Autonome Fahrzeuge: Durch Simulationssoftware zu mehr Sicherheit

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Die Entwicklung autonomer Fahrzeuge stellt die Automobilindustrie vor neue Herausforderungen. Insbesondere die Sicherheit der technischen Systeme muss jederzeit gewährleistet sein. Simulation hilft, fahrerlose Technologien zu verbessern und die Sicherheitskonformität schneller zu erreichen.

Bis Autos als autonome Fahrzeuge auf unseren Straßen komplett alleine fahren, wird es vermutlich noch einige Zeit dauern. Eine aktuelle Umfrage der American Automobile Association, ergab denn auch, dass die meisten Menschen es wichtiger finden, bereits existierende Fahrassistenzsysteme weiter zu verbessern, statt die Entwicklung des autonomen Fahrens voranzutreiben.

Die Automobilhersteller setzen ihre Entwicklungsarbeit am autonom fahrenden Fahrzeug dennoch fort. So lassen sich fortschrittlichere Fahrerassistenzsysteme (ADAS) entwickeln und die Vorteile beider Technologien zu bündeln. Das Ziel: Der Bau umweltfreundlicher, autonomer Fahrzeuge, die eine leicht zugängliche Transportmöglichkeit für alle darstellen und gleichzeitig Verkehrsprobleme lösen.

Simulation bietet Sicherheit für autonome Fahrzeuge

Autonome Fahrzeuge sollen vor allem den größten Risikofaktor im Straßenverkehr ersetzen: den Menschen. Alle vom Menschen ausgelösten Gefahren, sei es unaufmerksames Fahren, Müdigkeit oder der Einfluss von Alkohol, lassen durch das automatisierte Fahren vermeiden. Dies setzt aber voraus, dass die fahrerlose Technologie einwandfrei funktioniert. Damit dies gelingt, bedarf es umfangreicher Tests und Validierungen, die mittels Simulationen optimal durchgeführt werden können.

Doch gute Testergebnisse allein reichen noch nicht aus: Jeder einzelne Prozess und Schritt, muss den Vorgaben der International Organization for Standardization (ISO) entsprechen. Speziell für die Sicherheit autonomer- und teilautonomer Fahrzeuge wurde der sogenannte SOTIF (Safety of Intended Functionality), auch bekannt als ISO 21448 ins Leben gerufen. Dieser Standard legt die Sicherheitsanforderungen für Fahrerassistenzsysteme und -funktionen in autonomen Fahrzeugen fest und berücksichtigt dabei die Herausforderungen der autonomen Automobilbranche.

5 Stufen zur Autonomie

Die Autonomie wird in der Automobilbranche in fünf Stufen eingeteilt. Je autonomer ein Fahrzeug fährt, desto höher ist dessen Stufe. Die Sicherheit der Fahrzeuge hat bei Automobilherstellern die höchste Priorität. Denn ab der Stufe 3 gilt: Ist der Unfall auf ein Versagen des automatisierten Systems zurückzuführen, steht in der Regel der Fahrzeughersteller in der Verantwortung und kann haftbar gemacht werden. Für die Branche ist das ein Novum.

Nicht Offensichtliches sichtbar machen

Zwei wichtige Bausteine bei autonomen Fahrzeugen sind zum einen die Verhaltensvorhersagen und zum anderen die 3D-Objekterkennungen. Beide Funktionen tragen dazu bei, Unfälle zu vermeiden. Sie können das Verhalten von Fußgängern in der Nähe des Fahrzeugs und auch die Aufmerksamkeit des Fahrers messen. Um diese Funktionen erfolgreich umsetzen zu können, braucht es die Unterstützung von Künstlicher Intelligenz (KI). Wenn man heute von autonomen Fahrzeugen spricht, handelt es sich um Fahrzeuge mit einer maximalen Geschwindigkeit von ca. 60 km/h. Höhere Geschwindigkeiten führen zu höheren Risiken. Damit steigen auch die Anforderungen an die Technologie.

Um die Gesamtleistung zu verbessern und den Vorgaben der Gesetzgeber zu entsprechen, arbeiten Automobilhersteller unter Hochdruck an der Verbesserung von Sensortechnik, KI-basierten Maschinen und Kameratechnologien. Wie genau diese Technologien und Sensoren am Ende funktionieren müssen, bleibt aber offen.

Erster Meilenstein für autonome Fahrzeuge: Kontaktlose Lieferungen

Der erste Meilenstein in der Entwicklung autonomer Fahrzeuge werden komplett autonome Liefer- und Mobilitätsdienste, wie fahrerlose Taxis oder Lieferwagen sein. Also Fahrzeuge, die auf der 4. oder 5. Autonomiestufe im urbanen Raum von einem Unternehmen bereitgestellt werden. Um das zu ermöglichen, müssten zunächst zwei wichtige Fragen beantwortet werden:

1. Wie lässt sich trotz komplexer Straßenführungen ein erfolgreicher Ablauf garantieren?

2. Was passiert, wenn das autonome Fahrzeug in einen Tunnel oder in andere Bereiche fährt, in denen es keine Satelliten- und GPS-Verbindung gibt?

Mithilfe von Simulation lassen sich diese Fragen leichter beantworten. Denn Simulationssoftware ersetzt umfangreiche Tests und Validierungen auf der Straße, was nicht nur zu Kosteneinsparungen führt, sondern auch die Entwicklung erheblich beschleunigt. Fehlerhafte und fehlende Technologien können genau identifiziert und so lange simuliert werden, bis die perfekte und sicherste Einstellung gefunden ist. Jedes denkbare Szenario lässt sich am Computer nachstellen.

Der Autor Dr. Loukas Rentzos ist Manager Application Engineering bei Ansys.

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