Arbeitspakete

Das Projekt Ko-HAF gliedert sich in fünf Arbeitspakete:

AP1
Umfelderfassung und -repräsentation im Backend
(Safety Server)

AP1 Umfelderfassung und -repräsentation im Backend (Safety Server)

AP2
Lokalisierung und statisches Umfeldmodell
(Fahrzeug)

AP2 Lokalisierung und statisches Umfeldmodell (Fahrzeug)

AP3
Kooperative Fahrzeugführung und kontrollierbare Automation

AP3 Kooperative Fahrzeugführung und kontrollierbare Automation

AP4
Funktionsentwicklung für Normal- und Notbetrieb

AP4 Funktionsentwicklung für Normal- und Notbetrieb

AP5
Absicherung und Erprobung

AP5 - Absicherung und Erprobung

Das Forschungsprojekt Ko-HAF

Das Projekt Ko-HAF zielt auf den nächsten wesentlichen Schritt in Richtung autonomes Fahren, das hochautomatisierte Fahren bei höheren Geschwindigkeiten. Diese Systeme der nächsten Generation sind dadurch charakterisiert, dass sie der Fahrer nicht mehr dauerhaft überwachen muss. Er muss jedoch in der Lage sein, die Steuerung nach Aufforderung mit einer gewissen Zeitreserve zu übernehmen.

Während die erste Generation des hochautomatisierten Fahrens (HAF) den niedrigsten und niedrigen Geschwindigkeitsbereich in einfachen Verkehrssituationen wie dem Autobahnstau auf Basis bordautonomer Sensorik adressiert, soll die zweite, in diesem Vorhaben im Mittelpunkt stehende Generation, den höheren Geschwindigkeitsbereich auf gut ausgebauter Verkehrsinfrastruktur beherrschen, um für diesen Verkehrsbereich Sicherheit, Verkehrseffizienz und Komfort zu erreichen.

„LOGIK BRINGT DICH VON
A NACH B, PHANTASIE
WOHIN DU WILLST.“

Albert Einstein

Projektziel

Soll sich der Fahrer zukünftig auch über einen längeren Zeitraum von der Fahraufgabe abwenden können, um sich anderen Tätigkeiten wie bspw. E-Mails schreiben zu widmen, ist – neben der Klärung rechtlicher Fragestellungen – noch ein deutlicher technischer Innovationsschub erforderlich. Ausgehend von der These, dass ein Mensch ca. zehn Sekunden benötigen wird, um sich von einer anderen Tätigkeit wieder der Fahraufgabe zuzuwenden, ist es notwendig, dass ein Fahrzeug Umfeld und Verkehrssituation mindestens für diesen Zeitraum erkennen und richtig einschätzen muss. Dazu muss die Vorausschau für die Umfelderfassung drastisch erhöht werden, d.h. es sind über die vorhandenen Karten- und Sensordaten hinaus weitere Informationen notwendig.

Hier setzt das Projekt Ko-HAF an und erforscht mit dem sogenannten Safety Server eine Backend-Lösung. Die Fahrzeuge unterschiedlicher Partner kommunizieren über Mobilfunk mit diesem Safety Server und speisen die Umfeldwahrnehmung ihrer eigenen Onboard-Sensorik wie etwa Präsenz und Qualität von Spurmarkierungen oder Objekte auf der Fahrbahn ein. Im Safety Server werden im Sinne einer kollektiven Wahrnehmung diese Informationen gesammelt, ausgewertet und verdichtet, sodass den Fahrzeugen dann wiederum eine angereicherte digitale Karte zur Verfügung gestellt werden kann, die der für hochautomatisiertes Fahren benötigten Vorausschaureichweite Rechnung trägt.

Weitere Aufgabenstellungen des Projekts Ko-HAF ergeben sich aus

  • der präzisen Eigenlokalisierung, die für die Fusion der vom Safety Server bereit gestellten Informationen mit den von der eigenen Fahrzeugsensorik ermittelten Daten notwendig ist,
  • der Einbindung des Fahrers in das hochautomatisierte System,
  • den Funktionserweiterungen für hochautomatisiertes Fahren einschließlich des Notbetriebs sowie
  • der Absicherung und Erprobung des Gesamtsystems.

Autonomes (d.h. fahrerloses) Fahren wurde in mehreren Forschungsfahrzeugen dargestellt (z.B. LEONI, CyberCars, Google). Mit ihnen konnte die generelle Machbarkeit gezeigt werden. Beim Betrieb von Fahrzeugen im öffentlichen Verkehr wird es immer wieder Situationen geben, die vom autonomen System nicht selbstständig durchfahren werden können, weswegen der Einsatz von fahrerlosen Fahrzeugen im gemischten öffentlichen Verkehr auch in naher Zukunft als unrealistisch einzuschätzen ist.

Hochautomatisiertes Fahren (mit Fahrereinbindung) wurde bisher auch in Forschungsprojekten kaum gezeigt. Selbst bei den in Vorgängerprojekten gezeigten teilautomatisierten Funktionen erfolgte die Evaluierung überwiegend in ausgewählten Szenarien auf abgesperrten Streckenabschnitten.

Die von mehreren Ko-HAF Projektpartnern aktuell gezeigten HAF-Funktionalitäten entsprechen überwiegend der Generation 1. Weiterhin ist zu beachten, dass dabei vorab definierte Streckenabschnitte und Szenarien reproduzierbar (mit einem einzigen Testfahrzeug) durchfahren wurden, die zuvor hochpräzise digitalisiert und händisch verarbeitet wurden.

In funktionaler Hinsicht umfasst HAF Generation 2 gegenüber HAF Generation 1 ein signifikant erweitertes Spektrum an Nutzerszenarien. Dies betrifft den erweiterten Geschwindigkeitsbereich (bis 130 km/h) genauso wie die höhere Komplexität der Szenarien. Auch das „Überführen in den sicheren Zustand“ (Notbetrieb), etwa beim Ausfall des Fahrers auf eine Übernahmeaufforderung, wird im Projekt abgebildet. Die Ko-HAF Strategie bezieht damit nicht nur den Fahrer mit ein, sondern auch lückenlose Übergänge zwischen Komfort- (Normalbetrieb) und aktiven Sicherheitsfunktionen sowie bei den Transitionen zwischen unterschiedlichen Automatisierungsstufen.

In technischer Hinsicht repräsentieren die Backend-Lösung mittels Safety Server, die Datengewinnung im Fahrzeug einschließlich der Eigenlokalisierung und der Interaktion mit dem Safety Server sowie das ergonomisch gestaltete Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMI) für kooperative Fahrzeugführung die zentralen Innovationen und Alleinstellungsmerkmale des Vorhabens.

Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal stellt die gemeinsame, experimentelle Erprobung der HAF-Funktionen auf Autobahnen im gemischten, öffentlichen Verkehr dar. Hierzu ist beabsichtigt, ein Streckennetz von mehreren hundert Kilometern als Testgebiet zu definieren. Über die gemeinsame Erprobung sind wichtige Fragen z.B. zur Auswirkung unterschiedlicher Mischverhältnisse oder zur Kolonnenstabilität zu beantworten und daraus Erkenntnisse über die Markteinführung zu ziehen.

Die besonderen Herausforderungen von Ko-HAF ergeben sich aus

  • der benötigten hohen Vorausschaureichweite der Umfeldwahrnehmung (der Ko-HAF Lösungsansatz so genannter kollektiver Perzeption basiert auf der Kommunikation der Fahrzeuge mit dem so genannten Safety Server),
  • der erforderlichen präzisen Eigenlokalisierung im Fahrzeug zur Fusion der über die eigene Fahrzeugsensorik ermittelten Daten mit den über den Safety Server bereit gestellten Informationen,
  • der Einbindung des Fahrers in das hochautomatisierte System (der Lösungsansatz besteht in einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, die für Mode Awareness beim Fahrer und für eine vorausschauende und sicherere Fahrweise sorgt),
  • den Funktionserweiterungen für hochautomatisiertes Fahren einschließlich des Notbetriebs sowie aus
  • der Absicherung und Erprobung des Gesamtsystems.