Autos, die sich ohne Fahrer fortbewegen können? Was sich nach einer fernen Zukunftsvision anhört, nimmt immer mehr Gestalt an und ist momentan ein viel diskutiertes Thema. Aber was ist eigentlich ein selbstfahrendes Auto, welche Technologien stecken dahinter und ist das nicht gefährlich? Diese und weitere Fragen beantwortet dir die PACE-Redaktion.

Längst arbeiten verschiedene Autofirmen wie Audi, Mercedes und Tesla an der Idee, ein vollkommen autonomes Auto auf den Markt zu bringen. Vorteile gibt es zwar viele, u. a. weniger Autounfälle und Staus, aber noch sind die Systeme nicht ausgereift genug und viele Fragen zur Sicherheit, Ethik und rechtlichen Regelung sind noch unklar.

Mercedes-Benz F 015 Luxury in Motion in San Francisco
Mercedes-Benz F 015 Luxury in Motion © Daimler AG

Was bedeutet autonomes Fahren?

Kaufst du dir einen Neuwagen mit einer guten Ausstattung, kommt dieser meist ausgerüstet mit einer Anzahl an Assistenzsystemen. Diese können teilautonom oder auch schon autonom in verschiedenen Situationen eingreifen. Beispiele dafür sind:

  • Der Spurhalteassistent warnt dich zum Beispiel durch ein Vibrieren des Lenkrades, sobald er merkt, dass du von der Spur abweichst.
  • Der Park-Lenk-Assistent parkt für dich ein, indem er selbständig lenkt. Eine Teilkontrolle hast du aber noch über das Gas- und Bremspedal und die Gangschaltung.
  • Der Notbremsassistent erkennt rechtzeitig brenzlige Situationen, bei denen es zum Autounfall kommen kann. Zum einen warnt er dich in solchen Momenten, damit du rechtzeitig reagieren kannst. Falls du dann nicht rechtzeitig handeln solltest, kann er zum anderen eine Notbremsung auslösen, damit es zu keinem Zusammenstoß kommt. Ist dieser aber unvermeidlich, dann verringert der Notbremsassistent dank schneller Reaktionszeit die Kraft der Kollision und senkt damit die Verletzungsgefahr der beteiligten (Mit-)Fahrer.

Diese Fahrerassistenzsysteme greifen zwar u. a. in bedenklichen Situationen (teil-)autonom in das Fahren ein, dennoch sind sie so konzipiert, dass die Verantwortung am Ende bei dir – dem Fahrer – liegt.

Somit kannst du alle autonomen Eingriffe der Fahrerassistenzsysteme jederzeit „übersteuern“, d. h. eingreifen und gegenlenken. Gründe hierfür sind zum einen, dass viele dieser Systeme noch nicht zuverlässig genug sind – vor allem bei komplexeren Anforderungen wie dem Analysieren des Umfeldes. Zum anderen untersagt die Wiener Verkehrskonvention (1968), dass ein Fahrer nicht die totale Kontrolle über sein Auto hat und fährt.

Model 3 Interior Dashboard Head On
Innenansicht Tesla Model 3 © Tesla

Autonomes Fahren wird in sechs Stufen eingeteilt. Diese beziehen sich auf die von SAE International festgelegten und weltweit anerkannten Standards für Fahrzeugautomatisierung:

  • Level 0: Keine Automatisierung. Der Fahrer fährt selbst.
  • Level 1: Fahrerassistenzsysteme. Bestimmte Assistenzsysteme helfen bei der Bedienung spezifischer Funktionen des Fahrzeuges, z. B. das Antiblockiersystem (ABS) oder der Abstandsregeltempomat (ACC).
  • Level 2: Teilautomatisierung. Funktionen wie automatisches Einparken, Beschleunigen, Abbremsen und Spurhalten werden von den Assistenzsystemen übernommen, wie z. B. dem Spurhalteassistenten.
  • Level 3: Bedingungsautomatisierung. Das Fahrzeug kann selbstständig verschiedene Funktionen unter sehr eingeschränkten Fahrbedingungen ausführen wie einen Spurwechsel. Der Fahrer muss nicht mehr selbst fahren, aber sollte reagieren, sobald das System ihn auffordert, das Steuer wieder zu übernehmen. Dies ist auf Autobahnen bereits machbar, jedoch sind die Level 3-Funktionen in Deutschland erst ab 2019 angekündigt.
  • Level 4: Hochautomatisierung. Das System übernimmt durchgehend die Führung des Fahrzeuges. Sollte das System in bestimmten Momenten diese nicht mehr bewältigen können, wird der Fahrer aufgefordert, das Steuer zu übernehmen.
  • Level 5: Vollautomatisierung. Hier ist kein Fahrer erforderlich. Lediglich ein Ziel- und Startpunkt muss dem System durch einen Menschen mitgeteilt werden.

Wie weit ist die Technik schon?

Momentan sind Fahrzeuge mit Level 2- und 3-Systemen verfügbar. So befindet sich Teslas aktueller Autopilot zwischen Level 2 und 3, ebenso das Super Cruise Highway System von General Motors. Dies bedeutet, dass diese Autos autonom, also selbstständig fahren können, aber du musst als Fahrer durchgehend wachsam und aufmerksam sein, um zur Not eingreifen zu können.

Wenn wir von selbstfahrenden Autos wie in den kultigen Serien und Filmen wie K.I.T.T. in Knight Rider oder Johnny Cab aus Total Recall reden, dann handelt es sich hierbei um Fahrzeuge mit Level 4- und Level 5-Systemen.

Level 4 soll jedoch bald tatsächlich verfügbar sein, mehrere Unternehmen arbeiten an dessen Entwicklung und es wird vermutet, dass bis 2020 Level 4-Systeme in irgendeiner Form disponibel sein werden. General Motors ist mit der Entwicklung seines ersten Level 4-Fahrzeugs schon sehr weit, wobei es aber Taxi-Diensten angeboten werden soll und nicht dem Verbraucher.

Level 5 stellt die größte Herausforderung dar. Scott Miller, der Leiter für Autonomes Fahren bei General Motors, zweifelt an einem baldigen Erreichen dieses System-Levels, denn sofern es keinen großen Durchbruch gäbe, würde es noch sehr lange dauern.

Die Technik dahinter: Sensoren, Kameras und GPS

Tesla Autopilot
Teslas Autopilot © Tesla

Wie ist es nun aber tatsächlich möglich, dass Autos bereits teilweise selbstständig fahren können? Es ist sehr komplex, aber man kann sagen, dass in der Regel vier Systeme dafür vorhanden sein müssen:

  • Videokameras: Eine Vielzahl unterschiedlicher Kameras finden sich an allen Seiten des Fahrzeuges – vorne, hinten und an den Seiten und ermöglichen so eine 360°-Sicht. Sie erkennen Personen und Gegenstände bereits aus einer weiten Entfernung. Hier gibt es unterschiedliche Kameras für verschiedene Aufgaben:

    Zum einen schauen entweder Monokameras (ein Auge) oder Stereokameras (zwei Augen) nach vorne. Die Monokamera liefert nur ein zweidimensionales Bild und zeigt die Tiefe nicht an, was die Stereokamera hingegen tut.

    Welche der beiden Kameras eingesetzt wird, hängt vom Hersteller ab: Einige meinen, dass eine Monokamera dank der anderen Sensoren vollkommen ausreiche. Andere hingegen bevorzugen die Stereokamera, die eine zusätzliche Information zur Tiefe bringt – leider ist sie auch weitaus teurer als eine Monokamera.

    Auch gibt es noch Kameras mit Fischaugenoptik, die eine Rundumsicht gewähren, aber nur den Nahbereich erfassen können.

  • GPS-System: Es empfängt Signale von verschiedenen Satelliten. Dadurch kann das GPS die genaue Position des Autos orten und auch durch Beschleunigungssensoren die Fahrtrichtung bestimmen.

  • Lidar-Sensoren: Hierbei handelt es sich um Laser-Scanner auf Basis von Infrarot. Durch Laserstrahlen werden Geschwindigkeits- und Abstandsmessungen durchgeführt. Lidar hat eine sehr geringe Reichweite von max. 150 Metern, gilt aber als wichtigster Senosor für die zukünftige Entwicklung autonomer Fahrzeuge.

  • Bordcomputer: Er wertet alle Fahrdaten aus, beschleunigt und lenkt das Auto teilweise oder vollkommen selbstständig. Zu was genau er in der Lage ist, hängt von der erreichten autonomen Stufe ab.

Zusammengefasst: Das Fahrzeug nimmt durch Sensoren sein Umfeld wahr und kann aus den gewonnenen Informationen seine genaue Position und die der anderen Verkehrsteilnehmer bestimmen.

Künstliche Intelligenz und autonome Autos

Bis du dich von vollkommen autonomen Autos durch die Gegend kutschieren lassen kannst, wird es noch eine Weile dauern. Dies hat vor allem damit zu tun, dass die künstliche Intelligenz (KI) dafür noch nicht ausgereift genug ist.

Verschiedene Hersteller arbeiten momentan an neuen Verfahren, um ihre Systeme auf tägliche Verkehrssituationen hin zu trainieren, indem sie sie z. B. mit Bilder von Menschen oder Fahrradfahrern im Straßenverkehr füttern. Ziel ist es, eine künstliche Intelligenz zu schaffen, die die verschiedensten Situationen erkennt und daraufhin vorausschauend handelt, indem es auch das Verhalten der anderen Verkehrsteilnehmer vorhersagt.

Künstliche Intelligenz

Wie genau funktioniert dies aber?

Deep Learning ist hier die Antwort: Über künstliche neuronale Netze ist es dem System möglich, Mustern zu erkennen und die Informationen, die darin enthalten sind, einzuordnen. Basierend darauf trifft es Entscheidungen, die vom jeweiligen Kontext der Situation abhängen.
Dies bedeutet, dass – ähnlich wie bei einem menschlichen Gehirn – das System in der Lage ist, durch Lernen zu erkennen, was der Unterschied zwischen einem Menschen und einem Auto ist.

Immer wieder werden am Ende Informationen und Entscheidungen hinterfragt, wodurch das System einschätzen kann, welche Verknüpfung wirklich relevant ist. Dadurch entsteht ein immer komplexeres und intelligenteres System – ähnlich der Entwicklung eines menschlichen Gehirns.

Klingt erstmal ziemlich kompliziert, aber du kannst dir dies wie bei einem Kleinkind vorstellen, das auch Tag für Tag mehr von seiner Welt kennen lernt und versteht. Je älter es wird, desto besser kann es bestimmte Situationen einschätzen und komplexere Sachverhalte verstehen. Genauso ist es mit der künstlichen Intelligenz.

Vollautonome Fahrzeuge dürfen unter anderem schon in Texas und Kalifornien fahren und auch du kannst künstliche Intelligenz bereits überall in deinem Alltag finden: Angefangen bei den Spracherkennungen wie Siri, über Amazon Echo oder Google Home bis hin zu der Erstellung von Navigationsrouten in deinem Auto.

Welche Autofirmen arbeiten schon an autonomen Autos?

Obwohl noch nicht bzw. nur teilweise für die Straße zugelassen, testen Automobilhersteller schon eifrig ihre Fahrzeuge mit unterschiedlichen Graden an Autonomie auf bestimmten Teststrecken: im geschlossenen Umfeld wie einem Parkhaus, auf öffentlichen Straßen oder virtuell in Computer-Simulationen.

Auf öffentlichen Straßen muss eine Aufsichtsperson bzw. ein Fahrer mit am Steuer sitzen, damit zum einen das System überwacht und zum anderen er gegebenenfalls das Lenken übernehmen kann, wenn der Autopilot mit einer Situation überfordert ist.

Einige Hersteller und deren Fortschritt im Bereich des autonomen Fahrens haben wir hier aufgelistet:

Google

Googles Projekt des Google Driverless Car wird seit Dezember 2016 von der Tochterfirma Waymo weitergeführt. Seit 2015 testet Google seine vollkommen autonomen Prototypen auf öffentlichen Straßen in Kalifornien. Bei den Testfahrten sitzen auch Fahrer hinter dem Steuer, die aber nur eingreifen, wenn das System überfordert ist.

Die zukünftigen autonomen Fahrzeuge von Google sollen vollkommen ohne Pedale und Lenkrad ausgestattet sein. Diese Entscheidung wurde vor allem deswegen genommen, da die Aufmerksamkeit der Fahrer beim selbstfahrenden Auto stark schwindet und die Wahrscheinlichkeit eher gering ist, dass sie in einer Extremsituation schnell genug reagieren können.

Wie sich der Bordcomputer in Situationen verhält, in denen eine Unfall nicht mehr abzuwenden ist, soll er mithilfe von Algorithmen entscheiden. Wem er wann ausweichen soll, ist aber schon klar geregelt: Zuerst Passanten und Fahrradfahrern, dann anderen Fahrzeugen und zuletzt stillstehenden Objekten.

waymo minivan
Waymo Minivan © Waymo

Mercedes

Seit 1999 arbeitet Mercedes Benz am (teil-)autonomen Fahren. In dem Jahr brachte die Firma Distronic auf den Markt, den ersten radarunterstützten Abstandsregeltempomat (auch ACC) für seine S-Klasse und CL-Klasse. Zu dem Zeitpunkt war das Fahrzeug dadurch in der Lage, immer einen sicheren Abstand zum Vordermann beizubehalten.

Dieses System wurde immer weiter entwickelt und 2005 als Distronic Plus in die S-Klasse eingeführt. Es war nun in der Lage, das Fahrzeug in einer Notsituation zu einem vollkommenen Halt zu bringen. Bis heute hat Mercedes kontinuierlich sein Angebot an autonomen Features erweitert. 2015 präsentierte die Firma mit dem Mercedes F 015 ihren neuesten Prototypen, der sich vollkommen autonom fortbewegen kann.

Kürzlich ließ das Unternehmen verlauten, dass es ab 2019 autonome Taxis in Kalifornien unter dem Namen "automated shuttle" fahren lassen möchte. Die Flotte soll vor allem aus B- und S-Klassen bestehen.

Mercedes-Benz F 015 Luxury in Motion
Mercedes-Benz F 015 Luxury in Motion © Daimler AG

Tesla

Seit 2014 bietet Tesla seinen Autopiloten an, der ein halbautonomes Fahren ermöglicht und seit 2015 kann man sogar auf Autobahnen den Wagen teilweise autonom Fahren lassen. Nach einem Hardware Update 2016 namens „Enhanced Autopilot“ wurde für die Fahrzeuge eine größere Autonomie zugänglich gemacht.

Das Hardwareupdate „Autopilot 2.0/Full Self Driving Capability“ ermöglicht vollständige Autonomie auf allen Strecken. Theoretisch ließe sich das noch in diesem Jahr (2018) einschalten, nur hängt dies von der rechtlichen Lage der einzelnen Länder ab, ob und wie sie selbstfahrende Systeme im öffentlichen Straßenverkehr erlauben.

Tesla Model 3 Blue Driving
Tesla Model 3 © Tesla

Mit einigen fatalen Unfällen kam Teslas Autopilot in die Schlagzeilen: Im Mai 2016 raste ein Tesla unter einen Lastwagenanhänger, woraufhin der Tesla-Fahrer verstarb. Tesla wurde für unschuldig befunden, da sich im Autopiloten keine sicherheitsrelevanten Fehler finden ließen. Es wurde jedoch kritisiert, dass Fahrer, die den Autopilot benutzen, nicht genug über das selbstfahrende System aufgeklärt werden. Fatal – wie dieser Unfall zeigt – wird es, wenn die Fähigkeiten des Autopiloten vom Fahrer überschätzt werden und kaum bis gar nicht mehr auf den Verkehr geachtet wird.

Uber

Bereits im Februar 2015 verkündete Uber seinen Plan, eine Flotte autonomer Autos zu erstehen. Die ersten dieser selbstfahrenden Autos waren u. a. 20 Ford Fusions, die jeweils mit über 20 Kameras, 7 Lasern, GPS und Radar und Lidar ausgestattet waren. Nach dem Ford Fusion wechselte Uber zum Volvo XC90.

Getestet wurden sie vor allem in Pittsburgh, aber Uber ging sogar so weit, außerhalb eine künstliche Stadt namens Almono zu errichten, um die Fahrzeuge so gut wie möglich zu testen. Neben den Testfahrten in Pittsburgh begannen auch welche in San Francisco im Dezember 2016, dem jedoch bald wieder durch den Staat Kalifornien selbst Einhalt geboten wurde. Kurz darauf begann Uber seine Testfahrten in Tempe, Arizona.
Es kam zu einigen Unfällen 2017, die jedoch alle von Menschen verursacht wurden und nicht dem selbstfahrenden System zuzuschreiben sind.

Der erste tödliche Verkehrsunfall ereignetet sich im März 2018, als ein Uber-Auto eine Passantin angefahren hatte, die später verstarb. Es saß eine Fahrerin im Auto, diese war jedoch im Moment des Unfalls abgelenkt und konnte nicht rechtzeitig eingreifen.

Uber reagiert damit, die Testfahrten in Tempe, San Francisco, Pittsburgh und Toronto vorläufig aufzuheben und forscht momentan noch an den Gründen des Unfalls.

Uber Volvo SF
Uber Volvo SF © Uber

Und wenn’s brenzlig wird? – Zur Ethik selbstfahrender Autos

Einige vieldiskutierte Fragen kommen auf, sobald man über autonome Autos spricht: Wie werden sich diese Fahrzeuge in Extremsituationen verhalten und Entscheidungen treffen? Wie kann man sicherstellen, dass das System die Lösung wählt, die den geringsten Schaden verursacht?

Genau um diese und noch weitere Fragen zu klären, kam es im Herbst 2016 zur Einführung der 14-köpfigen Ethik-Kommission zum automatisierten Fahren „Automatisiertes und vernetztes Fahren“. Geleitet vom Verfassungsrichter Udo Di Fabio, bestanden deren Mitglieder u. a. aus Juristen, Philosophen, Vertretern des ADAC und der Autokonzerne – und dem Weihbischof von Augsburg. Insgesamt hat diese Kommission für den Bundesverkehrsminister Alexander Dobrindt 20 Thesen für selbstfahrende Fahrzeuge formuliert – die somit weltweit ersten Leitlinien zum automatisierten Fahren.

Vor allem ging es um folgende Themen:

  • Sicherheit: Durch autonome Autos soll die Verkehrssicherheit so erhöht werden, dass es praktisch keine Unfälle mehr gibt.
  • Haftung: Es muss genau dokumentiert werden, wann der Mensch und wann der Computer gefahren ist, damit im Falle eines Unfalls dies zurückverfolgt werden kann. Es soll – ähnlich wie in Flugzeugen – eine Blackbox im Fahrzeug installiert werden.
  • Datenschutz: Aufgrund der massenhaften Erzeugung und Ansammlung an Datenmengen muss Datenschutz gewährleistet sein. Es muss für den Fahrer ersichtlich sein, welche Daten seines Fahrzeuges gesammelt werden. Auch dürfen die Daten und die Sicherheit des Fahrers nicht durch etwaige Manipulationen wie durch Hackerangriffe beeinflussbar sein.
  • Persönliche Entscheidungsfreiheit: Das System wird dem menschlichen Fahrer gleichgesetzt. Es darf das Fahren übernehmen, aber letzten Endes liegt die Verantwortung beim Menschen.

Was ist aber, wenn es doch zu einem Unfall kommen sollte? Auch hierfür hat die Kommission eine Regelung formuliert: Der Schutz des menschlichen Lebens habe gegenüber Sach- oder Tierschäden Vorrang. Jedes Menschenleben ist gleich – Das System darf nicht nach Alter, Geschlecht oder körperlicher/geistiger Verfassung entscheiden.

waymo firefly
Waymo Firefly © Waymo

Vor- und Nachteile autonomer Autos

Natürlich wird dieses Thema weiterhin für Diskussionen sorgen. Wir haben ein paar Fakten für dich gesammelt, die für, aber auch gegen autonome Autos sprechen:

Gründe für autonome Fahrzeuge

  • Bis zu 90 % weniger Unfälle: Der Mensch als „Risikofaktor“ wird dank autonomer Autos quasi ausgeschaltet – Unachtsamkeit, Einschlafen am Steuer, Raserei, zu dichtes Auffahren und weiteres menschliches Fehlverhalten wird nicht mehr vorkommen.
  • Fahrunfähige Menschen wie Behinderte oder Kinder können trotzdem fahren.
  • Weniger Staus, Sprit sparen und eine bessere Umweltbilanz: Durch einen optimierten Verkehrsfluss wird weniger CO2 ausgestoßen und dies belastet die Umwelt weniger.

Gründe gegen autonome Fahrzeuge

  • Anfällige Technik: Systemfehler können vorkommen, Sensoren ausfallen und Situationen können falsch interpretiert werden.
  • Hackerangriffe: über geteilte Informationen über V2V- (Vehicle to Vehicle) oder V2I- (Vehicle to Infrastructure) Protokolle.
  • Fahrer könnten aufhören, beim Fahren weiterhin aufmerksam und wachsam zu bleiben und schaffen es dann nicht mehr, rechtzeitig einzugreifen.
  • Stellen von Berufsfahrern können weggestrichen werden (Taxi-, Bus- und vor allem Langstreckenfahrer).

Mögliche technische Probleme für autonome Fahrzeuge

  • Künstliche Intelligenz ist noch nicht so weit entwickelt, sich in den Innenstädten zurecht zu finden.
  • Der Bordcomputer könnte kompromittiert werden, genauso wie das Kommunikationssystem zwischen den Autos.
  • Starke Anfälligkeit der Sensoren gegenüber extremeren Witterungsbedingungen wie Schnee oder Regen.
  • Die momentanen Straßenbedingungen müssten wahrscheinlich angepasst werden, damit autonome Autos optimal funktionieren können. Probleme gab es bei autonomen Testwagen in den USA u. a. bei schlecht markierten Straßen.

Autonome Autos – bloße Zukunftsmusik?

Die Frage, die du dir jetzt wahrscheinlich stellst: „Wie lange dauert das jetzt alles noch?“, kann vorsichtig wie folgt beantwortet werden:

  • Ab 2019: Vielleicht ist es dann schon möglich, in Level-4-Fahrzeug über einen Taxi-Service wie Lyft zu fahren.
  • 2021: Fahrzeuge mit Level-4-Technologie könnten für den Verbraucher zu kaufen sein. Jedoch wird dies am Anfang sehr teuer sein und sich auf Luxusautos beschränken.
  • Bis 2024: Level 4 wird wahrscheinlich, zumindest optional, für viele Fahrzeugmodelle verfügbar sein.
  • Ab 2025: Autos mit Level 5-Systemen könnten bereits verfügbar sein.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Autos mit Level 4-Systemen relativ bald in der einen oder anderen Form verfügbar sein werden. Aber auf Autos, die vollkommen einen menschlichen Fahrer ersetzen können, müssen wir wohl noch etwas länger warten.

Bis dahin kannst du aber vieles Nachrüsten, so kann dir z. B. PACE dabei helfen, deine Fahrt schneller, sicherer und günstiger zu gestalten.

Mit dem Automatischen Notruf von PACE wirst du im Falle eines Unfalls automatisch gerettet, auch wenn du selbst nicht mehr in der Lage bist, den Krankenwagen zu rufen.

Bei engen und kurvigen Straßen musst du deine Fahrweise anpassen und verbrauchst automatisch mehr Benzin. PACE trainiert dich live während der Fahrt, spritsparend zu fahren.

Die Fehlercode Analyse von PACE hilft dir jederzeit, sobald sich ein kleinerer oder größerer Fehler bei deinem Auto ereignet und erklärt dir, wie du am besten vorgehst.