Proreta 3 rückt autonomes Fahren in greifbare Nähe

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Autonom Autofahren: Was wie eine Vision klingt, konnte die ATZ schon jetzt auf dem ältesten Flugplatz Deutschlands erfahren. Zum Abschluss der Forschungen zu Proreta 3 erlaubten die Projektpartner TU Darmstadt und Continental tiefe Einblicke in ihre Ergebnisse. Bei zwei Fahrten mit einem VW-Passat-CC-Prototyp über das abgesperrte Rollfeld erlebte man die Vorteile des assistierenden Sicherheitskorridors und der selbstfahrenden kooperativen Automation hautnah.

Die langjährigen Projektpartner TU Darmstadt und Continental stellten gestern, 11. September 2014, ihre Forschungsergebnisse zur dritten Stufe von Proreta in Griesheim nahe Darmstadt auf dem ehemaligen August-Euler-Flugplatz vor. Der Name Proreta ist Programm, denn er stammt von dem römischen Wachhabenden auf einem Schiff ab, der den Kapitän unterstützt und vor Untiefen warnt. Genauso soll es das ganzheitliche Assistenzsystem im Forschungsfahrzeug VW Passat CC für den Fahrer erledigen. Der Prototyp unterscheidet sich von außen nicht von einem Serien-Passat.

Das Gelände gehört der TU Darmstadt mit Unterbrechung seit Jahrzehnten, wie der TU-Vizepräsident und Teilprojektleiter Professor Ralph Bruder in seinem Grußwort feststellte. Ungewöhnlich sei, dass hier auf Wiesen und Start- und Rollbahnen ein Dutzend Fachgebiete nebeneinander forschen. Die Fahrzeugtechnik erprobt Assistenzsysteme an Pkw, während die Biologen im 1996 zum Naturschutzgebiet ernannten Gelände seltene Tierarten wie Steinschmetzer und Steppenbiene beobachten, so Bruder.

Beide Partner haben im Rahmen des dreieinhalbjährigen Forschungsprojekts Proreta 3 ein ganzheitliches Fahrerassistenz- und Manöverautomationskonzept erforscht. Denn Assistenzsysteme, immer mehr an der Zahl, funktionieren bisher in Fahrzeugen wie unabhängige Einzelsysteme. "Bei Proreta 3 haben wir die Fahrerassistenzsysteme so vernetzt, dass die Funktionen aufgewertet und funktionierende Synergien erreicht wurden", sagte Professor Dr. Hermann Winner, Leiter des Fachgebiets Fahrzeugtechnik an der TU Darmstadt und Projektleiter.

Ergebnis 1: der Sicherheitskorridor

Die Forschungen brachten zwei Ergebnisse, den Sicherheitskorridor und die kooperativen Automatisierung, hervor. Beim Sicherheitskorridor, der im Cockpit als virtuelle Sicherheitszone oder Safety Bubble um den Pkw herum dargestellt wird und wie ein schützender, einhüllender Kokon funktioniert, wird das Fahrzeug in einem verkehrsregelkonformen und sicheren Bereich auf der Straße gehalten. Wie die ATZ bei ersten Testfahrten feststellen konnte, wird nur in kritischen Situationen gewarnt oder, falls nötig, mit Korrekturmanövern eingegriffen, zum Beispiel in zu schnell gefahrenen Kurven, bei plötzlich auftauchenden Hindernissen, in Kreuzungs- und Baustellensituationen sowie bei Abbiegemanövern, drohender Geisterfahrt oder Nichtbeachten der Rotphase an einer Ampel.

Für diesen Sicherheitskorridor ermittelt das Proreta-3-System die für das Fahrzeug befahrbaren Freiräume. Mit einbezogen werden die vorhergesagten Aufenthaltsbereiche anderer Fahrzeuge, Fahrbahnbegrenzungen und Hindernisse sowie Fahrstreifenmarkierungen. Daraus wird mit Hilfe eines Algorithmus die Trajektorie – also der Bewegungspfad des Autos – berechnet. Die darauf aufsetzende Regelung sowie die Informationen, die dem Fahrer in der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) angezeigt werden, stellen ein für den Fahrer konsistentes Fahrerassistenzsystem dar, welches ihn bei der Bewältigung seiner Fahraufgabe situationsabhängig unterstützt und vor potentiellen Gefahren schützt.

Ergebnis 2: die kooperative Automation

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Zusätzlich zur permanenten Sicherheitsfunktion bietet Proreta 3 dem Fahrer im Modus "kooperative Automation" ein manöverbasiertes, teilautomatisiertes Fahren an. Auf Wunsch des Fahrers übernimmt dabei das Forschungsfahrzeug die Längs- und Querführung für ganze Manöver; dazu schlägt es dem Fahrer Fahrmanöver im Kombiinstrument vor, die er dann per grünem Blinkerhebel auswählen oder nicht beachten kann. Dazu gehören sowohl Fahrstreifenwechsel als auch Abbiegemanöver an Kreuzungen. Um beispielsweise das Abbiegen zu delegieren, genügt es, wenn der Fahrer rechtzeitig vor einer erkannten Kreuzung den Blinker setzt - das Manöver wird dann automatisiert ausgeführt. "Ein solches Konzept der Automatisierung auf Manöverebene konnte bei Proreta 3 erstmals in einem Forschungsfahrzeug umgesetzt werden", stellte Winner mit Stolz fest.

Neu im dritten Projekt war die Mitarbeit von HMI-Forschen der TU und Mitarbeitern der Conti-Division Interior. Für das Forschungsfahrzeug wurde ein innovatives Informations- und Warnkonzept aus vier Komponenten entwickelt: Das Kombiinstrument, ein 360-Grad-Leuchtband und eine darauf abgestimmtes akustisches 3D-Sound-Warnsystem sowie das aktive Continental-Fahrpedal AFFP (Accelerator Force Feedback Pedal) informieren den Fahrer auf eine intuitive Art über den aktuellen Assistenzmodus und relevante Gefahrensituationen. Eine Kamera im Innenraum des Fahrzeugs analysiert kontinuierlich das Blickverhalten des Fahrers. Abhängig von der Blickrichtung wird die Aufmerksamkeit des Fahrers mit Hilfe eines „Lichtkometen“ gezielt auf die kritischen Stellen im Verkehrsgeschehen gelenkt, was bei den ersten Testfahrten auf dem ehemaligen Flugplatz. "Diese neuartige Instrumentierung unterstützt den Fahrer bei seiner Fahraufgabe, gestaltet die Funktionsweise transparent und macht den Fahrer so mit der neuen Funktion vertraut", sagte Dr. Otmar Schreiner, Leiter R & D für Interior Electronics Solutions bei der Continental-Division Interior.

Zwölf Jahre Proreta

Die Proreta-Forschungskooperation zwischen TU Darmstadt und Continental gibt es bereits seit zwölf Jahren und in drei Teilen, beide Partner denken über eine vierte Ausbaustufe nach. Proreta 3 wurde im Jahr 2011 gestartet und ist nun ein interdisziplinäres Forschungsprojekt beider Partner zum unfallvermeidenden Auto. Von Seiten der TU Darmstadt sind die Fachgebiete Fahrzeugtechnik, Arbeitswissenschaft, Regelungsmethoden und Robotik sowie Regelungstechnik und Mechatronik beteiligt. Beim Zulieferer ist zum ersten Mal die Division Interior für die entwickelte Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) neben der Chassis&-Safety-Division dabei.

Das erste Proreta-Projekt (2002–2006) befasste sich mit einem Assistenzkonzept für Notbremsungen und Notausweichen vor Hindernissen wie vorausfahrendem oder stehendem Verkehr. Forschungsplattform war ein VW Golf. Dieses System ist heute als AEB, EBA oder City Safety (seit 2008 im Volvo XC60) in Serie.

Bei Proreta 2 (2006–2009) wurde ein Gegenverkehrs- beziehungsweise Überholassistent vorgestellt. Der Prototyp, ein BMW 540i, schätzt auf Landstraßen den entgegenkommenden Verkehr ab und kann beim Überholen Unfälle verhindern helfen. Bereits seit den 1980er-Jahren arbeiteten die TU Darmstadt und Continental an gemeinsamen einzelnen Forschungsprojekten, damals lief von TH und ITT Teves ein Projekt zum ersten Brake-by-Wire-System. TU-Vizepräsident Bruder freute sich darüber, dass im Dezember 2013 die Zusammenarbeit als strategische Kooperationspartnerschaft auf breitete Füße gestellt werden konnte.