASIL-Dekompositionen im Steuergeräteverbund.

Zur Unterstützung des Fahrers stellen die Automobilhersteller ihren Kunden ein ständig wachsendes Portfolio an Advanced-Driver-Assistance-Systemen (ADAS) zur Verfügung. Einen Überblick, welche Assistenzsysteme verfügbar sind, gibt die Tabelle.

Abk. FeatureBeschreibungKundennutzen 
TSM

Traffic Sign Memory

Erkennt und analysiert VerkehrsschildeAnzeige der erkannten Information
FCAFront Collision AlertErkennt Verkehrsobjekte und HindernisseWarnung (akustisch, haptisch) bei wahrscheinlicher Kollision
LDWLane Departure WarningErkennt Begrenzungen und Verlassen der FahrbahWarnung (akustisch, haptisch) vor Verlassen der Fa
LKALane Keeping AssistErkennt Begrenzungen und Verlassen der FahrbahnLeichter Lenkeingriff als Aufforderung an den Fahrer
ACCAdaptive Cruise ControlErkennt vorausfahrende VerkehrsobjekteKontrolle des Abstands zum vorausfahrenden Objekt
 CIBCollision Imminent BrakingErkennt Verkehrsobjekte und HindernisseAngepasste Verringerung der Geschwindigkeit

Bild 1 zeigt, wie Fahrerassistenzsysteme in den Entscheidungsprozess des Fahrers einwirken. Auf der linken Seite ist ein vereinfachtes Modell der kontinuierlichen Entscheidungsprozesse eines Fahrers dargestellt. „Fahren“ bedeutet zunächst einmal, dass fortwährend die Umgebung wahrgenommen wird. Bezüglich des Fahrverhaltens in dieser Umgebung bestehen bestimmte Bewegungsbeschränkungen, die der Fahrer kontinuierlich erkennen muss. Solche Zwangsbedingungen können offensichtliche Gegebenheiten sein, wie das Erkennen des Straßenverlaufs. Bezüglich der Fahrsituation gibt es aber auch komplexere Zwangsbedingungen, auf die adäquat reagiert werden muss.

Solche komplexen Zwangsbedingungen ergeben sich aus der Interaktion des eigenen Bewegungszustands mit dem Bewegungszustand anderer Fahrzeuge. Zum Beispiel muss der Fahrer bei einer Vollbremsung eines unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs ebenfalls stark bremsen, um einen Auffahrunfall zu verhindern. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, durch ein geeignetes Ausweichen zu reagieren. Bewegungsbeschränkungen in diesem Fall sind zum einen die aktuellen Straßengegebenheiten wie Spuranzahl und Fahrzeugbreite, aber auch die Fahrsituation und Anzahl hinterherfahrender oder entgegenkommender Fahrzeuge. Da die Zwangsbedingungen sehr komplex sein und innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit zudem nicht immer vollständig erfasst werden können, müssen die erfassten Zwangsbedingungen priorisiert werden.

Basierend auf den erfassten Umgebungsinformationen und priorisierten Zwangsbedingungen muss der Fahrer zunächst entscheiden, ob es notwendig ist, seinen Fahrzustand anzupassen. Im Modell ist diese zentrale Entscheidung grün markiert. Insbesondere in Notfallsituationen ist die Zeit kritisch, die bis zum Erkennen der Notwendigkeit eines Eingreifens vergeht. Ist die prinzipielle Entscheidung für ein Fahrmanöver gefallen, geht es im nächsten Schritt zunächst darum zu bestimmen, welches Manöver die adäquate Reaktion darstellt. Entscheidend für diesen Schritt ist, dass aufgrund der zur Verfügung stehenden Zeit die Auswahl des Fahrmanövers unter Umständen auf der Basis unvollständiger Information getroffen werden muss. Der letzte Schritt ist die Durchführung des ausgewählten Fahrmanövers.

Fahrerassistenzsysteme unterstützen den Fahrer in diesem Modell sequenziell auf drei Ebenen. Zunächst kann der Fahrer gewarnt und damit an die Auswahl eines Fahrmanövers erinnert werden. Durch selbstständig getätigte Lenkeingriffe mit niedrigem Drehmoment und zeitlimitiertes Anbremsen gibt es zudem die Möglichkeit, ein konkretes Manöver vorzuschlagen. Lässt sich keine Reaktion des Fahrers feststellen, kann unter Umständen in einem letzten Schritt ein selbstständiges Manöver als Notfall-Eingriff durchgeführt werden.