Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

Strategisches Invest: Versuchsfahrzeuge für Technologie-Experimente (VERTEX)

Strategisches Invest: Versuchsfahrzeuge für Technologie-Experimente (VERTEX)

HINTERGRUND

Dass vollautomatisches Fahren keine ferne Utopie mehr ist, sondern in absehbarer Zeit ein selbstverständlicher Bestandteil unseres Straßenverkehrs sein wird, ist heutzutage fast unumstritten. Es besteht weitgehende Einigkeit in Industrie und Forschung, dass die grundsätzlichen technischen Voraussetzungen heutzutage weitgehend erfüllt sind. Sensorik und Sensorprozessierung erlauben es, ein umfassendes Bild der Umgebung zu erfassen; Funkkommunikation kann Daten zwischen unterschiedlichen Fahrzeugen und der Infrastruktur austauschen; praktisch für sämtliche Fahrsituationen existieren Algorithmen, um geeignete Manöver zu planen; und Computer sind hinreichend leistungsfähig, um diese zu berechnen und auf der Aktuatorik (Motor, Lenkung, Getriebe und Bremsen) umzusetzen.

Eine der Hauptaufgaben der kommenden Jahre ist es nun, aus den vielfältigen Lösungen ein Gesamtsystem zu entwickeln, das vollautomatisches Fahren serienfähig umsetzt. Selbstfahrende Serienfahrzeuge müssen höchste Zuverlässigkeitsansprüche erfüllen, möglichst kostengünstig in Anschaffung und Energieverbrauch sein, ihre Technik möglichst unscheinbar verkleiden, und den Fahrgästen sowie anderen Verkehrsteilnehmern ihren Zustand nachvollziehbar vermitteln. Und somit ist nicht alles, was in der Entwicklung noch erlaubt war, in der Serie möglich – wie etwa Kofferräume gefüllt mit Computern, oder Laserscanner auf dem Dach.

Dabei bedienen viele der heute verfügbaren Technologien überlappende Anforderungen: Die Tiefenwahrnehmung von Objekten wird heute in Versuchsfahrzeugen etwa durch Radar, Laserscanner oder Stereokameras gewährleistet. Es gibt unzählige Algorithmen, die Objekte und ihre Eigenschaften in diesen Sensordaten erkennen, oder Manöver nach unterschiedlichen Kriterien planen. Um auszuwählen, welche Kombination von existierenden Technologien die Anforderungen an ein Seriensystem optimal und zugleich effizient abdecken kann, und eventuelle Lücken aufzuzeigen und zu schließen, sind umfangreiche Tests erforderlich. Dabei ist Vergleichbarkeit ein kritischer Faktor. Diese ist in vielen derzeitigen Versuchsfahrzeugen aber nicht gegeben, da deren Ausstattung in der Regel auf spezifische Anwendungsfälle zugeschnitten ist und somit aus Effizienzgründen die Redundanz minimiert.

AUFBAU DER FAHRZEUGE

Um hier einen Beitrag zu leisten, plant das Fraunhofer IOSB aus Mitteln des strategischen Investfonds der Fraunhofer-Gesellschaft und des Projekts »Profilregion Mobilitätssysteme Karlsruhe« die Ausrüstung von zwei Versuchsfahrzeugen (VERTEX, dt. »Versuchsfahrzeuge für Technologie-Experimente«, engl. »Vehicles for Research and Technology Experiments«), die einen direkten Technologievergleich ermöglichen sollen. Das Projekt »Profilregion Mobilitätssysteme Karlsruhe« wird gefördert aus Mitteln der baden-württembergischen Ministerien für Wissenschaft, Forschung und Kunst sowie für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau und als nationales Leistungszentrum aus Mitteln der Fraunhofer-Gesellschaft.
Die Fragestellungen, zu deren Beantwortung die Fahrzeuge beitragen sollen, umfassen die Evaluation von unterschiedlichen Sensoren, Algorithmen für automatisches Fahren, Innenraumbeobachtung und Mensch-Maschine-Kommunikation, sowie die Erhebung von Parametern für Simulationsmodelle und Fahrerverhalten.

Zu diesem Zweck werden am IOSB zwei VW Golf VII, einmal mit Elektromotor und einmal mit Verbrennungsmotor, mit redundanten Technologien (z. B. mehreren serienfähigen Laserscannern, Radarsensoren, verschiedenen Kamerasystemen und Ultraschall) und umfangreicher Referenzsensorik (z. B. differentiellem GPS und Inertialsensorik) ausgestattet. Zudem werden flexible Anbaupunkte für weitere Sensoren und Steuergeräte vorgesehen. Somit können unterschiedliche Technologien in denselben Szenarien mit größtmöglicher Vergleichbarkeit getestet werden. Die Fahrzeuge erhalten zudem Car2X-Technologie, die es ihnen erlaubt, in kooperativen Testszenarien mit anderen Fahrzeugen in der Region (beispielsweise von FZI und KIT) eingesetzt zu werden. Beide Fahrzeuge sollen Mitte 2017 einsatzfähig sein und im Rahmen des Testfelds Karlsruhe auch Partnern des Fraunhofer IOSB für Versuche zur Verfügung gestellt werden, die sich teilweise bereits im Spezifikationsprozess mit Anforderungen für eigene Fragestellungen beteiligt haben. Somit sollen die VERTEX auch einen Beitrag leisten, die in Karlsruhe und Umgebung vorhandene Kompetenz für die Herausforderungen des vollautomatischen Fahrens zu bündeln.