Wie Bosch das Autofahren automatisiert

Bosch verfügt wie wohl kein zweites Unternehmen über ein tiefes Verständnis aller möglichen Systeme, die in automatisiert fahrenden Automobilen zum Einsatz kommen. Mit einer Vielzahl an Systemen und Komponenten ermöglicht das  Technologie-Unternehmen schon heute das automatisierte Fahren. Eine Übersicht.

„Connected Horizon“: Automatisiert fahrende Fahrzeuge sind auf Umfeldinformationen angewiesen, die über den Erfassungsbereich der Sensoren hinausgehen. Benötigt werden Echtzeit-Verkehrsdaten, etwa zu Staus und Unfällen. Das lässt sich nur über die Vernetzung der Fahrzeuge mit einem Server lösen. Bosch hat dafür den Connected Horizon entwickelt. Das System ermöglicht eine dynamische Streckenvorausschau der Fahrroute und entsprechende Anpassungen der Fahrstrategie. Der Connected Horizon lässt automatisierte Fahrzeuge vorausdenken. Das erhöht den Komfort und die Sicherheit beim Fahren. Gefahrenstellen hinter einer Kurve oder Bergkuppe kennt das vernetzte Fahrzeug rechtzeitig und kann früher vom Gas gehen.

Automatisiertes-Fahren-Bosch Connected Horizon

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Elektrolenkung: Eine Schlüsseltechnologie für automatisiertes Fahren ist die ausfallsichere, elektrische Servolenkung. Die Fail-Operational-Fähigkeit ermöglicht dem Fahrer oder dem automatisiert fahrenden Auto auch in der Rückfallebene notwendige Lenkungsfunktionalitäten aufrecht zu erhalten. So kann im seltenen Fall eines Fehlers mindestens 50 Prozent der elektrischen Lenkkraftunterstützung zur Verfügung gestellt werden. Mit dieser Technologie können Autohersteller die Ausfallsicherheitsanforderungen erfüllen, die zum Beispiel das amerikanische Verkehrsministerium und die US-Bundesbehörde für Straßen- und Fahrzeugsicherheit (National Highway Traffic Safety Association) in ihrer Richtlinie für automatisierte Fahrzeuge (Federal Automated Vehicles Policy) festgelegt haben.

ESP: Eine zentrale Rolle für automatisiertes Fahren kommt dem elektronischen Stabilitätsprogramm zu. Wenn die Fahraufgabe an das Auto delegiert wird, stellt das an sicherheitsrelevante Systeme wie die Bremse besondere Anforderungen. Um die größtmögliche Verfügbarkeit bei einem Ausfall sicherzustellen, wird eine Absicherung in Form von Redundanz benötigt. Ohne dass der Fahrer eingreifen muss, können das ESP und der elektromechanische Bremskraftverstärker iBooster (siehe unten) unabhängig voneinander ein Auto abbremsen. Bosch bietet ESP in einem modularen Baukasten an, in dem für alle Anforderungen und Voraussetzungen das passende System enthalten ist.

Automatisiertes-Fahren-Bosch ESP

HMI: Automatisiertes Fahren verändert die Fahrzeugbedienung und verlangt nach modernen Konzepten für die Kommunikation zwischen Fahrer und Fahrzeug. Der Fahrer muss das System intuitiv erfassen und bedienen können. Mit seinen innovativen Anzeigeninstrumenten liefert Bosch auch hier bereits ansprechende Lösungen: Maximale Flexibilität bei der Verarbeitung und der brillanten Anzeige von Inhalten bietet beispielsweise das displaybasierte Kombi-Instrument. Mit Head-up-Displays stellt Bosch Informationen wie Geschwindigkeit, Navigation und Warnungen direkt im Blickfeld des Fahrers dar. Gleichzeitig wird das erzeugte Bild so in die Szenerie außerhalb des Autos eingefügt, das beides in einem Abstand von etwa zwei Metern vor dem Fahrzeug miteinander zu verschmelzen scheint.

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Automatisiertes-Fahren-Bosch HMI

„iBooster“: Mit dem iBooster hat Bosch einen vakuumunabhängigen, elektromechanischen Bremskraftverstärker entwickelt, der die Anforderungen an ein modernes Bremssystem erfüllt. Er ist für alle Antriebskonzepte einsetzbar und eignet sich insbesondere für Hybrid- und Elektrofahrzeuge. Beim iBooster wird die Betätigung des Bremspedals über einen integrierten Pedalweggeber erfasst und an das Steuergerät weitergeleitet. Das Steuergerät berechnet die Ansteuersignale für den Elektromotor, der sein Drehmoment über ein zweistufiges Getriebe in die geforderte Unterstützungskraft umsetzt. Die vom Verstärker gelieferte Kraft wird in einem Standard-Hauptbremszylinder in Hydraulikdruck umgewandelt.

Automatisiertes-Fahren-Bosch iBooster

Karten: Ohne hochauflösende, hochaktuelle Karten wird es automatisiertes Fahren nicht geben. Die Karten liefern den Fahrzeugen Informationen zu veränderlichen Verkehrssituationen wie Staus oder Baustellen, die über den Erfassungsbereich der On-Board-Sensoren hinausgehen. Boschs Radar- und Videosensoren erfassen und liefern aus dem fließenden Verkehr wichtige Daten für die Erstellung von hochauflösenden Karten für das automatisierte Fahren.

Lidarsensor: Neben Radar-, Video- und Ultraschallsensoren setzt Bosch Lidarsensoren in seinen automatisiert fahrenden Testautos ein. Die verschiedenen Sensorprinzipien ergänzen einander sehr gut und sorgen mittels Datenfusion für eine zuverlässige Umfelderkennung. Davon ausgehend, leiten automatisiert fahrende Autos ihre Fahrstrategie ab. Bosch sieht in Lidarsensoren eine wichtige Ergänzung seines Portfolios.

Radarsensor: Radarsensoren liefern in einer Entfernung von bis zu 250 Metern als eines von mehreren Sensor-Prinzipien wichtige 360-Grad-Umfeldinformationen für automatisiert fahrende Autos. Die Hauptaufgabe eines Radarsensors ist das Erkennen von Objekten sowie die Messung von deren Geschwindigkeit und Position im Vergleich zur Bewegung des eigenen Fahrzeugs. Dazu senden Bosch-Radarsensoren über eine Sendeantenne frequenzmodulierte Radarwellen im Frequenzbereich zwischen 76 und 77 GHz aus. Diese werden von Objekten vor dem Fahrzeug reflektiert. Die Relativgeschwindigkeit und die Entfernung von Objekten werden anhand des Dopplereffekts und der Zeitverzögerung gemessen, die beide Frequenzverschiebungen zwischen gesendetem und empfangenem Signal erzeugen. Aus dem Vergleich von Amplitude und Phase der gemessenen Radarsignale ist ein Rückschluss auf die Position des Objekts möglich.

Automatisiertes-Fahren-Bosch Radarsensor

Ultraschallsensor: Ultraschallsensoren werden beim automatisierten Fahren vor allem für die Umgebungserkennung im Nahbereich bis zu sechs Metern und bei niedrigen Geschwindigkeiten, zum Beispiel beim Parken, benötigt. Die Sensoren funktionieren nach dem Echolotprinzip, mit dem sich beispielsweise auch Fledermäuse orientieren. Sie senden kurze Ultraschallimpulse aus, die von Hindernissen reflektiert werden. Die Echosignale werden von den Sensoren registriert und von einem zentralen Steuergerät ausgewertet.

Automatisiertes-Fahren-Bosch Ultraschallsensor

Videosensor: Die Stereo-Videokamera von Bosch liefert mit einer 3D-Messreichweite von über 50 Metern wichtige optische Informationen über das Fahrzeugumfeld. Die beiden hochsensiblen Bildsensoren mit Farberkennung und CMOS-Technik (Complementary Metal Oxide Semiconductor) haben eine Auflösung von 1 280 mal 960 Bildpunkten und können starke Kontraste verarbeiten. Der Abstand zwischen den optischen Achsen der beiden Objektive beträgt gerade einmal zwölf Zentimeter. Die Stereo-Videokamera erfasst nicht nur Objekte räumlich und bestimmt deren Entfernung, sondern erkennt vor allem auch Freiflächen. Die Informationen des Sensors werden mit Daten anderer Sensor-Prinzipien zu einem Umfeldmodell für automatisiert fahrende Autos fusioniert.

Automatisiertes-Fahren-Bosch Videokamera

[Quelle, Bilder: Bosch]

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