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Projekt-Erfolgsstorys - Intelligente Fahrzeuge gegen das Chaos auf den Straßen

Fahrzeuge verriegeln Türen bereits automatisch, sobald der Motor ausgeschaltet ist, und schalten die Warnleuchten an, wenn sie mögliche Motorprobleme erkennen. Europäische Forscher haben kürzlich gezeigt, dass die nächste Generation von Autos intelligent genug sein wird, um Fahrer bei hohem Unfallrisiko zu warnen. Diese "intelligenten" Autos können ihnen sogar genug Zeit geben, um den Unfall zu vermeiden.
Projekt-Erfolgsstorys - Intelligente Fahrzeuge gegen das Chaos auf den Straßen
Das Chaos auf den Straßen verschlimmert sich von Tag zu Tag. Fahrer schaffen es einfach nicht mehr, alles zu beachten, um das Risiko eines Zusammenstoßes zu verringern. Mit den Autos haben wir in der Tat unsere eigenen biologischen Grenzen überschritten - denn das menschliche Nervensystem ist höchstens in der Lage, die sensorischen Veränderungen beim Hinunterlaufen eines steilen Hügels zu kontrollieren.

Doch unsere Autos fahren wir mehr als fünf Mal so schnell. Wir könnten Kaffee in der einen, das Handy in der anderen Hand halten und gleichzeitig betrachten wird den Bildschirm unseres GPS-Systems. Viele Fahrer richten weniger als 100 % ihrer Aufmerksamkeit auf die Straße.

Trotz der enormen Fortschritte bei den Kollisionsschutz-Technologien sterben jedes Jahr Zehntausende Menschen auf Europas Straßen und mehr als 1,5 Millionen werden verletzt. Nach Jahren der Forschung rückt die Vorbeugung von Kollision in das Zentrum der Aufmerksamkeit im Kampf gegen das Leid, das durch Autounfälle verursacht wird.

Für das Projektteam von Reposit ("Relative positioning for collision avoidance systems") bedeutet dies nicht unbedingt, dass neue Sicherheits-Gadgets entwickelt werden müssten. Es bedeutete vielmehr, die Grundsätze der Informatik auf die verschiedenen Systeme zu übertragen, die bereits ihren Weg in die Fahrzeuge angetreten hatten.

Das Team ging davon aus, dass in relativ kurzer Zeit, Fahrzeuge und Straßen mit Sensoren und Kommunikationstechnologien ausgestattet sein werden. Es gibt bereits Projekte in Europa und den Vereinigten Staaten, in deren Rahmen Sensoren am Straßenrand getestet werden, die Informationen über Unfälle, Staus und Wetter drahtlos an eine Schnittstelle an Bord des Fahrzeugs übertragen können.

Das Kollisionswarnsystem CWS ("Collision Warning System") war eine Idee der Reposit-Forscher und verwendet neue Systeme, die sich allmählich zum Standard für Fahrzeuge entwickeln - Vehicle-to-Vehicle (V2V)-Kommunikationssysteme. V2V-Systeme werden auf kostengünstige Technologie aufgebaut, die GPS mit einer drahtlosen Netzwerktechnologie, ähnlich wie Wi-Fi, kombinieren. Sie können das Fahren sicherer machen, indem sie den Fahrer vor möglichen Kollisionen warnen.

Stellen Sie sich etwa vor, ein Kind läuft in dem Moment über die Straße, in dem sich ein Auto mit hoher Geschwindigkeit nähert. Zum Bremsen ist es zu spät. Der Fahrer kann nicht ausweichen, weil auf der gegenüberliegenden Fahrbahn ein anderes Fahrzeug entgegenkommt. CWS könnte in diesem Fall die Bewegungen der beiden Fahrzeuge koordinieren, sodass in Zukunft solche Situationen entschärft würden.

Können Fahrzeuge gefährliche Situationen erkennen?

Hochleistungs-GPS, das ein Auto auf einen Meter genau lokalisieren kann, wird verwendet, um die relative Position von benachbarten Autos zu bestimmen. Der V2V-Kommuunikationslink bietet weitere Informationen über ihre Geschwindigkeit, zeigt Autos an, die sich langsamer bewegen oder warnt auch vor einer starken Bremsung des vorausfahrenden Fahrzeugs.

Mit den Informationen aus diesen beiden Systemen kann das CWS dann berechnen, wo sie sich wenige Sekunden später befinden werden. Geht aus den Berechnungen eine bevorstehende Kollision hervor, wird der Fahrer gewarnt. Das Reposit-Team testete in einem Simulator einen voll funktionsfähigen Prototypen des neuen Systems mit ermutigenden Ergebnissen.

"Wir erhalten Voraussagen ungefähr 1 bis 3 Sekunden vor der Kollision [...], doch alles was über 2 Sekunden geht, gibt dem Fahrer Zeit zu reagieren", verrät Jose Ignacio Herrero Zarzosa, Koordinator des Reposit-Projekts. Um die Genauigkeit des Systems unter verschiedenen Fahrbedingungen zu validieren, wurden mehr als 70 Simulations-Tests durchgeführt.

Dabei zeigte sich, dass das CWS auf Land- und Bundesstraßen, auf denen die die Fahrgeschwindigkeiten in der Regel höher sind ― über 50 km/h ―, besser arbeitet. Auch in der Stadt, in der viele Hindernisse die V2V- und GPS-Signale behindern, konnten angemessene Vorwarnzeiten von mindestens zwei Sekunden erreicht werden.

Mithilfe der Sensoren ist sich das Fahrzeug mehr oder weniger bewusst, was um es herum passiert. Die nächste Frage ist, welche Informationen wichtig für den Fahrer sind und wie diese Informationen weitergeleitet werden? Dank der zahlreichen Fahrsimulationen konnten Zarzosa und sein Team bestimmen, wie all die Daten, die von einem High-Tech-Auto gesammelt wurden, so geordnet werden können, dass sie dem Fahrer am meisten helfen.

Das bordeigene Modul von Reposit bietet verschiedene visuelle und akustische Signale, je nach Risiko einer drohenden Kollision. Ähnlich wie bei einer Ampel bedeutet ein "grünes" Warnzeichen, dass keine Gefahr einer Kollision besteht. Ein "gelbes" oder "orangenes" Warnzeichen soll die Aufmerksamkeit des Fahrers erhöhen und ihn auf die Gefahr eines möglichen Zusammenstoßes mit einem nahenden Auto aufmerksam machen. Erreicht das Risiko die Farbe "rot", werden alle sich nahenden Autos informiert, damit die Fahrer mehr Zeit für eine Reaktion haben.

Das neue System ist zwar nicht so intelligent wie das menschliche Gehirn, aber es wird auch nie müde oder abgelenkt. Es wird in alle Richtungen schauen, während der Fahrer immer nur einen Punkt gleichzeitig betrachten kann ― möglicherweise ein lebensrettender Vorteil.

Wie geht es weiter?

Im Labor funktioniert die neue Technologie. CWS ist zwar nicht das einzige Fahrerassistenzsystem, mit dem Unfälle verhindert und Staus verringert werden können, aber es hat einen entscheidenden Vorteil gegenüber anderen vergleichbaren Systemen. CWS bedarf keiner weiteren straßenseitigen Infrastruktur, das bordeigenen Modul reicht aus. Haben Autohersteller Interesse gezeigt?

Das Reposit-Projekt war auch der erste ernsthafte Versuch, GPS-Informationen für die Vorbeugung von Kollisionen zu verwenden. Die Automobilindustrie habe ein gewisses Interesse an den Forschungsarbeiten des Projekts gezeigt, aber auf der kommerziellen Seite sei noch einige Überzeugungsarbeit zu leisten, so Zarzosa. "Die Autoindustrie ist sehr preisempfindlich", sagt er.

"Im Moment gibt es keinen Standard für die Integration neuer Funktionen in bestehende Fahrzeugsysteme. Jeder Hersteller verwendet unterschiedliche Methoden für die Systemintegration", fügt er hinzu. "Dieses treibt die Kosten für die Technologien von Drittanbietern beispielsweise für CWS in die Höhe."

Die Europäische Kommission berichtet, dass sie hart an der Entwicklung gemeinsamer Standards arbeitet, um die Integration von neuen Funktionen zu vereinfachen. Dennoch bleibt die größte Herausforderung für das Reposit-Team die Erschwinglichkeit.

Damit sich das System schneller auf dem Markt durchsetzen kann, entwickelten sie auch eine CWS-Version, die am Straßenrand installiert werden kann. Dies könnte ein Teil der Lösung sein, da nicht nur Fahrzeuge mit eingebautem Kollisionswarnsystem in Unfälle verwickelt sein können, sondern auch Fahrräder und Fußgänger, die die Straße überqueren.

Das Reposit-Team richtete seine Aufmerksamkeit auf Ersthersteller von GPS-Tafeln, die jetzt auf den Markt kommen und ein attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis aufweisen. Das neue Ziel besteht darin, CWS auf ein Softwaremodul zu reduzieren, das einem bordeigenen GPS-System hinzugefügt werden könnte.

Schon bald soll sich das Tempo der Einführung von Systemen zur Kollisionsverhütung beschleunigen, da der "kooperative Ansatz" der einzige Weg nach vorn sei, so Zarzosa. In naher Zukunft soll es sogar möglich sein, dass bei einer Unfallwarnung, bei der nicht genügend Zeit für eine Reaktion bleibt, die Verhütungssysteme sogar die Bremsen und das Lenkrad betätigen können, um Fahrzeuginsassen und Fußgänger aus der Gefahrenzone zu halten.

Das Reposit-Projekt wurde unter dem Sechsten Rahmenprogramm der EU gefördert.

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