Autonomes Fahren: Die Zukunft auf vier Rädern

Die Zukunft der Mobilität steht vor einem Wendepunkt: Autonomes Fahren. Was vor nicht allzu langer Zeit noch undenkbar war, entwickelt sich heute rasant zu einer greifbaren Realität. Selbstfahrende Autos versprechen nicht nur mehr Komfort, sondern auch eine signifikante Verbesserung der Verkehrssicherheit und Effizienz. Doch trotz der beeindruckenden technologischen Fortschritte gibt es noch viele Herausforderungen zu bewältigen, von rechtlichen und ethischen Fragen bis hin zu Bedenken bezüglich Datenschutz und Verlust von Arbeitsplätzen.

Was ist autonomes Fahren?

Autonomes Fahren bezeichnet die Fähigkeit eines Fahrzeugs, ohne menschliches Eingreifen zu fahren. Das wird durch Sensoren, Kameras, Radar, Lidar und fortschrittliche Software ermöglicht, welche die Umgebung des Fahrzeugs erkennen. Indem Sensoren, Kameras und künstliche Intelligenz zusammenarbeiten, kann das Fahrzeug auf verschiedene Situationen reagieren. So können autonome Fahrzeuge Entscheidungen wie Anhalten, Ausweichen und Einhalten von Verkehrsregeln selbstständig treffen. Es gibt verschiedene Automatisierungsstufen, von assistierten Funktionen bis zur vollständigen Autonomie. Bis selbstfahrende Autos im deutschen Straßenverkehr tatsächlich unterwegs sind, wird es voraussichtlich aber noch viele Jahre dauern. Zwar ist die Grundlage gelegt, indem Bundestag und Bundesrat 2021 ein Gesetz erlassen haben, das festlegt, dass vollständig autonom fahrende Autos in Deutschland am öffentlichen Straßenverkehr teilnehmen dürfen, doch die Technik seitens der Automobilhersteller ist komplexer als gedacht.

Funktionsweise eines autonomen Fahrzeugs

Damit autonomes Fahren überhaupt möglich ist, werden Sensoren am Auto benötigt. Auf ihnen basiert das autonome Fahren. Selbstfahrende Fahrzeuge verfügen über zahlreiche Sensoren, um ihre Umgebung in alle Richtungen wahrzunehmen und entsprechend zu reagieren. Die Kameras am Auto erfassen Echtzeitbilder der Straße, erkennen Verkehrszeichen und registrieren andere Verkehrsteilnehmer. Sie bestimmen auch die Entfernung zu Objekten und unterstützen bei der Erkennung von Fußgängern und Radfahrern. Der Abstand zu anderen Autos, Fahrzeugen und weiteren Objekten in der Umgebung wird kontinuierlich mithilfe von Radarsensoren überwacht, indem über das GPS-System Satellitensignale empfangen werden, die eine Übersicht über das Umfeld ermöglichen.

Beschleunigungssensoren

In autonom fahrenden Fahrzeugen sind auch Beschleunigungssensoren verbaut, die den aktuellen Fahrweg bis ins kleinste Detail wie die aktuelle Spur des Fahrzeugs erkennt und so ständig überprüfen kann, ob das Auto auch tatsächlich in die gewünschte Richtung fährt. Über WLAN oder Mobilfunk kann ein automatisiertes Auto mit anderen automatisierten Fahrzeugen kommunizieren, was auch Car2x-Kommunikation oder C2X-Kommunikation genannt wird. Durch diese ständige Kommunikation ist eine frühzeitige Warnung vor unerwarteten Hindernissen und Gefahrensituationen möglich.

Bordsoftware

Die Bordsoftware nimmt die zentrale Rolle ein, indem alle gesammelten Daten analysiert werden und das Fahrzeug entsprechend der Verkehrssituation fährt. Es bremst, beschleunigt und lenkt selbstständig. Durch die Erkennung von Verkehrszeichen berücksichtigt das Fahrzeug gleichzeitig auch die Verkehrsregeln.

Maschine vs. Mensch

Autonome Fahrzeuge analysieren den Verkehr, indem sie ihre Umgebung in Verkehrszeichen, Fahrbahnen, Fußgänger und andere Fahrzeuge einteilt. Der Grund hinter dieser Einteilung ist, dass sich ein Fahrzeug anders bewegt als ein Fußgänger während sich ein Verkehrszeichen gar nicht bewegt. Hat das System erkannt, um welches Objekt es sich handelt und hat es sowohl Bewegungsrichtung als auch Geschwindigkeit wahrgenommen, berechnet es per Wahrscheinlichkeitsrechnung die weitere Bewegung des Objekts. Basierend darauf, dass sich verschiedene Verkehrsteilnehmer unterschiedlich bewegen, muss das selbstfahrende Auto unterschiedlich auf die jeweilige Verkehrssituation reagieren.

Berechnung vs. Einschätzung

Die in autonom fahrenden Fahrzeugen verbauten Sensoren können auf genauste Weise Abstände und Geschwindigkeiten erfassen. Die Maschine kann berechnen, welches Ereignis, beispielsweise ein Zusammenstoß, bei unveränderten Bedingungen eintreten wird. Somit ist der Bremsprozess weitaus genauer als bei Menschen, nämlich bis auf den Zentimeter genau. Wir hingegen können diese Situationen lediglich einschätzen. Teilweise sind wir auch abgelenkt. Schon der Blick zum Sitznachbarn kann die Reaktionsgeschwindigkeit erheblich beeinträchtigen, während das Auto ständig den gesamten Verkehr im Blick hat. Wir haben jedoch als Mensch auch einen Vorteil, den das autonom fahrende Fahrzeug nicht hat. Wir sind in der Lage komplexe Situationen zu erkennen und können durch Blickkontakt mit anderen Verkehrsteilnehmern wie Fußgängern, Rad- oder Autofahrern erkennen, ob diese die Situation einschätzen können oder erkannt haben. Auch Kameras können die Blickrichtung erfassen, allerdings können sie nicht wie wir einen direkten und echten Blickkontakt herstellen. Computer verstehen ein kurzes Winken oder Blinken nicht, während wir uns auf diese Weise einfach mit anderen verständigen können.

Autonomes Fahren: Die fünf Level

Autonomes Fahren wird in fünf Level unterteilt. Autonomes Fahren ist somit nicht automatisch autonomes Fahren. Erst Level 5 wird als tatsächliches „Autonomes Fahren“ bezeichnet. Level 1 und 2 sind heute schon zunehmend Standard in Neuwägen.

Level 0

Unter Level 0 versteht man das klassische Fahren ganz ohne Unterstützung von Fahrerassistenzsystemen. Häufig wird hier auch von „Driver only“ gesprochen.

Level 1

Level 1 wird auch als „Assistiertes Fahren“ bezeichnet und hat erste Fahrerassistenzsysteme integriert. Funktionen des assistierten Fahrens sind beispielsweise die Abstandsmessung zum vorausfahrenden Fahrzeug, eine Auffahrwarnung oder der klassische Tempomat.

Level 2

Level 2 ist das „Teilautomatisierte Fahren“ und Realität in den neusten Modellen einiger Hersteller wie Mercedes, BMW, VW und anderen. Fahrerassistenzsysteme übernehmen in Level 2 des autonomen Fahrens schon viele Aufgaben. Zu den Fahrerassistenzsystemen gehören hier beispielsweise Lenk- und Spurführungsassistenten. Selbst auf das Lenkrad kann teilweise zugegriffen werden, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn das Auto selbstständig einparkt. Level 0, 1 und 2 zeichnen sich aber beide noch dadurch aus, dass der Fahrer dauerhaft in der Verantwortung bleibt und daher trotz Fahrerassistenzsystemen ständig den Verkehr im Blick behalten muss.

Level 3

„Hochautomatisiertes Fahren“ wird als Level 3 bezeichnet. Bei Level 3 gibt es eine bedeutende Änderung im Vergleich zu Level 0, 1 und 2. Das hochautomatisierte Fahren ermöglicht es uns als Fahrer, dass wir uns teilweise vom Verkehrsgeschehen abwenden können. Das Auto fährt in diesen Momenten selbstständig. Allerdings ist das nur in bestimmten Verkehrssituationen wie längeren Autobahnfahrten möglich. Völlig auf das Fahrzeug verlassen, kann man sich in diesem Level aber noch nicht. Wir sollten als Fahrer jederzeit in der Lage sein, innerhalb kürzester Zeit die Verantwortung für das Auto wieder zu übernehmen.

Level 4

Level 4 ist die letzte Stufe vor dem Autonomen Fahren und wird als „Vollautomatisiertes Fahren“ bezeichnet. Es zeichnet sich dadurch aus, dass der größte Teil der Fahrt selbstständig durch das Auto erfolgt, weil selbst komplexeste Verkehrssituationen erkannt werden und darauf reagiert werden kann. Dazu gehören beispielsweise der Straßenverkehr in Städten mit Baustellen, vielen anderen Verkehrsteilnehmern und plötzlich auftretenden veränderten Verkehrssituationen. Der Fahrer muss jedoch bereit sein manuell einzugreifen, wenn das Auto einen Warnhinweis sendet. Somit ist es möglich während des Fahrens nicht jederzeit aufmerksam zu sein, ein Nickerchen, das Lesen eines Buches oder Arbeiten wären möglich. Wird jedoch auf das Warnsignal von dem Fahrer nicht reagiert, leitet das Fahrzeug entsprechende Maßnahmen ein. Es versetzt das Auto in diesem Fall in einen sicheren Zustand, was meist bedeutet, dass es anhält.

Level 5: Autonomes Fahren

Level 5 ist schlussendlich das tatsächliche „Autonome Fahren“. Beim autonomen Fahren wird kein Fahrer mehr benötigt. Das Auto übernimmt komplett eigenständig das Fahren mit allen Funktionen und Herausforderungen des Straßenverkehrs.

Vorteile des autonomen Fahrens

Das autonome Fahren bringt zahlreiche Vorteile mit sich und eröffnet der Gesellschaft ganz neue Möglichkeiten. Denkt man nur mal an ältere Menschen, denen die Teilnahme am Straßenverkehr zunehmend schwerfällt oder Personen mit Handicap. Autonomes Fahren ist definitiv ein Fortschritt, der uns neue Chancen und Möglichkeiten beschert. Ob ökonomisch, ökologisch, verkehrstechnisch oder gesellschaftlich.

Erhöhte Sicherheit

Die meisten Unfälle sind auf menschliche Fehler zurückzuführen. Übernehmen Computer das Fahren ist menschliches Versagen ausgeschlossen, wodurch die Unfallquote zurückgehen würde. Selbstfahrende Autos haben auch eine viel geringere Reaktionszeit, was ebenfalls zu mehr Sicherheit im Straßenverkehr führt.

Steigerung der Effizienz

Da autonom fahrende Fahrzeuge miteinander kommunizieren, stimmen sie sich besser aufeinander ab als dies bei Menschen der Fall ist. So wird der Verkehrsfluss verbessert, es werden kürzere oder andere Routen gewählt und Staus verhindert.

Möglichkeiten für Personen mit Handicap

Personen mit Handicap sind teilweise auf andere angewiesen. Durch das autonome Fahren haben einige von ihnen die Möglichkeit selbstbestimmter zu leben, da sie ohne Unterstützung anderer am Straßenverkehr teilnehmen können.

Parksituation

Wer kennt die lästige Parkplatzsuche nicht? Kann ein Fahrzeug autonom fahren, kann es uns an unserem Zielort abladen und eigenständig einen Parkplatz suchen. Möchten wir weiterfahren, holt es uns wieder ab oder schickt uns seine Position.

Sinkende Betriebskosten

Für Unternehmen im Bereich Logistik sowie im gesamten Mobilitätssektor entsteht die Möglichkeit, Kosten einzusparen. Fahrer werden nicht mehr benötigt, wodurch die Gehälter für Personal entfallen.

Nachteile des autonomen Fahrens

Wo Vorteile sind, gibt es meist auch Nachteile. Besonders die ethischen Fragestellungen führen immer wieder zu Kritik und Diskussionen. Sicherheitslücken, Gesetze und technologische Möglichkeiten stellen noch große Probleme dar, die das autonome Fahren im Straßenverkehr aktuell noch unmöglich machen.

Autonome und nicht autonome Fahrzeuge

Natürlich werden nicht von einem Tag auf den anderen nur noch autonome Fahrzeuge im Straßenverkehr unterwegs sein. Es kommt also zu einem Verkehr, der aus Fahrzeugen von Level 0 bis 5 besteht. Somit können auch nicht alle Fahrzeuge miteinander kommunizieren, was das autonome Fahren deutlich einfacher machen würde.

Sicherheitslücken

Noch gibt es Sicherheitslücken bei der Technologie des autonomen Fahrens. Zusätzlich gibt es auch Probleme, was Datenschutz und Hacker-Angriffe anbelangt. Nicht auszudenken, wenn autonome Fahrzeuge gehackt und fremdgesteuert werden. Auch die Technologie ist noch nicht komplett ausgereift, um komplette Verkehrssicherheit in allen, auch hochkomplexen und schwierigen Situationen zu gewährleisten. 

Moralisches Dilemma Autonomes Fahren

Geht es um die Maschinenethik autonomes Fahren bestehen aktuell noch große Diskussionen. Welche moralischen Entscheidungen sollen vom selbstfahrenden Auto getroffen werden? Wer soll im Straßenverkehr im Falle eines nicht mehr zu vermeidenden Unfalls geschützt werden? Soll der Fahrzeuginsasse gerettet werden oder doch das auf die Straße laufende Kind? Oder wird nach der Anzahl von Menschenleben entschieden? Menschenrechte, Moral und autonomes Fahren sind ein großes Problem, das bisher noch nicht final gelöst ist und für das es bisher auch keine festen Bestimmungen gibt. Dieses moralische Dilemma sorgt dafür, dass viele Personen dem autonomen Fahren noch skeptisch gegenübertreten.

Immense Datenmengen

Aufgrund der ständigen Kommunikation zwischen den Fahrzeugen muss eine enorme Datenmenge transportiert und verarbeitet werden. Netzwerke müssen definitiv ausgebaut werden, um diese immensen Datenmengen sicher, jederzeit und verlässlich transportieren zu können.

Ausblick Autonomes Fahren

Es lässt sich nur schwer vorhersagen wie lange es noch dauert bis erste autonom fahrende Fahrzeuge auf unseren Straßen unterwegs sind oder das autonome Fahren sogar zur Normalität wird. Aktuell sind die Automobilhersteller noch mit einigen Herausforderungen konfrontiert für die eine Lösung gefunden werden muss. Dazu gehört die Bewältigung der enormen Rechenleistung, ethische Fragestellungen, Klärung des Datenschutzes oder Anpassung von Gesetzen. Nicht zuletzt natürlich auch die weitere Ausreifung der Technologie, um ein verlässliches, sicheres und großflächiges autonomes Fahren zu ermöglichen.