Autonomes Fahren

Alles zur Zukunft der Mobilität

31.05.2022
Von   IDG ExpertenNetzwerk
Volker Johanning schreibt als Experte zu den Themen IT-Strategie, IT Organisation und Führung sowie Digitalisierungsstrategie. Er ist Strategieberater und Autor der Bücher "IT-Strategie" und "Car-IT".
Autonomes Fahren ist eines der großen Zukunftsthemen. Hier lesen Sie, was Sie über Autonomiestufen, Rechtslage und natürlich die Technik im Hintergrund wissen müssen.
Ein selbstfahrendes Test-Auto im Silicon Valley.
Ein selbstfahrendes Test-Auto im Silicon Valley.
Foto: Sundry Photography - shutterstock.com

Noch bewegt sich keiner der rund 48,5 Millionen in Deutschland registrierten Pkw fahrerlos fort. Doch während Experten weiterhin an der Technik für automatisierte Privatwagen feilen, brachte Bundesverkehrsminister Volker Wissing im Februar 2022 die im Jahr zuvor von seinem Vorgänger wegen Datenschutzbedenken gekippte Rechtsverordnung auf den Weg, die dem autonomen Fahren auf Level vier den Weg ebnet. Diese Verordnung soll das genaue Verfahren über die Zulassung von autonomen Fahrzeugen für den Straßenverkehr durch das Kraftfahrt-Bundesamt regeln. Zudem soll sie die rasche Entwicklung von automatisierten Fahrfunktionen voranbringen und den künftigen Regelbetrieb im öffentlichen Straßenverkehr sicherstellen.

Damit rückt auch die Inbetriebnahme von autonomen Level-Vier-Fahrzeugen auf festgelegten Strecken in greifbare Nähe. Auch die Prognose der Experten am Fraunhofer Institut, dass im Jahr 2050 die Hälfte und bis 2060 alle Kraftfahrzeuge selbstständig unterwegs sein könnten, gewinnt vor dem Hintergrund einer neuen Rechtsverordnung an Plausibilität. Allerdings gibt es vor dem großen Durchbruch noch einige technische und rechtliche Hürden zu nehmen.

Schon seit Beginn des letzten Jahrzehnts arbeiten sowohl Automobilhersteller als auch deren Zulieferer an der Realisierung des automatisierten Fahrens. Sie sehen sich aber nach wie vor mit einigen technischen und rechtlichen Hürden konfrontiert. Weltweit wurden bereits zahlreiche Testfahrzeuge mit unterschiedlichen Assistenzsystemen auf eigens dafür geschaffenen Erprobungsarealen getestet und haben zum Teil auch schon - entsprechend gekennzeichnet - am realen Straßenverkehr teilgenommen. Doch trotz neuer richtungsweisender Verordnungen und technischer Entwicklung können die Hersteller den Autokunden noch immer nur vage voraussagen, wann der Komfort selbstfahrender Fahrzeuge für jedermann selbstverständlicher Bestandteil des mobilen Alltags sein wird.

Autonomes Fahren - Eine Definition

Während der Begriff "Automobil" bereits die selbstständige Fortbewegung eines Vehikels ohne Ziehen oder Schieben durch Personen oder Tiere beschreibt, präzisiert das selbstfahrende Fahrzeug den Autonomiebegriff und führt ihn in eine neue Dimension. Autonome Fahrzeuge bewegen sich durch das Zusammenwirken von Mikroprozessorsystemen, Sensoren und Aktoren selbstständig zielgerichtet fort.

Autonomes Fahren - Die Technik

Um autonomes Fahren zu ermöglichen, sind eine Vielzahl technischer Herausforderungen zu meistern.

  • Videokameras liefern reale Bilder der Umgebung mit Straße, Verkehrszeichen und anderen Verkehrsteilnehmern. Außerdem helfen sie dem autonomen System, die Entfernung zu Objekten richtig einzuschätzen. Autonome Fahrzeuge haben oft fünf Kameras, je eine vorne, hinten, an jeder Seite und auf dem Dach. Hinzu kommt eine Videokamera zur Überwachung des Fahrers. Je nach Autonomielevel darf dieser nämlich während der Fahrt beispielsweise nicht schlafen.

  • Radarsensoren am Auto messen den Abstand zu anderen Verkehrsteilnehmern und Objekten. Low- und Highrange-Sensoren berechnen dabei die unterschiedlichen Entfernungen. Deshalb benötigt ein Auto mehrere davon - an verschiedenen Stellen. Heute sind vor allem schon die piepsenden Ultraschallsensoren als Einparkhilfen bekannt.

  • Lidar-Sensoren (Light Detection and Ranging) auf dem Dach tasten die vorausliegende Strecke ab. Das optische Messsystem feuert für den Menschen unsichtbare Laserstrahlen ab und berechnet den Weg der von einem Hindernis reflektierten Rückstrahlen. Lidar-Sensoren verwenden zur Messung Laserstrahlen statt Radiowellen, wie beim Radar. Ihr Vorteil: die hohe Reichweite. Anders als Ultraschall "sehen" Lidar-Sensoren bis zu 200 Meter weit - und zwar auch nachts. Lidar-Sensoren ergänzen also Radarsensoren.

Die rund um das Auto angebrachten Sensoren beliefern die Assistenzsysteme in einem Smart Car permanent mit den nötigen Daten.
Die rund um das Auto angebrachten Sensoren beliefern die Assistenzsysteme in einem Smart Car permanent mit den nötigen Daten.
Foto: monicaodo - shutterstock.com
  • Mit einem GPS-System wird das Auto genau geortet. Das System weiß immer, wo es sich gerade befindet - nicht nur auf welcher Straße, sondern auch auf welcher Spur. Das ist für abbiegende Fahrzeuge entscheidend. Für eine optimale Streckenführung sind außerdem bis auf zwei Zentimeter genaue Straßenkarten und ein schnelles Navigationssystem notwendig.

Die verschiedenen Systeme müssen allerdings nicht nur einzeln zuverlässig arbeiten, sondern auch gemeinsam. Ähnlich wie beim Flugzeug müssen sich die Systeme von autonomen Fahrzeugen zudem durch einen redundanten Aufbau vor einem Totalausfall schützen, die meisten Versuchsfahrzeuge haben deshalb zwei Kabelsätze integriert. So wird verhindert, dass das System ausfällt, wenn ein Kabel beschädigt ist.

Autonomes Fahren - Level 1 bis 5

Assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert, vollautomatisiert, autonom: Hinter diesen Begriffen verbergen sich die fünf Stufen oder Level der autonomen Mobilität:

  • Level 1 - Assistiertes Fahren: Auf dieser Stufe beherrscht der Fahrer sein Fahrzeug durchgängig, behält den Verkehr permanent im Blick und trägt die alleinige Verantwortung für eventuelle Schäden und das Nichtbeachten der Verkehrsregeln. Assistenzsysteme wie Tempomat oder automatischer Spurhalteassistent unterstützen bei einigen Fahraufgaben.

  • Level 2 - Teilautomatisiertes Fahren: Der Fahrer trägt auch jetzt die alleinige Verantwortung für Fahrzeug und Fahrverhalten. Das Fahrzeug ist jedoch in der Lage, einige Aufgaben zeitweise ohne Zutun des Fahrers durchzuführen. Beispielsweise kann ein teilautomatisiertes Fahrzeug auf Level-2 auf der Autobahn die Spur halten, bremsen und beschleunigen. Auch der Überholassistent oder das automatische Einparken sind Level 2-Funktionen.

  • Level 3 - Hochautomatisiertes Fahren: Ab jetzt darf der Fahrer sich zeitweise vom Verkehr abwenden, weil das Fahrzeug in vordefinierten Anwendungsfällen selbstständig am Straßenverkehr teilnimmt. Das System gibt vor, wann der Fahrer spontan übernehmen muss und fordert ihn dazu auf. Dieser haftet beim Level 3-Fahren nur noch, wenn er der Aufforderung nicht Folge leistete.

  • Level 4 - Vollautomatisiertes Fahren: Die Fahrzeugführung wird auf bestimmten Strecken vollständig übernommen, aus Autofahrern werden Passagiere. Das Fahrzeug darf sich sogar ohne Insassen fortbewegen. Dem Passagier ist es erlaubt zu schlafen, Zeitung zu lesen, zu telefonieren oder einen Film zu schauen. Das System ist in der Lage, Limits und Gefahren früh genug zu erkennen, um ganz regelkonform Sicherheit herzustellen. Fachleute rechnen damit, dass so genannte Level-4-Fahrzeuge noch in diesem Jahrzehnt über unsere Straßen rollen werden, deren Funktionen der Fahrer nicht mehr selbst überwachen muss.
    Die Zustimmung von Bundestag und Bundesrat, nach welcher autonome Fahrzeuge in Deutschland voraussichtlich noch im Laufe dieses Jahres ohne physisch anwesende Fahrer oder Fahrerinnen am öffentlichen Straßenverkehr teilnehmen könnten, solljedoch bis auf weiteres nur in festgelegten und vorab genehmigten Betriebsbereichen gelten.

  • Level 5 - Autonomes Fahren: Die fünfte, finale Stufe beschreibt das wirklich autonome Fahren. In dieser Welt des autonomen Fahrens gibt es nur noch Passagiere. Fahrzeuge werden vollständig vom System beherrscht, welches alle hierfür erforderlichen Aufgaben völlig autark durchführt. In komplexen Situationen - beispielsweise an einer Kreuzung oder einem Fußgängerüberweg - erkennt das autonome Fahrzeug, wie es zu agieren hat. Bei Unfällen haften Passagiere nicht mehr, die Haftung soll dann bei Herstellern, Betreibern oder Versicherern liegen.

Autonomes Fahren - Die Rechtslage

Während Fahrer von Level-1- und Level-2-Fahrzeugen noch alleine für Schäden und das Nichtbefolgen der StVO einstehen müssen, teilt sich der Führer eines Level 3-Fahrzeugs diese Verantwortung mit dem Fahrassistenzsystem. Noch ist man sich jedoch nicht einig, wer Bußgelder bezahlen muss, sollte die Technik im Auto während des Fahrens im teilautomatisierten Modus ein Tempolimit missachten. Auch ob das Handyverbot während der Fahrt auf Level 3 gilt, ist nicht abschließend geklärt.

Auf das bisher nur auf vorab genehmigten Betriebsbereichen vollautomatisierte Fahren auf Level 4 sollten Passagiere weder für Verkehrsverstöße noch für Schäden haften, die das Fahrzeug verursacht. Das eigens hierfür im letzten Jahr verabschiedete Gesetz sieht jedoch die dauerhafte Überwachung dieser Fahrten durch eine technische Aufsicht in Form einer natürlichen Person vor, was spätestens dann kaum noch realisierbar ist, wenn die hochautomatisierten Fahrten im zähfließenden Verkehr auf Autobahnen und in Städten stattfinden.

Um dann bei Unfällen die Ansprüche Geschädigter angemessen zu erfüllen, müssen neue Richtlinien her, die die rechtliche Verantwortung für Verkehrsverstöße autonomer Fahrzeuge im Einzelfalle regeln. Bisher fehlen hier allerdings weiterhin die Verordnungen, die ein entsprechendes Gesetz mit Leben füllen würden, unter anderem standardisierte Bauartvorschriften. Es gibt also noch viel Regelungsbedarf, bis die ersten autonomen Fahrzeuge tatsächlich ohne Fahrer am täglichen Verkehr auf unseren Straßen teilnehmen dürfen.

Autonomes Fahren - Ethik

Die mobile Zukunft im autonomen Fahrzeug zeichnet sich bereits deutlich ab. Laut einer vom ADAC in Auftrag gegebenen Studie des Prognos-Forschungsinstituts dürfte der Anteil an Fahrzeugen, die auf Autobahnen autonom unterwegs sind bis 2050 auf 70 Prozent steigen, das Fraunhofer Institut gibt sich verhaltener und prognostiziert 50 Prozent. Doch bei aller Faszination, die das Thema ausübt, so wirft es auch ethischen Fragen auf, welche zum Teil noch beantwortet werden müssen. Die wesentlichen ethischen Fragen beziehen sich auf das "echte" autonome Fahren, bei dem die Technik komplett übernimmt und der Mensch - anders als beim assistierten (Level 1) oder teilautomatisierten Fahren (Level 2) - nicht mehr die Verantwortung für das Verhalten des Fahrzeuges übernimmt. Schließlich ist damit zu rechnen, dass auch in fernerer Zukunft noch "normale" Autos auf unseren Straßen unterwegs sein werden.

Um die bedeutenden ethischen Fragen zum Thema autonomes Fahren zu beantworten und zugleich verbindliche Leitlinien für die Entwickler und Bauer automatisierter und autonomer Automobile festzulegen, bildete sich unter dem Verkehrsministers Alexander Dobrindt eine Ethik-Kommission, die bis zum Sommer 2017 einen Abschlussbericht mit 20 ethischen Regeln erarbeitete. Kernaussagen der Regularien sind unter anderem, dass das automatisierte und vernetzte Fahren ethisch nur dann vertretbar ist, wenn auf diese Weise weniger Unfälle geschehen als durch von Menschen geführte Fahrzeuge. Mit anderen Worten: Die Risikobilanz automatisierter Systeme muss deutlich positiv ausfallen. Des Weiteren muss der Schutz des Menschen in Gefahrensituationen stets Vorrang haben, was aber auch bedeutet, dass in sogenannten Dilemma-Situation Tier- oder Sachschäden in Kauf genommen werden müssen.

Bei der Fahrzeugauslegung und -programmierung hat sich die Ethik-Kommission darauf verständigt, dass im Sinne einer erheblichen Steigerung der Verkehrssicherheit vorzugehen ist und Steuerungssysteme für eine entsprechend defensive und vorausschauende Fahrweise programmiert werden müssen. Zum problematischen Thema der unausweichlichen Unfallsituationen wurde definiert, dass jede Qualifizierung von Menschen nach persönlichen Merkmalen wie Geschlecht etc. sowie eine Aufrechnung von Menschenleben unzulässig ist.

Im Fahrzeugbetrieb dürfen selbstlernende Systeme nur dann eingesetzt werden, wenn sie die 20 Regeln der Ethik-Kommission nicht aushebeln. Über die Weitergabe und Verwendung von Fahrzeugdaten soll allein der Fahrer entscheiden. Der Frage nach einer gesetzlichen Verpflichtung zur Nutzung automatisierter und autonomer Verkehrssysteme erteilte die Ethik-Kommission ein Nein, da diese den Menschen in seiner freien Entfaltungsmöglichkeit deutlich einschränken würde. (bw)