Die technischen Hürden sind gefallen Autonomes Fahren kommt gut voran

Mark Patrick, Mouser Electronics
Mark Patrick, Mouser Electronics

2017 verspricht im Hinblick auf das autonome Fahren ein spannendes Jahr zu werden, weil sich Sensor- und Softwaretechnologie immer ausgereifter präsentieren. Ein Über- und Aublick von Mark Patrick, Mouser Electronics.

Im Jahr 2016 war es soweit: Fahrerlose Autos und LKW haben in unseren Alltag Einzug gehalten. Google feilt bekanntlich seit vielen Jahren an autonomer Fahrzeugtechnologie, doch auch führende Autohersteller testen nun vermehrt eigene Prototypen, während die Politik die gesetzlichen Rahmenbedingungen definiert. Gleichzeitig herrscht große Bewegung in der Start-up-Szene, und neue Marktakteure wie der Mitfahrdienst Uber treten ins Rampenlicht. Zu Beginn des Jahres machte sich ein fahrerloser „Audi A7“ auf die Reise von San Francisco nach Las Vegas – ein Trip von nahezu 900 km, der belegt, dass selbstfahrende Autos längst dem Labor entwachsen sind. Im Januar testete Ford seine autonomen Engineering-Prototypen im winterlichen Michigan und stellte dabei den LiDAR-Laser und die CMOS-Kamerasensoren in einer stark reflektierenden und verschmutzten Umgebung auf die Probe.

Volvo führte Testläufe im Westen Australiens durch und verkündete Pläne, fahrerlose Autos im schwedischen Göteborg an Privatpersonen zu leasen. Die angepassten Fahrzeuge des Typs XC90 nutzen die Embedded-Prozessorkarte DRIVE PX2 von Nvidia in Kombination mit dem neuesten Parker-Prozessor, um die Sensordaten der Kameras, des LiDAR-Lasers und des Radars gemeinsam auszuwerten. Der Parker-Chip kombiniert zwei ARM-basierte Nvidia Denver 64-Bit CPU Cores der zweiten Generation mit vier 64-Bit ARM Cortex A57 CPUs. Gemeinsam mit 256 hochmodernen Grafikprozessoren wird so eine Rechenleistung von bis zu 1,5 TFLOPS erreicht.

Das französische Start-up Navya hat hingegen den Nahverkehr ins Auge gefasst. Das selbstfahrende Shuttle des Unternehmens befördert bis zu 16 Personen gleichzeitig und kommt derzeit auf dem Gelände eines Atomkraftwerks des französischen Energiekonzerns EDF zum Einsatz. Das Fahrzeug, das ebenfalls den Namen Navya trägt, setzt zwei unterschiedliche Arten der LiDAR-Technologie ein, um Fußgänger zu erkennen und den bevorstehenden Streckenabschnitt zu analysieren. Die Shuttles fahren in dreiminütigem Takt, ersetzen mehrere konventionelle Busse und sparen EDF im Jahr über 3 Millionen Euro an Betriebskosten ein.

Auch anderswo in Europa sorgen autonome Nahverkehrsprojekte für Aufsehen. Da wäre zum einen WEpod, ein kleiner Elektrobus des französischen Herstellers EasyMile, der für das EU-Projekt Citymobil2 entworfen wurde. Bereits 19.000 Fahrgäste haben den Service im finnischen Vantaa sowie in Lausanne in der Schweiz in Anspruch genommen. In der niederländischen Stadt Masdar nehmen Fahrzeuge des Systemherstellers 2getthere am Straßenverkehr teil. Die Orientierung erfolgt anhand virtueller Routen, die per Software vorgegeben werden. Die Position des Fahrzeugs wird relativ zum Startpunkt der Route berechnet, während die zurückgelegte Strecke anhand der Radumdrehungen ermittelt wird. Die Positionskalibrierung erfolgt mithilfe externer Referenzpunkte in Form von einfachen passiven Magneten, die in den Straßenbelag eingearbeitet wurden. Die kleinen zylindrischen Magnete sind in einem Abstand von 2 Metern platziert und gewährleisten eine Messgenauigkeit von 2 Zentimetern auf geraden Abschnitten. Dank der Navigationstechnologie „Free Ranging On Grid“ (FROG) kann komplett auf kostenintensive konventionelle Leitungssysteme wie Schienen oder Oberleitungen verzichtet werden.

Die Mini-Busse sind bereits für den öffentlichen Straßenverkehr zugelassen. Dennoch wird weiter nach Möglichkeiten gesucht, ihren Einsatz auf neue Routen und komplexere Umgebungen auszuweiten und so den Autonomiegrad stetig zu erhöhen. Das 4 Millionen Euro schwere Forschungsprogramm i-CAVE der Technischen Universität Eindhoven untersucht derzeit, wie die Fahrzeuge von 2getthere ähnlich einem „virtuellen Zug“ in Reihe fahren können. Die Busse weisen dabei einen minimalen zeitlichen Abstand von 0,3 Sekunden auf und nutzen eine Drahtlosverbindung zur Kommunikation mit einem kooperativen Abstandsregeltempomat (CACC).

Richtungsweisend für die Zukunft des autonomen Fahrens war der Markteintritt von Uber. Der Mitfahrdienst brachte in Zusammenarbeit mit dem Forschungsteam der US-amerikanischen Carnegie Mellon University in Pittsburgh fahrerlose Taxis auf die Straße. Die Fahrzeuge – der „Fusion“ von Ford und der „XT 90“ von Volvo – nutzen dabei die von der Universität entwickelte Software. Zwar gibt es weiterhin einen Fahrer, der im Notfall das Steuer übernehmen könnte, doch der Betrieb erfolgt automatisiert. Darüber hinaus möchte Uber mit der Übernahme des Start-ups Otto auf dem Markt für autonomes Fahren durchstarten. Das US-Unternehmen beschäftigt 91 Mitarbeiter und entwickelt Systeme und Software für selbstfahrende LKW. Hinter der Firma stehen bekannte Köpfe von Google, Apple und Tesla.