Fahrautomatisierung: Die fünf Level der Autonomie
Im Rahmen einer Serie widmen wir uns dem autonomen Fahren. In Teil eins klären wir zunächst die Grundbegriffe: Wann fährt ein Fahrzeug autonom?
Autonomes Fahren lässt sich in verschiedene Stufen einteilen. Dieser Artikel klärt die Grundbegriffe.
(Bild: BMW Group)
- Christoph M. Schwarzer
Es wäre eine Kulturrevolution, wenn Autos tatsächlich autonom fahren könnten. Entweder wahlweise, also per Knopfdruck und auf Wunsch, oder als sogenannte Robotaxis ohne Lenkrad und Pedale: Sollte das möglich sein, würde sich das Zusammenleben in Stadt und Land radikal ändern. Der Straßenverkehr wäre vermutlich sicherer als heute. Die öde Pendelstrecke könnte eine Sightseeingtour sein. Menschen mit Mobilitätseinschränkungen könnten leichter zum Supermarkt oder zum Arzt kommen. Auch der Personalmangel in der Logistikbranche wäre vorbei. Es spricht viel dafür, dass diese Vision irgendwann in den 2030er-Jahren Wirklichkeit wird. Der Stand heute ist vergleichsweise simpel: Die meisten Neuwagen haben ein Fahrautomatisierungssystem nach Level 2 und sind teilautomatisiert. Im ersten Teil dieser Reihe klären wir einige Grundbegriffe.
Keine klare Bezeichnung, aber Konventionen
In der Beschreibung der Systeme hat sich ein Wust von Bezeichnungen etabliert, die nicht gesetzlich geregelt sind und selbst in der Fachwelt nicht konstant genutzt werden. Aber es gibt Konventionen, also Absprachen und Regeln, die sich international etabliert haben. Am bekanntesten sind die fünf Level der Fahrautomatisierung. Die Entwickler unterscheiden zuerst zwischen Längs- und Querführung: Mit Längsführung ist Beschleunigen und Verzögern sowie Bremsen gemeint. „Querführung“ bezeichnet das Lenken. Einige der fast 50 Millionen Pkw im deutschen Bestand unterstützen den Fahrer weder bei dem einen noch bei dem anderen. Driver Only heißt das im Jargon. Der Mensch macht alles. Klarer geht es nicht: Das ist Level 0.
Bereits Level 1 ist assistiert. Es gibt Hilfen wie ein Antiblockiersystem für die Lenkbarkeit beim Bremsen, ESP, um Schleudern zu verhindern, sowie akustische und optische Symbole fürs Einparken. Auch eine Geschwindigkeitsregelanlage, die den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug ändert (abgekürzt ACC für Adaptive Cruise Control) gehört zum Level 1, solange die Lenkaufgabe vom Menschen übernommen wird. Entscheidend für diese Einstufung ist, dass das Auto entweder bei der Längs- oder der Querführung unterstützt.
(Bild: Christoph M. Schwarzer / heise Medien )
Standard: Kombination aus Längs- und Querführung
Wird dem Menschen am Steuer sowohl bei der Längs- als auch der Querführung assistiert, ist das ein System nach Level 2, das in der Fachsprache teilautomatisiert heißt. Typisch für diese Anwendung ist die Kombination aus dem adaptiven Tempomaten (ACC) und der Spurmittenführung: Das Fahrzeug bremst und beschleunigt, vielleicht erkennt es auch die Verkehrsschilder und übernimmt die Geschwindigkeitsbegrenzung ins ACC. Zusätzlich lenkt es in die Mitte zwischen den Begrenzungslinien, wobei die Unterstützung des Steuers kooperativ ausgelegt sein sollte: Gemeint ist, dass der Mensch leichte Korrekturen vornehmen kann, ohne dass das System sofort abschaltet. Das kann etwa in Baustellen mit gelben und weißen Linien der Fall sein.
Level-2-Systeme sind in Neuwagen selbst in den meisten Kleinstwagen bestellbar oder sogar serienmäßig. Es ist aber elementar wichtig zu verstehen, dass die Funktion von Hilfssystemen bei der Längs- und Querführung permanent überwacht werden muss. Um sicherzustellen, dass der Mensch aufmerksam ist, wird er durch die Hands-Off-Detection überprüft: Die Hände müssen am Steuer sein, was bei älteren Konstruktionen über ein Lenkmoment erkannt wird. In modernen Fahrzeugen ermitteln kapazitive Lenkräder, ob die Hand am Steuer ist.
Um die Präsenz des Fahrers zu überwachen, kommen auch immer häufiger Kameras zum Einsatz, die unter anderem mit Eyetracking arbeiten. Diese Systeme können mitunter ziemlich penetrant ausgelegt sein, wenn etwa der Seitenblick ausreicht, um eine vermeintliche Ablenkung festzustellen. In jedem Fall ist der Autofahrer bei den heute üblichen Level-2-Systemen durchgehend verantwortlich und kann die Fahraufgabe nicht abgeben.
(Bild: VDA)
Erweiterte Level-2-Systeme
Das wird absehbar zu einem Problem, weil Level-2-Systeme besser und besser werden. Abseits der bisherigen Nomenklatur, die unter anderem von der US-amerikanischen SAE (Society of Automobile Engineers) und dem deutschen VDA (Verband der Automobilindustrie) benutzt wird, gibt es Weiterentwicklungen von Level 2, die Level 2+ oder Level 2++ genannt werden. Bei Level 2+ wird die Aufmerksamkeit des Fahrers nicht mehr über die Hands-Off-Detection überprüft, sondern mit einer Kamera: Der Mensch sitzt auf dem Fahrersitz und schaut dem Auto faktisch zu, wie es lenkt, bremst und beschleunigt. Er muss die Hände nicht am Lenkradkranz haben. Level 2++ geht noch einen Schritt weiter. Hier fährt das Auto dem Anschein nach autonom vom Start zum Ziel. Es kann aber Fehler machen und muss darum wie bisher permanent überwacht werden. Tesla FSD oder Mercedes MB.Drive Assist Pro Drive Assist Pro sind Beispiele dafür. Solche Systeme sind in China und den USA bereits zulassungsfähig.
Für Europa ist frühestens 2027 mit einer Regelung zu rechnen, aber sie kommt auch hier. Unter anderem muss der Fahrer verstehen, was seine Rolle ist, dass er also immer aufpassen muss, falls das System nach Level 2++ einen Fehler macht. Begreift er das nicht, ist von „Mode Confusion“ die Rede. Diese ist gefürchtet, weil sie gefährlich sein kann. Mehr zu Potenzial und Risiko der Erweiterung von Level 2 ist im dritten Teil dieser Reihe zur Fahrautomatisierung zu lesen.
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Die andere Qualität nach Level 2
Mit Level 3, dem hochautomatisierten Fahren, beginnt erstmals eine andere Qualität: Der Mensch am Steuer darf sich in mindestens einer definierten Situation – also zum Beispiel tagsüber auf einer trockenen Autobahn – komplett aus der Fahraufgabe zurückziehen, mit dem Smartphone spielen oder ein Brötchen essen. Allerdings muss er innerhalb einer Frist von beispielsweise zehn Sekunden zur Rückübernahme fähig sein, wenn das Auto Systemgrenzen erkennt. Mit Mercedes EQS sowie dem BMW 7er sind derzeit nur zwei Autotypen nach Level 3 zugelassen; bei der gerade überarbeiteten S-Klasse pausiert es nach Aussage von Mercedes.
Um die Sicherheit zu garantieren, sind Sensorik und Steuerung redundant ausgelegt. Trotzdem haben diese Level-3-Systeme enge Grenzen und werfen bei Nacht, schlechtem Wetter oder höherem Tempo die Funktion ab. Unter welchen exakten Bedingungen ein solches System funktioniert, kann ein Hersteller frei festlegen. Selbstverständlich kann er diese Funktionalität auch in mehr als einem Szenario anbieten.
Vielleicht verzichtet die Industrie auf die Weiterentwicklung von Level 3 und will gleich auf Level 4, das vollautomatisierte Fahren, wechseln. Hier kann das System alle Fahraufgaben innerhalb mindestens eines spezifischen Anwendungsfalls selbst erledigen. Eine Rückübernahmefähigkeit ist, anders als bei Level 3, in diesem Szenario nicht notwendig. Auch hier gilt ausdrücklich: Hersteller können das für verschiedene Anwendungsfälle anbieten. Level 5 unterscheidet sich nur noch durch die Möglichkeit, auch abseits befestigter Straßen und ohne Fahrer unterwegs sein zu können.
(Bild: BASt)
Reduzierung der Begriffsvielfalt
Die feinen sprachlichen Abgrenzungen zwischen den Levels und die Verwirrung, von der nicht nur Laien betroffen sind, haben bei der Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt) zu einer Neuordnung geführt. Die BASt strafft und reduziert die Begriffe. Nach den Vorstellungen der BASt soll es nur noch drei Stufen geben:
- Das assistierte Fahren, bei dem der Mensch die Funktionen überwachen muss. Es entspricht den bisherigen Levels 0 bis 2.
- Das automatisierte Fahren, bei dem der Mensch sich in einer definierten Situation von der Fahraufgabe abwenden darf, aber zur Rückübernahme in der Lage sein muss. Das ist das bisherige Level 3.
- Das autonome Fahren. Hier fasst die BASt die bisherigen Levels 4 und 5 zusammen, die ohnehin nie besonders trennscharf und eindeutig definiert waren.
Was aber, wenn doch mal etwas schiefgeht und es zu einem Unfall kommt? Das erklären wir im zweiten Teil dieser Reihe.
(chlo)