Verbundprojekt:
AKTIV-AS - Adaptive und kooperative Technologien für den intelligenten Verkehr

Assistenzsysteme, Aktive Sicherheit

Das Projekt AKTIV-AS (Assistenzsysteme, Aktive Sicherheit) ist eines von zwei Projekten, das im Rahmen der Forschungsinitiative AKTIV von einem Konsortium aus dem Bereich der Automobil- und Zulieferindustrie sowie von Beratungs-unternehmen und Hochschulinstituten vorgestellt wurde. Das Projekt soll die Sicherheit im Straßenverkehr erhöhen und durch die Vermeidung von Gefahren-situationen und Unfällen die Effizienz des Straßenverkehrssystems steigern. Erreicht werden sollen diese Ziele dadurch, dass im Einzelfahrzeug eine intelligente Fahrzeugumfelderfassung Sicherheitsfunktionen bei Fahrerassistenzsystemen unterstützt. Der Entwicklungsbedarf vorausschauender Fahrerassistenzsysteme liegt vor allem in der Zusammenführung, Verdichtung und funktionsspezifischen Bewertung der Umgebungsinformationen für den Fahrzeugführer. Er bekommt eine immer größere Bedeutung. Seine systematische Einbeziehung, sein Verhalten und seine Reaktionsgrenzen werden bei der Entwicklung von herstellerübergreifenden Richtlinien für Mensch-Maschine-Schnittstellen berücksichtigt werden müssen.

PROJEKTDETAILS

Ansprechpartner PT MVt:
Jürgen Frenzel, Tel. +49 221 806 4155

Laufzeit: 01.09.2006 bis zum 31.08.2010

Fördervolumen: 14.989.150,00 €

Arbeitsinhalte:
Im Vorhaben AKTIV-AS werden in 5 Teilprojekten Systeme entwickelt und demonstriert, die den Fahrer unterstützen:

- Aktive Gefahrenbremsung (AGB)
- Integrierte Querführung (IQF)
- Kreuzungsassistenz (KAS)
- Sicherheit für Fußgänger und Radfahrer (SFR)
- Fahrsicherheit und Aufmerksamkeit (FSA)

Aktive Gefahrenbremsung (AGB)

Jeder vierte Unfall in Deutschland wird durch Auffahren verursacht, zusätzlich entstehen ca. 10% der Unfälle durch Frontalzusammenstöße. Bei nahezu der Hälfte aller schweren Pkw-Unfälle wurde keine Bremsung durch den Fahrer eingeleitet. 

Ziel des Teilprojektes AGB ist die Entwicklung von Systemen zur Kollisionsvermeidung durch automatische Bremsung mit situationsangepasster Stärke und zeitlicher Vorverlegung der Bremsung gegenüber bestehenden Notbremssystemen. Einen Schwerpunkt im Applikationsprojekt AGB stellt das abgestufte Warn- und Handlungskonzept dar, welches durch Berücksichtigung der Fahreraufmerksamkeit den Fahrer mit in das Gesamtgeschehen einbezieht. Es besteht somit eine enge Verzahnung mit dem Querschnittsprojekt „Fahrsicherheit und Aufmerksamkeit“, insbesondere während der Spezifikations-, Validierungs- und Bewertungsphasen.
Eine notwendige Grundvoraussetzung für das Vorhaben ist eine qualitativ hochwertige Erfassung der Fahrzeugumgebung mit on-board Sensoren, sowie die korrekte Interpretation der Fahrsituation. Diese bildet die Grundlage für einen autonomen Bremseingriff und muss in Bezug auf Zuverlässigkeit und Sicherheit den hohen Anforderungen einer plausiblen, situationsangepassten Systementscheidung genügen.
Aufbauend auf vorhandener Sensorik und Aktorik konzentrieren sich die Arbeiten im Teilprojekt dabei auf Algorithmik, Sensorsignalverarbeitung, Sensorfusion, Informationsverarbeitung, Warn- und Handlungsstrategien sowie HMI-Aspekte.

Ziel ist die Darstellung von zukünftigen marktfähigen Sicherheitssystemen, die mit Hilfe von Umfelddaten autonome Bremseingriffe zur Kollisionsvermeidung durchführen können, die dem Fahrer bei der Kollisionsvermeidung helfen und im Falle von Unvermeidbarkeit einer Kollision die Kollisionsfolgen mindern. Hierbei spielt sowohl die Fahrerwunscherkennung als auch die gesamtheitliche Bewertung der Fahrumgebung eine Rolle, um entsprechend dieser Parameter eine möglichst effiziente und vor allem auch sichere Bremsung (d.h. keine unnötige Gefährdung des nachfolgenden Verkehrs) einzuleiten.
Am Ende der Forschungsarbeiten stehen konkrete Aussagen über die Realisierbarkeit, die erzielbare Wirkung sowie die Zuverlässigkeit und Einführbarkeit dieser neuartigen Systeme. Bei den Partnern werden Versuchsträger zur Erprobung und Darstellung von aktiven Gefahrenbremsfunktionen aufgebaut und in verschiedenen Ausprägungen mit gestuftem Eingriff (Warnung -> Teilbremsung -> Vollbremsung) demonstriert.

Integrierte Querführung (IQF)

Bei den Aufgaben der Fahrzeugführung nimmt die Spurhaltung einen großen Stellenwert ein. Durch Spurhaltefehler des Fahrers kann es zu schwerwiegenden Unfällen kommen. So sind ca. 30% der Unfälle mit Personenschaden auf Fehler in der Querführung zurückzuführen.
Erste bereits auf dem Markt befindliche Spurhaltesysteme warnen den Fahrer bei nicht angezeigtem Fahrbahnverlassen, besitzen jedoch keine Vorausschau und reagieren erst beim Passieren einer Spurmarkierung. Erst die kontinuierliche, vorausschauende Spurführung mit einer robusten Spurerkennung wird den Nutzen der Querführungsunterstützung signifikant erweitern. Durch weitere Informationen aus dem Umfeld, insbesondere die umgebenden Fahrzeuge, kann die Querführungsunterstützung im Fahrerverhalten z.B. mit Hilfe einer Trajektorienplanung entsprechend der Spurlage ausgeweitet werden.  
Ziel von IQF ist die Entwicklung einer kontinuierlichen, integrierten Querführungsunterstützung auch für den höheren Geschwindigkeitsbereich, die eine zuverlässige, fahrerakzeptierte teilautonome Spurhaltung auch in komplexen Fahrsituationen, wie z.B. innerhalb von Baustellen, ermöglicht.
Eine Kernaufgabe der Querführungsunterstützung ist die sichere Erkennung von Straßen- und Spurverlauf bei sehr stark variierenden Fahrbahn- und Fahrumgebungsbedingungen.
Mit zunehmendem Unterstützungsgrad (Spurhaltung anstelle Spurverlassenswarnung) und steigender Geschwindigkeit steigen entsprechend die Anforderungen an die Vorausschauweite und Verfügbarkeit der Spurerkennung. Es werden geeignete Maßnahmen untersucht, den Unterstützungsgrad der Applikation abhängig von der Güte der Umfelderkennung sowie die Fahreraufmerksamkeit dynamisch anzupassen. Diese Adaptivität muss dem Fahrer durch transparentes Systemdesign und durch entsprechende HMI-Gestaltung stets gegenwärtig sein. Als Hauptinformationsquelle der vorausschauenden Spurerkennung dient die Videobildverarbeitung.
Gerade für höhere Geschwindigkeiten und größere Vorausschauweiten muss diese Information jedoch durch weitere Daten, wie beispielsweise digitale Karteninformationen in Verbindung mit Satellitenortung sowie die Einbeziehung der relativenBewegungen anderer Objekte (Fahrzeuge und Randbebauung), erweitert und stabilisiert werden. Für die integrierten Funktionen kann Seiten- und Rückraumsensorik entsprechend berücksichtigt werden.
Am Ende der Forschungsarbeiten steht die Darstellung der partnerspezifischen Ausprägung der Querführungsfunktion in verschiedenen Prototypen mit frühzeitiger und sicherer Erkennung der Systemgrenzen und Einbindung des Fahrers in den Handlungsablauf. Neben Akzeptanzuntersuchungen werden Zulassungsfragen sowie rechtliche Aspekte der teilautonomen Fahrzeugführung betrachtet.

Kreuzungsassistenz (KAS)

Über 60 Prozent aller Unfälle im Stadtverkehr ereignen sich an Kreuzungen. Ein wesentlicher Grund für den Unfallschwerpunkt ’Kreuzung’ ist darin zu sehen, dass die Komplexität der Verkehrssituationen und damit die Anforderungen an den Fahrer an Kreuzungen deutlich erhöht sind. Fahrerassistenzsysteme, die den Fahrer im Kreuzungsbereich informieren, unterstützen und vor Gefahren rechtzeitig warnen, können derartige Unfälle vermeiden.
Grundlegende Untersuchungen in der Forschungsinitiative INVENT haben die wesentlichen Unfallschwerpunkte, wie Übersehen und falsche Einschätzung anderer Verkehrsteilnehmer, Nichtbeachtung von Vorfahrtsregelungen sowie Fehler in der Abstandshaltung bzw. unangepasste Geschwindigkeit aufgezeigt.
Ein Schwerpunkt des Teilprojektes KAS ist die Steigerung der Sicherheit an Kreuzungen durch Vermeidung von Fahrerfehlern und kritischen Manövern. Der Fahrer soll beim Überqueren einer Kreuzung, beim Ein- und Abbiegen, bei der rechtzeitigen Auswahl der optimalen Trajektorie und beim richtigen Abstand zum Vordermann unterstützt werden. Aus diesen Aufgaben ergeben sich hohe Anforderungen an die Umgebungserfassung: Erweiterung des Blickfeldes, Berücksichtigung von Kommunikation, Integration von Positionierung und digitalen Karten. Die umfassende Situationsanalyse und die geeignete Auswahl von Informations- und Warnstrategien bis hin zum Eingriff sind weitere wesentliche Bestandteile der Forschungsarbeiten.
Die Berücksichtigung der Fahreraufmerksamkeit und des Fahrerverhaltens werden in enger Kooperation mit dem Querschnittsprojekt FSA durchgeführt. Wichtige Aspekte zu Bremseingriffen im Kreuzungsbereich werden in Abstimmung mit dem Teilprojekt AGB bearbeitet. Weiterhin wird ein enger Kontakt mit dem AKTIV-VM Teilprojekt "Kooperativer Stadtverkehr" gepflegt werden, um die Kommunikation der Fahrzeuge untereinander und mit der Infrastruktur zur Erhöhung der Verkehrseffizienz auch für Sicherheitsaufgaben nutzen zu können.
Die Partner werden Funktionen zur Kreuzungsassistenz spezifizieren und entwickeln und in Versuchsträgern darstellen. Dabei werden in jeder Applikation ein oder mehrere Demonstratoren realisiert, die es auch zulassen, unterschiedliche Systemansätze zu vergleichen. Die Arbeiten umfassen die Integration der notwendigen Sensorik in die Versuchsträger, was sowohl die Hardware als auch die erforderliche Software betrifft. Die Integration von Informations- und Warndarstellungen zur geeigneten Präsentation an den Fahrer wird dabei berücksichtigt. Die Entwicklung eines gestuften Warnkonzepts zur Warnung auch der anderen Verkehrsteilnehmer ist weiterer wichtiger Bestandteil der Arbeiten in KAS. Die realisierten Funktionen werden erprobt, das Gesamtsystem optimiert und evaluiert.

Sicherheit für Fußgänger und Radfahrer (SFR) 

In den bislang beschriebenen Applikationsprojekten steht die sicherheitswirksame Unterstützung des Fahrers durch geeignete Assistenzsysteme im Vordergrund. Insbesondere für den Schutz von Fußgängern und Radfahrern besteht jedoch ebenfalls noch erheblicher Forschungsbedarf.
Mittels einer vorausschauenden Sensorik können in Zukunft Gefahrensituationen mit ungeschützten Verkehrsteilnehmern bereits im Vorfeld eines drohenden Unfalls erkannt und wirkungsvolle Schutzmaßnamen eingeleitet werden, die einen Aufprall komplett vermeiden oder deutlich mildern. Ausgehend von einer möglichst frühzeitigen Erkennung von Fußgängern und Radfahrern mit Hilfe von Videosensorik, ggf. durch weitere Sensorik (Nahbereichsradar, Lidar) sind aktive Schutzmaßnahmen denkbar: von Fahrerwarnung (akustisch, optisch, haptisch) und Umfeldwarnung (Hupe), über Eingriffe ins Fahrzeug wie Bremsen und Lenkung bis hin zur Bereitstellung von reversiblen Schutzvorrichtungen an der Fahrzeugfront (aufstellbare Motorhaube/Stoßstange, VRU-Airbags). Eine Herausforderung an die Sensorik ist die große Erscheinungsvielfalt der Fußgänger und Radfahrer, das komplexe Verkehrsumfeld und die sehr hohen Anforderungen sowohl an die Verarbeitungsgeschwindigkeit als auch die Erkennungsleistung. Zusätzlicher Handlungsbedarf besteht bei der realistischen Modellierung der typischen und möglichen Bewegungsabläufe von Fußgängern und Radfahrern für eine angepasste und verbesserte Situationsanalyse. Durch die gesamtheitliche Betrachtung möglicher Unfallsituationen mit Fußgängern und Radfahrer sollen Unfallvermeidungs- und Unfallfolgenminderungsstrategien entwickelt, umgesetzt und erprobt werden.
Die Forschungsaktivitäten beschäftigten sich primär mit dem komplexen Innenstadt-Szenario, da sich laut Unfallanalysen der größte Teil aller Unfälle mit Fußgängern und Radfahrern dort ereignet. Sowohl gute als schlechte Sichtverhältnisse (Regen, Nacht, tiefstehende Sonne) sollen berücksichtigt werden. Die Sensorik konzentriert sich auf den Bereich bis ungefähr 30m vor dem Fahrzeug, wobei der (plötzlich) querende Fußgänger bei Fahrzeuggeschwindigkeiten bis 50 km/h noch berücksichtigt werden soll. Eine zukünftig auch marktfähige Darstellung des integrierten Systems - bestehend aus Erkennung, Gefahrenanalyse, Warnung und Aktorik - steht dabei im Vordergrund.

Fahrsicherheit und Aufmerksamkeit (FSA)

Häufige Ursache von Fahrfehlern und daraus resultierenden Unfällen sind Unaufmerksamkeit, Ablenkung, Abwendung oder Müdigkeit des Fahrers. Assistenzsysteme müssen den Fahrer einerseits in verkehrskritischen Situationen rechtzeitig wirksam unterstützen, dürfen ihn aber unter normalen Fahrbedingungen nicht durch zu häufige oder zu starke Warnungen stören. Im Rahmen des Teilprojekts FSA sollen Warnstrategien entwickelt werden, welche die Fahreraufmerksamkeit berücksichtigen und Warnschwellen und Warnzeitpunkte dementsprechend anpassen. Die Erfassung des Fahrerzustandes, insbesondere der Aufmerksamkeit, stellt daher eine wesentliche Querschnittsfunktion für unterschiedliche Assistenzapplikationen dar.
Der Schwerpunkt des Teilprojektes liegt in der Entwicklung von Verfahren zur Aufmerksamkeitsmessung und aufmerksamkeitsunterstützender Maßnahmen. Die so gewonnenen Informationen werden in warnende Assistenzsysteme integriert. Die Ermittlung der fahrerspezifischen Kenngrößen wird mit unterschiedlichen Ansätzen verfolgt: einerseits aus der direkten Analyse des aktuellen Fahrverhaltens, andererseits durch den Einsatz zusätzlicher Sensorik zur Bestimmung von Blickrichtung und Kopfposition sowie durch Kombination beider Aspekte. Eine Überwachung der Aufmerksamkeit des Fahrers mit entsprechender Fahrerinformation bzw. –warnung soll prototypisch dargestellt werden, um die Übernahme von assistierten Fahraufgaben in kritischen Situationen oder bei Systemausfall zu gewährleisten. Ferner sollen Kriterien und Gestaltungsrichtlinien für die Auslegung von Fahrerassistenzsystemen zur Erhaltung der Fahreraufmerksamkeit bestimmt werden.
Die Verfahren zur Aufmerksamkeitsmessung werden in enger Kooperation mit den Applikationsprojekten sowohl in Versuchsträgern als auch im Fahrsimulator umgesetzt und für einzelne sicherheitsorientierte Assistenzsysteme (z.B. im Bereich Querführung und Kreuzungen) angewendet. Für die Evaluierung dieser Systeme in sicherheitskritischen Situationen sollen entsprechende Testumgebungen spezifiziert und realisiert werden.
Die Ermittlung und Vorhersage der Langzeitauswirkungen von Fahrerassistenzsystemen ist ein weiterer wichtiger Bestandteil der Arbeiten. Hierzu werden sowohl empirische Verfahren zur Bewertung der Verkehrssicherheit als auch analytische Betrachtungen des Nutzen- und Wirkpotenzials auf Basis von Unfalldaten eingesetzt.
Schließlich gehört die Untersuchung der zulassungs- und haftungsrechtlichen Fragen zur Einführung neuer aktiver Sicherheitssysteme zu den Aufgaben dieses querschnittlichen Teilprojekts.

Partner:

Daimler Chrysler AG

Siemens AG

Adam Opel AG

Siemens Restraint Systems GmbH

Allianz Zentrum für Technik GmbH

MAN Nutzfahrzeuge AG

Robert Bosch GmbH

Continental Teves

Bundesanstalt für Straßenwesen

Audi Electronics

BMW

Volkswagen AG

Audi AG

Ansprechpartner
Aktiv-Büro
Aktiv-Büro
c/o WES-Office
Walter Scholl
Hülenebergstr. 10
73230 Kirchheim unter Teck

Tel.: 07021/978-181
aktiv(at)wes-office.de

Weitere Informationen finden Sie unter: http://www.aktiv-online.org/