Forschungsprojekt für autonomes Fahren Kontrollübergabe zwischen Fahrer und Autopilot funktioniert

Mittels Kameras und Sensoren reagieren autonome Systeme abgestimmt auf das Fahrerverhalten.
Mittels Kameras und Sensoren reagieren autonome Systeme abgestimmt auf das Fahrerverhalten.

Autonomes Fahren kann die Sicherheit im Straßenverkehr erhöhen – auch wenn es vorerst noch Situationen geben wird, in denen der Mensch mit mehr Überblick agieren kann als die Maschine. Es ist also entscheidend, dass die Kontrolle vom Fahrzeug zuverlässig an den Fahrer übergeben wird.

Wie menschliche Fahrer und digitale Piloten in Zukunft zusammenarbeiten könnten, wurde im Rahmen des vom KIT koordinierten Projekts »Personalisierte, adaptive kooperative Systeme für automatisierte Fahrzeuge« (PAKoS) in den letzten drei Jahren untersucht. Zu den Zielen des Projekts gehörte es, kritische Fahrsituationen zu erkennen und die Kontrolle vorausschauend an den Fahrer zu übergeben. Darüber hinaus wurde ein automatisiertes Fahrzeug entwickelt, das sich an die Bedürfnisse des Fahrers anpasst.

Wenn automatisierte Fahrzeuge in Zukunft zeitweise ganz die Fahrzeugführung übernehmen, entsteht die Notwendigkeit, die Fahrzeugkontrolle zwischen Fahrer und autonomem System zu übergeben – etwa vor der Einfahrt in Baustellenbereiche mit für das System nicht eindeutigen Fahrspuren und Geschwindigkeitsbegrenzungen oder vor der Einfahrt auf unkartiertes Privatgelände. Für eine sichere Übergabe der Fahrzeugkontrolle während der Fahrt muss das automatisierte Fahrzeug erkennen, wo die aktuelle Aufmerksamkeit des Fahrers liegt und kann dann die Fahrweise an die Fahrertätigkeit anpassen.

Über Kameras im Innenraum und gegebenenfalls Sensoren am Lenkrad identifiziert das PAKoS-System Fahrerzustand und -aufmerksamkeit. Es beurteilt das aktuelle Leistungsvermögen des Fahrers sowie seine Anforderungen an die automatisierte Fahrt: Schaut der Fahrer auf die Straße oder in ein Buch? Spricht er in ein Handy oder kramt er in der Tasche auf dem Beifahrersitz?

Solche Informationen sowie die notwendigen Handlungsanweisungen werden zwischen den beiden Kooperationspartnern Fahrer und Fahrzeug multimodal ausgetauscht, um etwa gemeinsame Handlungen wie den Übergang zwischen autonomer und manueller Fahrt zu unterstützen. Zusätzlich kann der Fahrer das Fahrverhalten mit einer App nach seinen Bedürfnissen personalisieren. Der Prototyp der Mensch-Maschine-Schnittstelle wird nun in einem Demonstrationsfahrzeug vorgestellt.

Das Projekt im Detail

Das Alleinstellungsmerkmal des Projekte PAKoS besteht in der Entwicklung eines ganzheitlichen und durchgängigen Konzepts für eine individualisierte und personalisierte Kooperation zwischen Fahrer und automatisiertem Fahrzeug, die erforderlich ist, um zukünftige hochautomatisierte Fahrzeuge zulassen zu können. Die Sicherheit und der Datenschutz sowie gesellschaftliche Aspekte werden in dem Projekt ebenfalls berücksichtigt.

Am KIT tragen drei Institute zu PAKoS bei: Das Institut für Regelungs-und Steuerungssysteme (IRS) übernimmt die regelungstechnische Umsetzung der Übergabe. Die Modellierung der haptischen Interaktion zwischen Fahrer und Fahrzeug und die daraus zu ermittelnde optimale Unterstützung für den Menschen sind hierbei die zentralen Fragestellungen.

Das Institut für Anthropomatik und Robotik (IAR) beschäftigt sich mit der videobasierten Erkennung komplexer Aktivitäten des Fahrers und Interaktionen. Ziel ist dabei die Entwicklung von Echtzeitverfahren unter realen Einsatzbedingungen.

Das Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) koordiniert und betreibt im Projekt die den gesamten Forschungs- und Entwicklungsprozess eng begleitende Technikfolgenabschätzung. Zudem werden verallgemeinerte innovationsbezogene Empfehlungen für Entscheidungsträger erarbeitet.

Neben dem KIT und seinem Partner FZI Forschungszentrum Informatik sind außerdem die Technische Universität München, das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung, Bosch, BMW, das Spiegel-Institut Mannheim, Videmo Intelligente Videoanalyse sowie mVISE und Stadtmobil CarSharing beteiligt. Das Projekt verfügt über ein Gesamtbudget von rund 4,2 Mio. Euro und wurde mit rund 3,1 Mio. Euro vom BMBF gefördert.