Bisher hat die Erfassung fahrzeugspezifischer Zustandsgrößen über Sensoren einen entscheidenden Beitrag zur Qualität der jeweiligen Funktion geleistet. Je mehr die Elektronik über den aktuellen Fahrzustand „weiß“, desto bessere Funktionen können im Fahrzeug realisiert werden. Beispielsweise ist es durch Messung der Beschleunigung möglich geworden, Airbags so rasch anzusteuern, daß bei einem Unfall großer Schaden vom Menschen abgewandt werden kann. In den letzten Jahren haben den Fahrer entlastende Funktionen zugenommen, wie etwa Tempomaten oder automatisierte Schaltgetriebe. Diese Assistenzfunktionen sollen den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit erhöhen sowie gleichzeitig den Kraftstoffverbrauch oder Schadstoff- und Akustikemissionen verringern. Durch Sensoren, die Informationen über den aktuellen Fahrzustand liefern, ist eine weitere Optimierung dieser Assistenzfunktionen nur in kleinen Schritten möglich. Werden Informationen über die Fahrzeugumgebung einbezogen, kann künftig eine neue Klasse von vorausschauenden Fahrerassistenzfunktionen entwickelt werden. Ein einfaches Beispiel soll dies veranschaulichen. Ein Fahrer, der sich einer Steigung nähert, wird unter Umständen einen Gang zurückschalten, um das Fahrzeug mit gleichbleibender Geschwindigkeit fortzubewegen. Heutige Automatikfahrprogramme werden diese vom Fahrer erwartete Rückschaltung frühestens dann auslösen, wenn sich das Fahrzeug bereits in der Steigung befindet. Wäre in diesem Beispiel das Höhenprofil der vorausliegenden Strecke der Steuerung bekannt gewesen, hätte eine Schaltung schon vor der Steigung automatisiert durchgeführt werden können. Zur Fahrzeugumgebung gehört jedoch auch die momentane Verkehrssituation. Der Verkehr wird immer dichter, die Wartezeiten und Staus werden länger. Diese Entwicklung wird sich fortsetzen. Wer bei solch einem Verkehrsaufkommen mobil bleiben will, muß sich über die Situation auf der Straße ständig informieren. Auch diese Aufgaben, wie beispielsweise eine zeitoptimierte Routenplanung, müssen deshalb in Zukunft von vorausschauenden Assistenzfunktionen gelöst werden. Eine kurz vor der Serienproduktion stehende Assistenzfunktion mit Vorausschau ist der Abstandstempomat der neuen S-Klasse von DaimlerChrysler: Ein Radargerät am Kühlergrill mißt die Wegstrecke zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Dadurch wird zusätzlich zur bekannten Geschwindigkeitsregelung eine Abstandsregelung zu vorausfahrenden Fahrzeugen möglich. So kann ein Komfortgewinn bei längeren Konstantfahrten erreicht werden; bei zu kleinen Sicherheitsabständen wird automatisch gebremst und gleichzeitig der Fahrer optisch und akustisch gewarnt.

Die Umgebung im Blick
Um vorausschauende Fahrerassistenzfunktionen zu entwickeln, müssen Daten über die vorausliegende Umgebung im Fahrzeug erfaßt werden. Dazu wird zwischen zeitinvariante und zeitvariante Umgebungsinformationen unterschieden. Als zeitinvariant werden die Informationen eingestuft, die sich zeitlich nicht ändern. Dies gilt beispielsweise für Geschwindigkeitsbegrenzungen oder für die Topographie der Fahrstrecke. Zeitvariante Informationen dagegen wie eine Ampelsteuerung oder die Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs können sich ständig ändern. Zeitinvariante Informationen könnten durch eine Erweiterung von digitalen Straßenkarten eingebracht werden. So wäre es heute technisch realisierbar, ein Topographieprofil entlang der digitalen Straßennetze abzuspeichern. Zusatzinformationen über die Position von Verkehrsschildern und Ampeln sind denkbar. Informationen über Tunnel oder Unterführungen sind bereits heute auf der digitalen Straßenkarte abgelegt. Als Informationsquellen für zeitvariante Daten sind mehrere Varianten denkbar. Durch den bereits beschriebenen Abstandssensor wird das vorausfahrende Fahrzeug erfaßt. Aktuelle Stauinfomationen werden heute bereits mittels RDS (Radio Data System) oder durch Telekommunikation übertragen. In Zukunft wären auch intelligente Ampeln denkbar, die ihre Information über die Schaltzeiten beispielsweise per Funk an ihre Umgebung weitergeben. Ortsfeste Sensoren, beispielsweise fest installierte Kameras, bestimmen die momentane Verkehrssituation und Wetterverhältnisse. Zusätzliche Daten liefert eine Verkehrsüberwachung aus der Luft. Auch Fahrzeuge werden als Sensoren genutzt. Dazu werden interne Fahrzeuggrößen zusammen mit der über das GPS (Global Positioning System) bestimmten Fahrzeugposition zur Verfügung gestellt. Alle Daten werden von einer Zentrale empfangen, erfaßt und ausgewertet. Eine Plausibilitätsüberprüfung stuft Daten erst dann als richtig ein, wenn eine bestimmte Anzahl gleicher Informationen eingetroffen sind. Die so zentral erfaßten Daten können nun anderen Verkehrsteilnehmern zur Verfügung gestellt werden.

Vor dem Stauende wird die Warnblinkanlage aktiviert
Die Menge der zusätzlich gewonnenen Daten wird uns in Zukunft die Möglichkeit geben, Funktionen zu entwickeln, für die uns heute vielleicht noch die Vorstellung fehlt. In einem ersten Schritt lassen sich bestehende elektronische Systeme optimieren, die in der Tabelle zusammengefaßt sind. Die einfachste Variante, vorausschauende Informationen zu nutzen, liegt in einer erweiterten Fahrerinformation. Denkbar wäre beispielsweise eine zusätzliche Visualisierung von wichtigen Informationen (wie Geschwindigkeitsbegrenzungen, Baustellen usw.). Um den Fahrer nicht abzulenken, könnten diese Informationen in Zukunft auf in der Windschutzscheibe integrierten Durchsichtsdisplays dargestellt werden. Der Übergang zur Fahrerwarnung ist dabei fließend. Neben der Warnung vor Stauenden oder Glatteis könnte das Wissen über die Topographie dazu genutzt werden, Nutzfahrzeuge mit Gefahrengütern vor gefährlichen Fahrstrecken zu warnen und gegebenenfalls Alternativrouten vorzuschlagen. Bei starkem Gefälle könnte sogar die Gangwahl in einen höheren Gang verboten oder bei einem bevorstehenden Stauende die Warnblinklichtanlage aktiviert werden.

Kuppen - optimal ausgeleuchtet
Ein anderes Anwendungsgebiet sind intelligente Airbags. Diese könnten schon dann auslösen, wenn mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ein Auffahrunfall unvermeidbar wäre. Hier könnte beispielsweise die Abstandsinformation der beschrieben Radarsensoren ihren Beitrag leisten. Auch die Scheinwerferregelung kann durch Wissen über die Fahrzeugumgebung optimiert werden. So kann die Regelung des Scheinwerfer-Nickwinkels mit der Neigung des Fahrzeugs mitgeführt werden, um eine optimale Ausleuchtung beispielsweise einer Kuppenfahrt zu ermöglichen. Denkbar wäre auch die vorausschauende Ausleuchtung einer vorausliegenden Kurve oder Kreuzung. Durch Information über Tunnels könnte eine Steuerung automatisch das Licht oder die Umluft aktivieren. Die Kenntnis über die Witterung könnte dazu genutzt werden, Nebelschlußleuchten an- bzw. auszuschalten oder die Fahrgeschwindigkeit zu begrenzen. Ein weiteres Verbesserungspotential für Komfort und Verbrauch steckt in der Realisierung vorausschauender Schalt- und Fahrstrategien. Wie bei Bergfahrten können auch vor Kurven Schaltungen eingeleitet werden, was weiterhin die Akzeptanz automatischer Schaltungen erhöhen würde. Durch zusätzliche Eingriffsmöglichkeiten auf die Fahrpedalstellung oder sogar das Lenkrad können Fahrstrategien integriert werden, die verbrauchsoptimierte Fahrweisen vorschlagen oder den Fahrer bei kritischen Situationen im Straßenverkehr unterstützen.

Forschung nutzt zusätzliche Daten
Durch die Auswertung der Sensorsignale im Kraftfahrzeug können viele Fahrerassistenzfunktionen realisiert werden. Doch auch bei einer großen Anzahl von Eingangsgrößen stellt die Nachbildung des vorausschauenden Verhaltens eines Fahrers ein bis heute nur zum Teil gelöstes Problem dar. Durch den Einsatz moderner Satellitennavigationssysteme werden jedoch neue Möglichkeiten in der Entwicklung von Fahrerassistenzfunktionen eröffnet. Durch die Kombination von erweiterten Straßenkarten, der aktuellen Position des Fahrzeugs und Zusatzinformationen können Rückschlüsse auf das zu erwartende Verhalten eines Fahrers gezogen werden. Weitere Forschungsaktivitäten werden deshalb die umfangreichen, zusätzlich über Satelliten- und Telekommunikation zur Verfügung gestellten Daten für weitere Verbesserungen des Kraftfahrzeugs hinsichtlich Sicherheit, Komfort und Verbrauch nutzen.

Dieter Hötzer, Jochen Wiedemann, Michael Bargende