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Der evolutionäre Weg zum autonomen Fahren

09.03.2021

Leise surren die Autositze und fahren langsam nach hinten. Das Lenkrad verschwindet im Cockpit. Die Navigationsdisplays wandern mit und zeigen das Netflix-Menü. Das Fahrzeug manövriert wie von Geisteshand eigenständig durch den Berufsverfahr. Der Fahrer als Passagier – seit knapp einem Jahrhundert träumt die Menschheit von der Vision des autonomen Fahrens. Wir zeigen die Etappen dorthin.

Unzählige Unternehmen, Universitäten und unabhängige Tüflter entwickeln und forschen an selbstfahrenden Fahrzeugen. Das sind vor allem etablierte Autobauer wie Daimler, BMW oder Tesla, Zulieferer wie ZF, Delphi oder Aptiv, junge Hersteller wie Lucid Motor oder NIO, Fahrdienstanbieter wie Lyft, Technologieunternehmen wie Apple, Waymo und Baidu sowie unzählige Start-ups. Sie alle profitieren von der Pionierarbeit – längst vergessener – Tüftler und bahnbrechender Projekte. Doch ohne die Vorarbeiten würde der Traum vom autonomen Auto heute wohl nicht der Realität entgegenrollen.

1925 – "American Wonder" macht New York unsicher

Die ersten Versuche, ein selbstfahrendes Fahrzeug auf die Straßen zu bringen, fielen in eine Zeit, als das Auto bereits ein Massenprodukt war. Die New Yorker staunten nicht schlecht, als ein fahrerloses Auto der Marke Chandler Motor Company durch Manhattan steuerte. Erfinder ist der Elektrotechniker Francis Houdina, der mit einem Funkgerät in einem weiteren Wagen hinterher fuhr. Technisch handelt es sich nicht um ein selbstfahrendes Fahrzeug. Damals gab es noch keine Computer. Gesteuert wurden der Wagen über eine Antenne. Der Clou: Elektromotoren an Lenkung, Bremsen und Gaspedal bekamen per Funk ihre Befehle. Bei der Premierenfahrt kam es zu mehreren Beinah-Zusammenstößen.

1939 – Vision für die Zukunft

Der Designer Norman Bel Geddes entwarf im Auftrag von General Motors für die damalige Weltausstellung einen gigantischen Pavillon, Futurama getauft. Die Besucher nahmen Platz auf Sesseln, die über ein Fließband eine riesige Modelllandschaft, die mit vierspurigen Highways, Trabantenstädten und Hochhäuser die autogerechte Zukunft Amerikas symoblisierte. Teil dieser Vision war ein intelligentes Leitsystemen für das autonome Fahren. Stromspulen im Fahrbahnbelag und elektromagnetische Felder sollten die Idee salonfähig machen und die Diskussion beflügeln.

@ General Motors

1945 – Das allererste Fahrassistenzsystem

Der blinde Ingenieur Ralph Teetor musste im Alltag chauffiert werden. Die schlechten Erfahrungen mit seinen Fahrern brachten ihn dazu, sich die Idee für einen Tempomat patentieren zu lassen. Ein Chrysler Imperial war erstmals 1958 mit der Technik an Bord unterwegs. In Europa führte Mercedes-Benz 1962 den ersten Geschwindigkeitsregler ein.

1968 – Der fahrerlose „Strich-Achter“

Sicher erinnern sich viele an das Jahr 1968: Höhepunkt der Studentenbewegung, Prager Frühling, das Attentat auf Martin Luther King. Auch in Sachen Technik gibt es viele Entwicklungen. Der erste Jumbo-Jet, eine Boeing 747, hebt ab, der erste Nadeldrucker kommt auf den Markt, Bier gibt es erstmals als Six-Pack – und im niedersächsischen Jeversen dreht ein Mercedes-Benz mit Hilfe von Ingenieuren ganz ohne Fahrer seine Runden auf einer Teststrecke. In dem Modell 250 Automatik/8 – auch als "Strich-Achter" bekannt – hatten Continental-Ingenieure unter anderem eine elektro-mechanische Lenkung und eine Funkeinrichtung eingebaut. Ein Leitdraht auf der Fahrbahn gibt Orientierung. Mit Hilfe von Sensoren erkannte die Elektronik im Auto, ob es noch auf Spur war und lenkte entsprechend automatisch nach. Vom Leitstand gingen Befehle über den Leitdraht ans Auto: Abbremsen, Beschleunigen, Hupen.

1977 – Das Auto bekommt Augen

Hoch- oder vollautomatisiertes Fahren ist ohne Sensorik nicht möglich. Denn um wirklich alle relevanten Dinge des Umfelds wahrnehmen zu können, benötigen die Fahrzeuge verschiedenste Sensoren die sowohl bei Tag und Nacht sowie jeder Witterungsbedingung funktionieren. Das Team um den Ingenieur Sadayuki Tsugawa am Tsukuba Mechanical Engineering Laboratory in Japan präsentiert das erste autonome Fahrzeug mit Sensorik. Das Gefährt verfügt über zwei Kameras, die Bilder von der Straße aufnehmen und in Echtzeit auswerten. Bei einer Höchstgeschwindigkeit von 30 km/h folgt es eigenständig den Straßenmarkierungen.

1980er-Jahre – Deutscher mit revolutionärem Ansatz

Der Wissenschaftler Ernst Dieter Dickmanns gilt noch heute als ein Pionier im Bereich des autonomen Fahrens. Der Professor an der Universität der Bundeswehr in München setzt bei der Technologie auf ein 4D-Modell: Neben der Auswertung von räumlichen Bildern wird zusätzlich die zeitliche Dimension berücksichtigt. Dickmanns startete seine Arbeit mit einem Mercedes-Kastenwagen, ausgerüstet mit Sensoren und Kameras. Im Laderaum war ein riesiges Rechenzentrum eingebaut. Das Versuchsfahrzeug konnte selbstständig fahren und erreichte eine Geschwindigkeit von fast 100 km/h. Ein menschlicher Fahrer saß zur Sicherheit im Auto.

Das Forschungsprojekt PROMETHEUS startet mit einer Erprobungsfahrzeug auf Basis eines Mercedes-Benz Transporters. @ Daimler AG
Das Forschungsprojekt "Prometheus" startet mit einer Erprobungsfahrzeug auf Basis eines Mercedes-Benz Transporters. @ Daimler AG

1994 – 1.000 Kilometer autonom unterwegs

Im Rahmen des EU-Projektes „Prometheus“ baut Ernst Dieter Dickmann gemeinsam mit Mercedes-Benz weitere Versuchsträger. Die Erfolge waren beachtlich. Die umgebauten S-Klassen 500 konnten selbst die Spur halten, im Konvoi fahren und überholten andere Fahrzeuge automatisch. Abstandhaltetempomat und Notbremsassistent stammen aus dieser Entwicklung.Das absolute Highlight: Die Roboterautos fahren rund 1.000 Kilometer bei Geschwindigkeiten von bis zu 130 km/h über die Autobahn von Deutschland nach Paris.

1998 – Abstandsregeltempomat geht in Serie

Kurz vor der Jahrtausendwende kommt das erste Serienfahrzeug auf den Markt, das mit einem Fernbereichsradar ausgestattet ist. In der S-Klasse der Baureihe W220 bietet Daimler den Abstandsregeltempomat „Distronic“ an: Auf der Basis von Radarsignalen bremst und beschleunigt das System im Bereich zwischen 40 und 160 km/h den Wagen so, dass er einen Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einhält.

2005 – Ralley ohne Rennfahrer

Bei der Darpa Grand Challenge, gesponsert vom US-Verteidigungsministerium, fahren Fahrzeuge eigenständig durch die Mojave-Wüste. Nur vier von über 20 gestarteten Autos meistern den sandigen Ritt. Ein VW Touareg von Forschern der Stanford University kommt zuerst ins Ziel.

Das eiförmige Google Car fährt durch die texanische Stadt Austin. Der unkonventionelle Zweisitzer kommt ohne Lenkrad, Pedalerie und damit auch ohne Sicherheitsfahrer aus. @ Waymo LLC
Das eiförmige Google Car fährt durch die texanische Stadt Austin. Der unkonventionelle Zweisitzer kommt ohne Lenkrad, Pedalerie und damit auch ohne Sicherheitsfahrer aus. @ Waymo LLC

2012 – Mit dem Roboterauto durch Las Vegas

Selbstfahrende Autoflotten von Google bekommen freie Fahrt auf den Straßen von Nevada. Vor der Genehmigung wurde Fahrzeuge auf dem vielbefahrenen Las Vegas Strip vorgeführt. Ganz autonom fahren sie aber nicht. Hinter dem Steuer sitzt immer noch ein Fahrer. Ende 2014 stellte Google das erste selbstentwickelte Auto ohne Lenkrad und Pedale vor. Die eiförmige Kleinwagen sorgte für internationales Aufsehen. Aus dem Projekt Google Car geht das eigenständige Unternehmen Waymo hervor.

2014 – Stufenmodell zur Autonomie

Die Entwicklungsstufen bis zum autonomen Fahrzeug werden in fünf Level eingeteilt. Die Unterteilung stammt von der Society of Automotive Engineers (SAE) und beschreibt, in welchem Umfang das Fahrzeug die Aufgaben des Fahrers übernehmen kann und darf. Die Level reichen dabei von 0 mit keinerlei Assistenzsystemen bis hin zu Level 5, dem vollautonome Fahren.

Der Fahrer beherrscht ständig sein Fahrzeug und muss den Verkehr stets im Blick behalten. Einzelne Assistenzsysteme unterstützen bei bestimmten Fahrfunktionen.

Beim teilautomatisierten Fahren kann der Pkw manche Aufgaben zeitweilig selbst ausführen – ganz ohne Eingriff eines Menschen. Unter definierten Bedingungen hält das Fahrzeug die Spur, bremst und beschleunigt von selbst.

Autos können bestimmte Fahraufgaben selbstständig und ohne menschlichen Eingriff bewältigen, allerdings nur für einen begrenzten Zeitraum und unter geeigneten, vom Hersteller vorgegebenen Bedingungen.

Level 4 ist die Vorstufe zum autonomen Fahren. In diesem Level führen die technischen Systeme alle Fahraufgaben selbsttätig durch. Die Passagiere dürfen dabei schlafen, ihr Smartphone verwenden oder Zeitung lesen. Fahrer müssen dennoch jederzeit fahr­tüchtig sein und im Notfall oder in bestimmten Fahr­situationen das Steuer über­nehmen. In bestimmten Anwendungsfällen wie in Parkhäusern ist gar kein Fahrer mehr erforderlich.

Mit der höchsten und letzten Stufe ist das autonome Fahren vollendet. Der Pkw wird jetzt komplett vom System geführt. Es gibt keinen Fahrer mehr, sondern nur noch Passagiere. Lenkrad und Pedalerie sind somit entbehrlich.

2019: Fahrerloser Einparkservice

Ein Fahrzeug manövriert wie ferngesteuert quer durchs Parkhaus. Ganz allein. Mit der Funktion „Automated Valet Parking“ hat Bosch das erste vollautomatisierte System (Level 4) entwickelt, das dem Fahrer nicht nur die lästige Parkplatzsuche, sondern auch den Parkvorgang abnimmt. Das Auto wird einfach an einer Drop-off-Area abgestellt, der Fahrer verlässt das Fahrzeug und die intelligente Infrastruktur übernimmt im Zusammenspiel mit der Fahrzeugtechnik die Fahrt zum freien Parkplatz und das Parken.

2020 – „Spielwiese“ für autonomes Fahren

Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) hat vor einiger Jahren das Förderprojekt "Digitales Testfeld Autobahn" ins Leben gerufen. So können seit 2015 auf einem Teilstück der A9 zwischen München und Ingolstadt Industrie und Forschungseinrichtungen zukunftsweisende Systeme und Technologien für vernetztes und autonomes Fahren erproben. Das Testfeld Niedersachsen zwischen Hildesheim, Hannover, Braunschweig und Wolfsburg geht als neueste Teststrecke in Betrieb. Es umfasst 280 Kilometer auf den Autobahnen A2, A39, A391 sowie mehrere Bundes- und Landstraßen. Hier werden selbstfahrende Versuchsfahrzeuge dem Realtest unterzogen – immer überwacht und bedient immer von einem Experten auf dem Fahrersitz.

Weg frei für die People Mover: Mit dem neuen Gesetz in Deutschland rückt der Einsatz autonomer Fahrzeuge, die mit geringer Geschwindigkeit festgelegte Routen befahren, näher. @ ZF
Weg frei für die People Mover: Mit dem neuen Gesetz in Deutschland rückt der Einsatz autonomer Fahrzeuge, die mit geringer Geschwindigkeit festgelegte Routen befahren, näher. @ ZF

2021 – Fortschrittlichstes Gesetz für selbstfahrende Autos

Autos im Oberklassesegment könnten bereits auf Level 3 fahren. Das Auto übernimmt längerfristig das Kommando und der Fahrer muss nur in schwierigen oder unübersichtlichen Situationen eingreifen. So fährt beispielsweise der Drive Pilot der neuen S-Klasse bei hohem Verkehrsaufkommen oder Stausituationen bei einer Geschwindigkeit von bis zu 60 km/h hochautomatisiert. Die rechtlichen Möglichkeiten wurden dafür kürzlich in Deutschland vom Bundestag geschaffen. Mit dem neuen Gesetz werden die Voraussetzungen für den Einsatz fahrerloser Kraftfahrzeuge im öffentlichen Straßenverkehr im Regelbetrieb geschaffen, örtlich begrenzt auf vorher festgelegten Betriebsbereichen. Szenarien hierfür sind unter anderem Shuttle-Verkehre, People-Mover oder die Beförderung von Personen sowie Gütern auf der ersten oder letzten Meile. Geregelt werden zudem die Pflichten der Halter und Hersteller sowie der neuen sogenannten „Technischen Aufsicht“. Das Gesetz ist damit die fortschrittlichste Regelung weltweit.

(Aufmacherfoto @ Advertising Archive/Courtesy Everett Collection)