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Alt 16.07.2006, 18:48     #8
Hermann   Hermann ist offline
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Car2x – Datenaustausch für mehr Sicherheit: Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Verkehrsinfrastruktur.

Bei der Auswertung von Unfallstatistiken fallen vor allem Kreuzungen als Gefahrenpunkte auf. Die Ursache dafür liegt häufig in der falschen Einschätzung der Verkehrssituationen durch die Fahrer. Assistenzsysteme, die gezielt an dieser Problemsituation ansetzen, können daher nachhaltig zur Erhöhung der Verkehrssicherheit beitragen. Im Rahmen des von der Europäischen Union geförderten Projekts PReVENT arbeiten Forscher der BMW Group an der Entwicklung derartiger Systeme. Sie sollen Autofahrer bei der Einschätzung der Verkehrsituationen im Bereich des Gefahrenschwerpunktes Kreuzung unterstützen und ihn vor möglichen Risiken warnen.

Mehr Funktionalität durch neue Kommunikationstechnologien.

Bisherige Assistenzsysteme setzen zur Situationserfassung in erster Linie auf eine im Fahrzeug installierte Sensorik. Diese Technologien stoßen aber bei der Erfassung komplexer Situationen rasch an ihre Grenzen. Zusätzliche Informationen aus weiteren Quellen müssen generiert werden, um die Wahrnehmung der Verkehrssituation zu verbessern. Kommunikationssysteme auf Basis digitaler, drahtloser Datenübertragung ermöglichen die Entwicklung neuer, leistungsfähiger Assistenzsysteme mit einem entsprechend größeren Funktionsspektrum. Die zusätzlichen Daten können unter dieser Voraussetzung beispielsweise von Lichtsignalanlagen oder auch von anderen Fahrzeugen gesendet werden. Ampelannäherungsassistenz, Rotlichtüberfahrenswarnung und Querverkehrsassistenz sind nur einige Beispiele für mögliche Anwendungen.

WLAN-basierte Kommunikationssysteme ermöglichen den ständigen Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen und Einrichtungen der Verkehrsinfrastruktur sowie zwischen Fahrzeugen untereinander. Dadurch lassen sich Verkehrssituationen flexibel und mit hoher Genauigkeit erfassen. So können kritische Situationen erkannt und die Verkehrsteilnehmer rechtzeitig gewarnt werden.

Komplexe Anforderungen an Komponenten und Datenverarbeitung.

Ein geeignetes Kommunikationssystem muss so konzipiert sein, dass alle betroffenen Verkehrsteilnehmer und Verkehrsinfrastruktureinrichtungen die notwendigen Informationen korrekt, unverfälscht mit minimaler zeitlicher Verzögerung erhalten. Dabei müssen einerseits Informationen aus dem Fahrzeug wie zum Beispiel die genaue Position, der Abstand zur Kreuzung, die Geschwindigkeit, Beschleunigung und Verzögerung sowie ein etwaiger Richtungswechsel erfasst und ausgetauscht werden.

So werden zum Beispiel beim Heranfahren an eine Ampel Informationen darüber, wie sich die Signalphasen aller Ampeln einer Kreuzung entwickeln, per Funk von der Ampelsteuerung an die Fahrzeuge in Sendereichweite übermittelt. Im Gegenzug liefern die Fahrzeuge Informationen über ihre momentane Position und ihre Geschwindigkeit an die Ampelsteuerung. Diese Fahrzeuginformationen können auch als Grundlage für eine Querverkehrsassistenz dienen. Bei diesem System ist zur Vermeidung von Unfällen bereits in der Annäherungsphase ein Hinweis auf potenzielle Kollisionen sinnvoll. Deshalb müssen die ständig aktualisierten Daten über die Positionen der Fahrzeuge in hoher Auflösung übermittelt werden. Die technischen Voraussetzungen für eine praxisgerechte Verwirklichung derartiger Funktionen stehen den Entwicklern der BMW Group bereits zur Verfügung. Umfangreiche Tests in Fahrsimulatoren sowie mit Versuchsträgern, die mit entsprechenden Systemen ausgestattet sind, haben viel versprechende Ergebnisse geliefert.

Ampelassistenzen: Entscheidungshilfen für den Fahrer.

Im Rahmen des Entwicklungsprojekts PReVENT arbeiten Forscher der BMW Group unter anderem an einem Assistenzsystem, das den Fahrer beim Heranfahren an eine Ampel unterstützen und gleichzeitig die Missachtung roter Ampelsignale vermeiden soll. Beim Heranfahren an eine Grünlicht zeigende Ampel reagieren Fahrer recht unterschiedlich, weil nicht absehbar ist, wie lange die Grünphase noch dauern wird. Wissenschaftliche Untersuchungen haben ergeben, dass nur etwa ein Drittel aller Fahrer mit konstanter Geschwindigkeit an die Ampel heranfährt. Die übrigen beschleunigen oder verringern die Geschwindigkeit – ohne jedoch zu wissen, ob ihre Reaktion der Situation gerecht wird.

Vor allem unerfahrene und ungeübte Fahrer haben Schwierigkeiten zu entscheiden, ob sie die Kreuzung noch überqueren sollen oder besser abbremsen. Sie sind häufig verunsichert und provozieren im Extremfall sogar Auffahrunfälle durch plötzliches Abbremsen beim Umschalten der Ampel auf Gelb. Auch das Beschleunigen führt nicht immer zum Erfolg. Schaltet die Ampel unerwartet früh auf Gelb, muss umso schärfer abgebremst werden. Unnötiger Kraftstoffverbrauch und Unbehagen beim Fahrer sind die Folgen.

Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen und Ampel.

Bei dem von den Ingenieuren der BMW Group entwickelten System werden per Funk die aktuellen Ampeldaten wie die Länge und Entwicklung der Grün-, Gelb- und Rotphasen sowie die Lage der Haltelinie an die Fahrzeuge übertragen, die sich der Kreuzung nähern. Gleichzeitig ermitteln die Fahrzeuge Informationen über ihre Fahrtrichtung, die exakte Position in der Fahrspur, den Abstand zur Kreuzung, die Geschwindigkeit, Beschleunigung und Verzögerung sowie einen bevorstehenden Richtungswechsel.

Durch einen speziellen Algorithmus werden im Fahrzeug die ständig aktualisierten Daten verknüpft und eine individuelle Entscheidungshilfe für den Fahrer erstellt. Beim Heranfahren an eine Ampel wird die benötigte Zeit bis zum Erreichen der Kreuzung errechnet. Dabei wird abgeglichen, ob die Grünphase unter Beibehaltung der aktuellen Geschwindigkeit noch lang genug ist, um die Kreuzung sicher zu überqueren. Ist dies der Fall, erhält der Fahrer die Empfehlung, mit konstanter Geschwindigkeit auf die Kreuzung zuzufahren. Stellt das System aber fest, dass eine sichere Überfahrt nicht mehr gewährleistet ist, erhält der Fahrer den Rat, das Tempo zu reduzieren.

Je nach Konfiguration des Systems können Informationen und Warnungen beispielsweise in Form von Grafiken im optionalen Head-Up-Display (HUD) oder über akustische Signale übermittelt werden. In dem Versuchsträger auf Basis eines BMW der 5er Reihe wird während der Grünphase im HUD per Grafik eine grüne Ampel symbolisiert und die empfohlene Annäherungsgeschwindigkeit eingeblendet.

Gefahr in Verzug: Gelbe und rote Ampelphasen.

Auch bei Gelbphasen berücksichtigt das System aktuelle Parameter wie Geschwindigkeit und Restzeit und spricht bei Bedarf eine Warnung aus. Mit Hilfe eines Algorithmus wird über die aktuelle Geschwindigkeit der letztmögliche Zeitpunkt für eine Warnung ermittelt. Je nach Fahrgeschwindigkeit wird die Warnung spätestens bei einer Distanz zwischen 30 und 50 Metern vor der Haltelinie erteilt. So bleibt genug Zeit für ein angemessenes Verzögerungsmanöver.

Steuert der Fahrer auf eine bereits auf Rotlicht geschaltete Ampel zu ohne zu reagieren, wird er über einen optischen Warnhinweis zum Bremsen aufgefordert. Diese Warnung erfolgt möglichst spät, um unnötige Meldungen zu vermeiden, muss aber gleichzeitig früh genug ausgegeben werden, damit der Wagen noch rechtzeitig zum Stehen kommen kann. Für den Fall, dass der Fahrer auf die Warnung nicht reagiert, ist denkbar, ihn mit einem deutlicheren Warnhinweis zu einer Notbremsung aufzufordern. Laborversuche haben gezeigt, dass eine rechtzeitige Warnung ausreicht, um kritische Situationen zu entschärfen – eine automatische Bremsung durch das Assistenzsystem erscheint den Forschern aufgrund dieser Erkenntnisse nicht erforderlich. Die Kontrolle über das Fahrzeug verbleibt vollständig auf Seiten des Fahrers. Somit wird er auch von diesem System nicht aus seiner Verantwortung entlassen.

Mehr Verkehrssicherheit durch rege Kommunikation.

Die Forscher der BMW Group haben eine Vielzahl an Szenarien durchgespielt, um den Einfluss von Ampel-Assistenzsystemen auf die Verkehrssicherheit zu verdeutlichen. Darüber hinaus haben sie auch die Kommunikation von Fahrzeugen untereinander berücksichtigt. Mit einem entsprechenden System könnte beispielsweise die Wahrnehmung von Motorrädern im Bereich von schwer einsehbaren Kreuzungen erleichtert werden. In diesem Fall wäre es hilfreich, den Autofahrer frühzeitig darüber zu informieren, dass sich von rechts oder links ein Motorrad der Kreuzung nähert. So wäre die Aufmerksamkeit des Autofahrers geweckt, noch bevor er das Zweirad sehen kann. Mit dieser Form der Kommunikation ist die Grundlage für eine umfassende Querverkehrsassistenz gelegt.

Nicht nur im Bereich von Kreuzungen könnte der Datentransfer von Fahrzeug zu Fahrzeug das frühzeitige und sichere Reagieren erleichtern. Konkrete Warnsignale wären auch dazu geeignet, Autofahrer beim Bewältigen von unübersichtlichen und potenziell gefährlichen Situationen auf Autobahnen zu unterstützen. Auch in diesem Fall geht es darum, eine Situation trotz eingeschränkter optischer Wahrnehmung möglichst frühzeitig zu erfassen. Wird beispielsweise ein Motorradfahrer zu einer Vollbremsung gezwungen, könnte dieses Manöver ein Warnsignal an nachfolgende Fahrzeuge auslösen. Gewarnt würden so auch jene Autofahrer, denen die Sicht auf das Motorrad verdeckt ist, weil zum gleichen Zeitpunkt ein Lkw vor ihnen die Fahrspur wechselt. Dank des per Funk übertragenen Signals wären auch sie umgehend darauf vorbereitet, ihre Geschwindigkeit anzupassen.

Die von den Entwicklern beschriebenen Szenarien zeigen eindrucksvoll, wie groß das Potenzial einer Kommunikationstechnik für Fahrzeuge und Verkehrsinfrastruktur ist. Vor allem die besonders unfallträchtigen Situationen des Alltagsverkehrs könnten erheblich entschärft werden. Der Datentransfer könnte die optische Wahrnehmung der Verkehrsteilnehmer sinnvoll ergänzen und so zu einem erheblichen Sicherheitsgewinn führen.
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Viele Grüße Hermann

"Nur wer für den Augenblick lebt, lebt für die Zukunft"Heinrich von Kleist
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