Autonomes Fahren: Sind wir in Zukunft nur noch Passagiere?

Stell dir einmal folgendes vor: Du wachst am frühen Morgen auf und realisierst: Du hast verschlafen! Schnell unter die Dusche, doch vorher gibst du deinem Fahrzeug schon einmal über dein Handy den Befehl, aus der Garage zu fahren. Zeit für ein Frühstück hast du jetzt auch nicht mehr. Also packst du schnell etwas zu essen und einen starken Kaffee zum Wachwerden ein und eilst zu deinem Auto, das bereits auf dich wartet.

Du steigst in die Passagierkabine ein, anstatt dich hinters Steuer zu setzen, denn in deinem Auto gibt es weder Lenkrad noch Gaspedal. Stattdessen teilst du deinem Fahrzeug die Zieladresse deiner Arbeitsstelle per Sprachsteuerung mit, lehnst dich zurück und genießt dein Frühstück, während dich dein Auto vollkommen selbstständig durch den engen Berufsverkehr navigiert, und du pünktlich, satt und wach bei der Arbeit ankommst.

Klingt wie Science Fiction? Ist es auch… noch. Wir haben uns genauer damit beschäftigt, was autonomes Fahren verspricht und ob das beschriebene Szenario bald Realität werden könnte.

Was ist autonomes Fahren?

Grundsätzlich versteht man unter autonomem Fahren, dass sich ein Fahrzeug vollkommen selbstständig ohne Zutun des Fahrers sicher und effizient durch den Verkehr bewegt. Hierzu übernimmt das Fahrzeug alle dynamischen Fahrfunktionen und reagiert auf äußere Einflüsse wie Hindernisse und Verkehrszeichen. Neben Themen wie Elektromobilität ist das automatisierte Fahren eines der Trendthemen, das Autofahren nachhaltig revolutionieren könnte.

Die Stufen hin zum autonomen Fahren

Die Idee des selbstständig fahrenden Autos entwickelte sich nunmehr über Jahrzehnte. Die Society of Automotive Engineers (SAE) hat diese Entwicklung von einem Fahrzeug ohne jegliche Automatisierung bis hin zu einem autonomen Fahrzeug in fünf Stufen unterteilt und in der international anerkannten Norm SAE J3016 definiert.

Stufe 0: Keine Automation

Fahrzeuge des SAE-Level 0 enthalten keine Systeme, die Fahrzeugführungsfunktionen des Fahrers übernehmen. Der Fahrer ist jederzeit für die dynamische Fahrzeugführung verantwortlich und hat demnach auch die Kontrolle über sein Auto. Allerdings kann das Fahrzeug trotzdem über unterstützende Systeme wie ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) oder ABS (Antiblockiersystem) verfügen, um in einer kritischen Fahrsituation die bessere Kontrolle des Fahrzeugs sicherzustellen.

Stufe 1: Assistenzsysteme

Ein Fahrzeug des SAE-Level 1 verfügt über Fahrerassistenzsysteme, die die Längs- oder Querführung des Fahrzeugs übernehmen. Trotzdem hat der Fahrer jederzeit die Möglichkeit, das System abzuschalten oder zu überstimmen. Außerdem ist er verpflichtet, die Umgebung durchgehend zu beobachten und somit im Falle eines Systemfehlers eingreifen zu können. Ein typisches Beispiel für ein SAE-Level-1-System ist ein Abstandsregeltempomat, der abhängig vom Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug die Geschwindigkeit anpasst.

Stufe 2: Teilautomatisierung

Teilautomatisierte Fahrzeuge können im Gegensatz zu SAE-Level-1-Fahrzeugen gleichzeitig sowohl Längs- wie auch Querführungseingriffe durchführen. Dies kann beispielsweise durch die Kombination mehrerer Fahrerassistenten umgesetzt werden. Als Beispiel kann man hier einen Autobahnpiloten nennen, der üblicherweise durch eine Kombination aus Abstandsregeltempomat und Spurhalteassistent umgesetzt wird. Jedoch hat der Fahrer weiterhin die Pflicht, den Verkehr zu beobachten und im Fehlerfall die Kontrolle des Fahrzeugs ohne Verzögerung übernehmen zu können.

Stufe 3: Bedingte Automatisierung

Wie Fahrzeuge der zweiten SAE-Stufe übernehmen Fahrzeuge mit SAE-Level-3-Systemen ebenfalls die dynamische Fahrzeugkontrolle, sind jedoch auch für die Umgebungsbeobachtung verantwortlich, sodass der Fahrer den Straßenverkehr nicht ununterbrochen verfolgen muss und zwischenzeitlich auch die Hände vom Lenkrad nehmen kann.

Im Fehlerfall muss der Fahrer dennoch eingreifen können. Allerdings hat das System dem Fahrer eine gewisse Übergabefrist einzuräumen und navigiert somit auch bei vorhandenen Fehlern eine gewisse Zeit sicher weiter. Ein interessantes SAE-Level-3-System ist beispielsweise ein Stauassistent, der dem Fahrer erlaubt, die Hände eine gewisse Zeit vom Lenkrad zu nehmen.

Stufe 4: Hochautomatisierung

In einem hochautomatisierten Fahrzeug wird der Fahrer in bestimmten Fahrsituationen vollkommen aus der Verantwortung genommen und vom Fahrzeug als reiner Passagier behandelt. Das Fahrzeug übernimmt alle fahrdynamischen Funktionen und sorgt dafür, dass es sich jederzeit in einem sicheren Zustand befindet. Sobald das Fahrzeug den für den SAE-Level-4-Betrieb vorgesehenen Bereich verlässt, muss es dem Fahrer eine angemessene Übergabefrist einräumen, um wieder selbst die Fahrzeugführung zu übernehmen.

Stufe 5: Vollautomatisierung

Ein Fahrzeug der fünften und damit höchsten SAE-Stufe verhält sich genauso wie ein Fahrzeug nach SAE-Level-4, jedoch mit dem Unterschied, dass der automatisierte Betrieb nicht nur in bestimmten, sondern in allen Umgebungen möglich ist und es keinen Fahrer, sondern nur noch Passagiere gibt. Diese vollautomatisierten Fahrzeuge werden auch als autonome Fahrzeuge bezeichnet.

Wie funktioniert autonomes Fahren?

Moderne Autos sind bereits unheimlich komplex aufgebaut und durch die Bestrebungen hin zum autonomen Fahren wird der Grad an Komplexität auf ein neues Niveau gehoben. Im Grunde muss an dieser Stelle zwischen technischen Herausforderungen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs unterschieden werden.

Damit sich ein Fahrzeug ohne Zutun des Fahrers sicher bewegen kann, muss es so viele Informationen wie möglich aus seiner Umgebung aufnehmen, um die richtigen Entscheidungen treffen zu können. Mithilfe von Kamera-, Radar-, Lidar- und Ultraschallsensorik kann das Fahrzeug erfassen, was um es herum geschieht und somit beispielsweise Hindernisse erkennen und ausweichen.

Allerdings reicht es nicht, diese Daten nur aufzunehmen, sie müssen auch richtig interpretiert werden. Hierzu ist eine sehr große Rechenleistung notwendig, um aus den verschiedenen Sensordaten eine Gesamtsituation zu berechnen. Computer sind sehr gut darin, empirische Berechnungen in Sekundenbruchteilen durchzuführen, jedoch haben sie in einem Punkt starke Defizite: Sie haben nicht die Erfahrung und die Transferleistung eines menschlichen Gehirns.

Für einen Menschen ist es recht einfach, ein Fahrzeug von einem Fußgänger oder eine Ampel von einem Verkehrsschild zu unterscheiden. Bildverarbeitungssysteme müssen hierfür jedoch sehr viel Rechenleistung aufbringen und in der Lage sein, zu lernen. Genaue an dieser Stelle kommt eine weitere Technologie der Zukunft zum Tragen: Künstliche Intelligenz. Sie kann dem Fahrzeug die Fähigkeit verleihen, sich selbst weiterzuentwickeln und sich an neue Gegebenheiten anzupassen.

Um jedoch nicht nur ein einzelnes Fahrzeug, sondern ein ganzes Verkehrssystem sicher zu gestalten, muss das Fahrzeug auch mit anderen Verkehrsteilnehmern und Infrastrukturelementen wie Ampeln, Schildern oder Parkhäusern kommunizieren und seine Position über GPS teilen können.

Dieser Austausch von Informationen wird auch als Car-to-X-Kommunikation (oder kurz C2X) bezeichnet. Hierfür werden standardisierte Schnittstellen verwendet, damit auch Fahrzeuge und Infrastrukturelemente verschiedener Hersteller Informationen untereinander austauschen können.

Vorteile des automatisierten Fahrens

Ein offensichtlicher Vorteil des autonomen Fahrens ist der gesteigerte Komfort für die Insassen. Lange Urlaubsreisen vergehen ganz entspannt mit einem guten Buch oder einem spannenden Film wie im Flug, ohne dass der Fahrer am Ende der Fahrt durch die ständige Konzentration erschöpft ist.

Außerdem könnte durch den automatisierten Betrieb das gesamte Verkehrssystem deutlich effizienter gestaltet werden. Durch Ansätze wie Connected Car könnten Staus bereits vor ihrer Entstehung durch alternative Routen verhindert werden und mithilfe von einem intelligenten Parkleitsystem wäre die nervenaufreibende Parkplatzsuche Geschichte.

Darüber hinaus sind autonom fahrende Fahrzeuge deutlich sicherer als von Menschen gesteuerte. Das mag am Stolz vieler langjähriger Fahrer kratzen, denn viele Autofahrer schätzen ihre eigenen Fähigkeiten deutlich höher ein als die eines Computers. Betrachtet man jedoch die aktuell gültigen Normen, so dürfen sicherheitskritische Systeme mit der nach heutigem Stand höchsten Kritikalität im Mittel nur etwa alle 10.000 Jahre ausfallen. Das muss zwar im Verhältnis zu den auf den Straßen befindlichen Fahrzeugen gesehen werden, doch trotzdem ist mit Sicherheit zu sagen, dass Autofahrer nicht nur alle 10.000 Jahre einen Fehler machen.

Ist die Industrie schon so weit?

Die Vorteile eines autonomen Fahrzeugs klingen verlockend, doch sicher ist auch, dass autonomes Fahren noch einige Jahre entfernt ist. Mit Blick auf die Stufen der SAE J3016, hat die Automobilindustrie SAE-Level-2-Systeme mittlerweile sehr gut im Griff, einige Hersteller haben auch schon SAE-Level-3-Fahrzeuge auf dem Markt. Die weiteren Stufen liegen mit Hinblick auf den Einsatz im Straßenverkehr jedoch noch in weiter Ferne. Dies liegt vor allem daran, dass die Technik an Sensorik und Steuergeräten noch nicht so weit fortgeschritten ist, wie es für die autonome Mobilität benötigt wird.

Darüber hinaus ist auch die dafür notwendige Infrastruktur noch nicht aufgebaut. Hier müssen zunächst einheitliche Standards geschaffen werden, die unabhängige Parteien wie Automotive, Baubranche und Telekommunikationsanbieter enger zusammenarbeiten lassen.

Es gibt bereits einige Pilotprojekte, in denen autonome Fahrzeuge für ein sehr eng definiertes Umfeld entwickelt werden. In den USA lässt das Unternehmen Waymo autonome Autos als Taxis in einem kleinen Ort in Arizona fahren. Hier sitzt zwar noch ein Mensch als Sicherheitsfahrer hinter dem Lenkrad, nach Angaben des Herstellers muss dieser aber durchschnittlich nur 0,09 Mal alle 1.000 Meilen eingreifen. Auch Daimler hat ein ähnliches Projekt im Silicon Valley mit S-Klasse-Modellen etabliert.

Bei BMW wird derzeit mit Hochdruck daran gearbeitet, Daten zu sammeln, zu analysieren und die entsprechende Software für autonomes Fahren zu entwickeln. VW hat in Hamburg eine neun Kilometer lange Teststrecke für automatisiertes Fahren eingerichtet: Dort sammelt eine kleine e-Golf-Flotte mit Automatisierungs-Stufe 4 unter Realbedingungen Daten – ebenfalls mit Sicherheitsfahrer. Bei der Fußball-Weltmeisterschafft 2022 in Katar soll der VW ID.Buzz als autonomer Shuttlebus auf einer fest definierten Route eingesetzt werden, um Menschen von A nach B zu transportieren.

Wie steht es um die aktuelle Rechtslage?

Wie auch die Technik ist die Rechtslage heute bei weitem noch nicht ausgereift. Bei Fahrzeugen der SAE-Level-1 und -2 ist die Rechtslage relativ klar: Der Fahrer ist dafür verantwortlich, jederzeit eingreifen zu können, und hat im Falle einer Verletzung der Straßenverkehrsordnung die Konsequenzen zu tragen. Am 21.06.2017 trat hierfür ein Gesetz in Kraft, das diese Angelegenheiten regelt.

Bei SAE-Level-3-Fahrzeugen wird es dagegen schon komplizierter, da es beispielsweise noch keine einheitliche Regelung gibt, wie lang die Übergabefrist im Fehlerfall sein darf. Außerdem ist es im Schadensfall nur sehr schwer nachzuweisen, ob der Unfall durch einen Fahr- oder Systemfehler ausgelöst wurde und ob demnach das automatisierte System oder der Fahrer dafür verantwortlich ist. Auch die Frage, ob Ablenkungen wie die Handynutzung erlaubt sind, während das Fahrzeug die alleinige Fahrzeugführung übernimmt, ist noch nicht geklärt.

Hierzu forciert die Bundesregierung jedoch die Verabschiedung eines Gesetzes, das mit internationalen Regelungen vereinbar ist und ab 2022 ermöglicht, auch Fahrzeuge mit höheren Automatisierungsgraden rechtssicher im Straßenverkehr zu bewegen. Dies betrifft unter anderem das Wirtschaftsrecht und das Handelsrecht, in denen beispielsweise Haftungsfragen klar geklärt werden sollen.

Ist autonomes Fahren wirklich nur Zukunftsmusik?

Die Vorstellung, dass sich zukünftig Fahrzeuge von ganz allein bewegen, ist faszinierend und etwas beängstigend zugleich. Passagiere geben die Kontrolle an eine Maschine ab, ohne irgendwelche Eingriffsmöglichkeiten zu haben.

Jedoch können autonome Fahrzeuge dazu beitragen, die Mobilität effizienter, komfortabler und sicherer zu machen. Bis es allerdings so weit ist, müssen die rechtlichen Rahmenbedingungen gefestigt und technischen Grundlagen weiter vorangetrieben werden. Das alles wird noch einige Jahre dauern, aber gespannt darf man dennoch sein.

Titelbild: Daimler