Was ist ADAS?

ADAS steht für Advanced Driver Assistance System (fortschrittliches Fahrerassistenzsystem) und ist eine Reihe integrierter zusammenwirkender Technologien, die Fahrer*innen dabei helfen, ihre Fahrzeuge sicherer zu betreiben. Laut einer Studie der National Highway Traffic Safety Administration sind etwa 94 % der schweren Autounfälle auf menschliches Versagen zurückzuführen. ADAS wurde entwickelt, um Verkehrsunfälle zu reduzieren, indem automatische Erkennungs-, Navigations- und Vermeidungsfunktionen in Personen- und Nutzfahrzeuge eingebaut werden.

Der Hauptzweck von ADAS-Software ist die Sicherheit. Durch die Verbesserung der Wahrnehmung eines Fahrzeugs für seine Umgebung und die Fähigkeit, innerhalb von Millisekunden angemessen zu reagieren, verleihen diese Systeme Autos eine Art Superkraft, um Gefahren zu vermeiden. Bei ADAS arbeiten Sensoren wie Lidar, Radar und Kameras zusammen, um Funktionen wie die Fußgängererkennung und den Spurhalteassistenten mit Informationen zu versorgen. Darüber hinaus reduziert ADAS die Arbeitsbelastung und den Stress der Fahrer*innen, verbessert den Komfort und die Bequemlichkeit und erleichtert den Übergang zum vollständig autonomen Fahren.

ADAS befindet sich auf Level 2 und Level 2+ im Spektrum des autonomen Fahrens.  Je höher das Autonomielevel, desto größer ist der Anteil der maschinellen und desto geringer der Anteil der menschlichen Steuerung. Heute helfen uns ADAS-Technologien dabei, das Level 5 (vollständig autonomes Fahren) zu erreichen, indem sie die Fahrer*innen an die Vorstellung gewöhnen, dass die Technologie letztendlich in der Lage sein wird, alle Aspekte der Fahrzeugsteuerung zu bewältigen, ohne dass ein*e Fahrer*in benötigt wird. 

Hinweis: Der Unterschied zwischen den Autonomiestufen L2 und L2+ besteht darin, dass L2+ zusätzliche Funktionen umfasst, die für eine höhere Automatisierungsstufe sorgen (z. B. automatisierter Spurwechsel), wobei die Fahrer*innen jedoch weiterhin die volle Kontrolle behalten. 

ADAS umfasst eine Reihe von Funktionen, von einfachen Assistenten bis hin zu fortschrittlichen Automatisierungen. Dazu gehören:

Adaptive Geschwindigkeitsregelung (Adaptive Cruise Control, ACC): Hilft den Fahrer*innen dabei, einen sicheren Abstand einzuhalten, indem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Verhältnis zum vorausfahrenden Fahrzeug angepasst wird.

Adaptives Fernlicht (Adaptive Driving Beam Headlights, ADB): Wechselt von Fern- auf Abblendlicht oder verschiebt den Fokus in die richtige Richtung, um die momentan für das Fahrzeug erforderliche Außenbeleuchtung zu erfüllen.

Automatische Notbremsfunktion (Automatic Emergency Braking, AEB): Betätigt die Bremsen, wenn eine Kollision zu erwarten ist.

Totwinkelerkennung (Blind Spot Detection, BSD): Signalisiert den Fahrer*innen, wenn sich ein anderes Fahrzeug seitlich neben ihrem Fahrzeug außerhalb des Sichtfelds befindet. Besonders hilfreich bei Spurwechseln.

Querverkehrswarnung (Cross-Traffic Alert, CTA): Reduziert das Risiko von Kollisionen, indem die Fahrer*innen beim Rückwärtsfahren vor herannahenden Fahrzeugen gewarnt werden.

Müdigkeitserkennung: Trägt zur Vermeidung von Unfällen bei, indem die Fahrer*innen überwacht und gewarnt werden, wenn Anzeichen von Ermüdung festgestellt werden.

Einparkassistent: Unterstützt die Fahrer*innen beim Längs- oder Querparken, indem die Parklücke und die umliegenden Hindernisse erkannt und dann das Einparkmanöver automatisch ausgeführt wird.

Verkehrszeichenerkennung: Diese Funktion verwendet häufig ein Head-Up-Display für den/die Fahrer*in und kann Geschwindigkeitsbegrenzungen und andere Verkehrszeichen erkennen, um die Fahrer*innen auf dem Laufenden zu halten.

ADAS besteht aus mehreren Einzelkomponenten, die zusammen die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort verbessern. Mittels der Echtzeitinformationen der einzelnen Komponenten kann ADAS die Umgebung wahrnehmen, eine Aktion planen und die mechanischen Elemente des Fahrzeugs steuern, um die Aktion auszuführen.

Sensoren: Dazu gehören alle Komponenten, die Informationen erfassen, wie Kameras, Radar, Lidar sowie Ultraschall- und Infrarotsensoren. Diese Sensoren können Entfernung, Geschwindigkeit und Temperatur anderer Objekte erkennen und visuelle Informationen zur Interpretation von Schildern und Straßenmarkierungen erfassen.

Chips und Prozessoren: Integrierte Schaltkreise im gesamten System steuern Sensorschnittstellen und Datenverarbeitung, um die Kommunikation zwischen den Komponenten zu ermöglichen.

Steuereinheit: Die Steuereinheit koordiniert die Daten mit Hilfe von Embedded Software, um Entscheidungen zu treffen und Befehle an die mechanischen Systeme des Fahrzeugs zu senden.

Aktoren: Wenn die Steuereinheit über das Verhalten des Fahrzeugs entscheidet, wandeln die Aktoren die elektronischen Signale in physische Aktionen um. Dazu gehören Aktoren für Servolenkung, Bremsen und Gaspedal.

Abgesehen von der extremen Komplexität der Integration verschiedener Technologien gibt es noch weitere Herausforderungen, die das Design und die Entwicklung von ADAS einzigartig machen. Zunächst erfordert ADAS Echtzeitreaktionen bei gleichzeitiger Anpassung an dynamische Bedingungen. Darüber hinaus ermöglicht ADAS eine Mensch-Maschine-Interaktion, wobei eine intuitive Kommunikation unerlässlich ist, um Verwirrungen zu vermeiden und eine benutzerfreundliche Bedienung zu gewährleisten. Außerdem unterliegt ADAS komplexen Vorschriften, wie ISO 26262, einer internationalen FuSa-Norm (funktionale Sicherheit), die für alle elektrischen und elektronischen Fahrzeugsysteme gilt. 

Die Entwicklung eines fortschrittlichen Fahrerassistenzsystems (ADAS) ist ein mehrstufiger Prozess, der Forschung, Design und Tests umfasst.

1. Forschung: Ideen für neue ADAS-Funktionen (oder Verbesserungen an bestehenden Funktionen) werden vor dem Hintergrund neuer Technologien, sich ändernder gesetzlicher Anforderungen, Herstellerangaben und Benutzertrends überprüft. 
2. Design: Sensorauswahl und -platzierung, Software- und Hardwarekomponenten sowie die Mensch-Maschine-Schnittstelle fließen in die Ideenfindung ein, aus der die Spezifikationen für die Implementierung erwachsen.
3. Tests, Verifizierung und Validierung: Alle Komponenten des Systems werden sowohl einzeln als auch als System geprüft, um sicherzustellen, dass die ADAS-Funktion ihre Sicherheits- und Leistungsanforderungen in realen Szenarien erfüllt. 

Während der Design- und Testphasen verlassen sich die Techniker*innen auf Simulationssoftware, um Optionen auszuloten und zu überprüfen, ob ein Design den gesetzlichen Anforderungen entspricht, bevor ein physischer Prototyp gebaut wird. Diese Software ermöglicht es, die komplexe interne Koordination der multidisziplinären Technologien und Mechanik innerhalb des ADAS-Systems vorherzusagen und zu validieren, die ansonsten für die Techniker*innen unsichtbar wäre.

Darüber hinaus kann durch die Simulation die Erprobung von Fahrzeugen auf der Straße über Tausende von Kilometern ersetzt werden. Mit diesen virtuellen Modellen können Techniker*innen Millionen von Szenarien auswerten, darunter auch unvorhergesehene kritische Grenzfälle, bei denen reale Fahrtests zu gefährlich, zu teuer oder zu zeitaufwändig wären.  Virtuelle Tests mittels Simulation sind der einzig gangbare Weg, um die Entwicklung fortschrittlicher ADAS-Systeme, die die Vorschriften einhalten, zu beschleunigen und gleichzeitig das Vertrauen und die Akzeptanz der Verbraucher*innen zu gewinnen.  

Die Zukunft von ADAS wird stark davon abhängen, ob es gelingt, die wichtigsten Herausforderungen zu meistern. Unvorhergesehene Fahrszenarien (wie extreme Wetterbedingungen), die Einhaltung gesetzlicher Normen, Cybersicherheitsrisiken und die Schulung der Fahrer*innen sind einige der Hürden, die die Entwicklung von ADAS erschweren. Da sich diese Systeme jedoch in den Bereichen Erkennung, Wahrnehmung und Ausführung immer weiter verbessern, werden sie den Weg zur Produktion vollständig autonomer Fahrzeuge ebnen.

Um das Autonomielevel 5 zu erreichen, müssen bestehende Funktionen verbessert und Sensorfusionstechniken integriert werden. Außerdem sind ein größeres Vertrauen in die KI-gestützte Entscheidungsfindung und robuste Kommunikationsfähigkeiten wie Vehicle-to-Everything (V2X) erforderlich. Durch die Zusammenarbeit von Techniker*innen, Automobilherstellern, Technologieentwickler*innen und Fahrer*innen wird ADAS die Sicherheit im Straßenverkehr und das Fahrerlebnis insgesamt weiter verbessern, bis der Traum vom vollständig autonomen Fahren Wirklichkeit wird. 

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