– Fahrzeug-Plattform: Ford Fusion (Mondeo) Hybrid

– Wesentlich verbesserte Rechenleistung, die elektrischen
Steuerungen sind deutlich näher an der Serienreife und die
Sensor-Technologie ermöglicht dem Auto eine noch bessere „Sicht“
auf die Umgebung

– Die neue Fahrzeug-Generation kommt mit zwei statt vier
LiDAR-Sensoren aus

– Autonome Ford-Fahrzeuge werden ab 2021 in Großserie produziert

– Link auf ein YouTube-Video zum Thema:
https://youtu.be/6QJeaK7U87o

Ford hat dieser Tage in den USA die nächste Generation von
Forschungsträgern für autonomes Fahren vorgestellt. Als
Basis-Fahrzeug (Plattform) dient dabei erneut der Ford Fusion
(Mondeo) Hybrid. Die Rechenleistung dieser Fahrzeuge wurde durch
modernste Computer-Hardware jedoch wesentlich verbessert, die
elektrischen Steuerungen sind deutlich näher an der Serienreife und
die Sensor-Technologie mitsamt den Platzierungen der Sensoren
ermöglicht den Autos eine noch bessere „Sicht“ auf die Umgebung. Die
neuen LiDAR-Sensoren (Light Detection And Ranging) sind zum einen
noch schlanker ausgeführt, zum anderen erfassen sie einen noch
exakteren Zielbereich. Auf diese Weise kommt die neue
Fahrzeug-Generation mit zwei statt vier Sensoren aus – die aber
genauso viele Daten liefern. Ford hatte vor drei Jahren die ersten
autonom fahrenden Ford Fusion Hybrid-Forschungsfahrzeuge vorgestellt
– alles, was der Konzern seitdem gelernt hat, floss in die jüngste
Fahrzeug-Generation ein.

Ein autonom fahrendes Auto besteht prinzipiell aus zwei
Grundelementen: der Fahrzeug-Plattform, die auf einem Serienmodell
von Ford basiert, und dem virtuellen Fahrersystem. Beide Elemente
erreichen nun eine weitere Evolutionsstufe. Besonders die Entwicklung
und die Tests des virtuellen Fahrersystems haben durch die erweiterte
Sensor- und Rechenleistung einen großen Sprung gemacht.

Was ist ein virtuelles Fahrersystem?

Ford versteht unter einem „virtuellem Fahrersystem“ ein Fahrzeug
der Autonomiestufe 4 auf der sechsstufigen Skala der Society of
Automotive Engineers (SAE). Es benötigt keinen Fahrer, folglich muss
das Auto alle Steuersysteme ebenso gut bedienen können wie der
Mensch. Das virtuelle Ford-Fahrersystem ist auf diese hohe
Autonomiestufe ausgelegt und umfasst:

– Sensoren – LiDAR, Kameras und Radar
– Algorithmen für die Lokalisation und Routen-/Streckenplanung
– Computerbasierte Bild-Auswertung und maschinelles Lernen
– Hochdetaillierte 3D-Karten
– Hohe Computer- und Elektronikleistung für die praktische
Umsetzung

Hybrid-Ansatz von Ford: Wie das virtuelle Fahrersystem seine
Umgebung wahrnimmt

Die Aufgabe lautet, ein robustes virtuelles Fahrersystem zu
entwickeln, das genauso zuverlässig Entscheidungen trifft und sie
umgehend ausführt, wie der Fahrer selbst und andere
Verkehrsteilnehmer. Ford realisiert das mit einem Ansatz, der den
autonomen Autos hilft, genauso zu sehen, zu denken und zu handeln wie
ein Mensch – und in manchen Fällen sogar besser. Auf Basis der
heutigen Technologien und gestützt auf Annahmen über künftige
Möglichkeiten arbeiten die Ford-Ingenieure an zwei Methoden, mit
denen das virtuelle Fahrersystem eines autonomen Fahrzeugs seine
Umgebung wahrnimmt: vermittelte Wahrnehmung und direkte Wahrnehmung.

– Die vermittelte Wahrnehmung erfordert das Erzeugen
hochauflösender 3D-Karten der Umgebung, in der das autonome Auto
fahren soll. Dieses Kartenmaterial umfasst alles, was das
virtuelle Fahrersystem über die Straßen weiß, bevor das Auto
überhaupt startet – etwa die genaue Position von Ampeln,
Stoppschildern, Fußgängerüberwegen und anderen statischen
Merkmalen. Nach dem Losfahren nutzt das virtuelle Fahrersystem
dann sein LiDAR, bei dem Radarsensoren und Kameras
kontinuierlich das Umfeld des Autos erfassen und es mit den
Informationen der 3D-Karte vergleichen – daher die Bezeichnung
„vermitteln“. So kann das System die Position des Fahrzeugs auf
der Straße sehr genau lokalisieren sowie erkennen und verstehen,
was rund um das Auto auf der Straße vorgeht. Zudem umfasst die
vermittelte Wahrnehmung ein System, in dem die Verkehrsregeln
hinterlegt sind. So kann das System das Fahrzeug auf alle Ge-
und Verbote vorbereiten.

– Die direkte Wahrnehmung ergänzt die vermittelte Wahrnehmung. Sie
nutzt die Sensoren, um die Position des Fahrzeugs auf der Straße
zu „sehen“ und dynamische Elemente – wie Fußgänger, Radfahrer
oder andere Autos – zu erkennen. Die Sensoren können sogar
helfen, Gesten zu interpretieren, etwa wenn ein Polizist den
Verkehr mit Handzeichen regelt. Selbstverständlich erfordert die
direkte Wahrnehmung noch bessere Software und eine noch höhere
Rechenleistung, denn sie muss beispielweise die dynamischen
Verkehrsteilnehmer klassifizieren und vorausberechnen, wie
schnell und wohin sich ein Fußgänger oder Radfahrer bewegt.

Dieser Hybrid-Ansatz, der vermittelte und direkte Wahrnehmung
zusammenführt, versetzt das virtuelle Fahrersystem in die Lage, ein
Fahrzeug genauso gut zu steuern wie ein Mensch oder möglicherweise
sogar besser.

Wie sich ein von Menschen gelenktes Auto in ein voll autonomes
verwandelt

Wie verwandelt sich ein serienmäßiger, von Menschen gelenkter Ford
Fusion Hybrid in ein voll autonomes Fahrzeug? Zur Beantwortung dieser
Frage unterteilt Ford die Herausforderungen des virtuellen Fahrens
schematisch in drei Kategorien: das Wahrnehmen der Umgebung, das
Treffen von Entscheidungen auf Basis dieser Wahrnehmungen sowie das
Bedienen des Fahrzeugs.

Das Wahrnehmen der Umgebung

Rein äußerlich unterscheidet sich die jüngste Generation des
autonomen Ford Fusion Hybrid-Forschungsfahrzeugs vor allem durch die
zahlreichen Sensoren von einem herkömmlichen Ford Fusion Hybrid.
Diese Sensoren sind im Grunde die Augen und Ohren des Autos, die das
autonome Fahren überhaupt erst ermöglichen.

– An den A-Säulen befinden sich zwei LiDAR-Sensoren jeweils von
der Größe eines Eishockey-Pucks. Jeder dieser Laser erzeugt
Millionen sogenannter LiDAR-Strahlen, die das Fahrzeug in Form
eines Gitters umgeben und somit eine 360-Grad-Rundumsicht
ermöglichen. Diese Sensoren der neuesten Generation scannen eine
Fläche, die ungefähr der Größe von zwei Fußballfeldern
entspricht – und zwar jeweils in alle Richtungen rund um das
Fahrzeug. Mithilfe der hochauflösenden LiDAR-Technologie kann
das System nicht nur genau erkennen, wo sich ein Objekt
befindet, sondern auch, wie groß es ist und welche Form es hat.

– Zusätzlich verfügen die Entwicklungsträger von Ford über drei
Kameras, die in einer Art Dachreling platziert sind. Hinzu kommt
eine weitere an der Windschutzscheibe, die das Geschehen vor dem
Auto analysiert. Durch das Zusammenspiel dieser Kameras erkennt
das autonom fahrende Fahrzeug sowohl Objekte als auch Personen
und registriert zudem, ob eine Ampel gerade rot oder grün ist.

– Das System funktioniert in Kombination mit Radarsensoren für den
Kurz- und Fernbereich. Diese zusätzlichen „Augen“ scannen
ebenfalls die Fahrzeugumgebung und ermöglichen selbst bei
starkem Regen, Nebel oder heftigem Schneetreiben
vorausschauendes und sicheres Fahren. Ein weiterer wichtiger
Vorteil: Die Radarsensoren lassen wichtige Rückschlüsse darauf
zu, wie sich andere Objekte in Relation zum Fahrzeug bewegen.

Die von allen drei Systemen – LiDAR, Kameras und Radarsensoren –
ermittelten Daten werden an das „Gehirn“ des autonom fahrenden Autos
übermittelt. Auf Basis dieser Technologie sowie weiterer Computer
Vision-Prozesse entsteht eine virtuelle 3D-Karte zur digitalen
Darstellung der Fahrzeugumgebung.

Das Treffen von Entscheidungen auf Basis dieser Wahrnehmungen

Ein autonomes Auto muss während der Fahrt zahlreiche Faktoren
berücksichtigen. Wer oder was befindet sich in der direkten Umgebung?
Wie verhalten sich andere Verkehrsteilnehmer? Wie ist der
Streckenverlauf? Welches ist die beste Route? Hinzu kommt: Beim
Einfädeln in eine andere Fahrspur muss das System erkennen, ob der
Verkehr dort schneller oder langsamer fließt – es das eigene Auto
also beschleunigen oder abbremsen muss – und wie sich diese
Entscheidungen auf andere Fahrzeuge auswirken.

Das „Gehirn“ des autonomen Ford Fusion Hybrid-Testträgers befindet
sich im Kofferraum. Der hochmoderne Computer wartet mit der
Rechenleistung mehrerer High-End-PCs auf und verarbeitet pro Stunde
eine Datenmenge von einem Terabyte – das entspricht 1.000 Gigabyte.
Zum Vergleich: Dies ist mehr als das mobile Datenaufkommen, das ein
durchschnittlicher Smartphone-Nutzer innerhalb von 45 Jahren anhäuft.

Wirklich zum Leben erweckt wird das System jedoch erst durch die
virtuelle, von Ford selbst entwickelte Fahrer-Software. Die
Algorithmen, die die Ingenieure von Ford entwickelten, erzeugen pro
Sekunde Millionen von Daten und sorgen dafür, dass das autonom
fahrende Auto richtig reagiert.

Die Steuerung des Fahrzeugs

Ein autonom fahrendes Auto funktioniert in vielen Bereichen wie
der menschliche Körper: Genau wie das menschliche Gehirn den Muskeln
in Händen und Füßen befiehlt, was zu tun ist, werden im Ford Fusion
Hybrid-Testträger die vom Hochleistungsrechner getroffenen
Entscheidungen über ein komplexes Netzwerk aus elektrischen Signalen
an die jeweiligen Fahrzeugsysteme übermittelt. Für diese speziellen
Anforderungen optimierte Ford die Software und, wo nötig, auch die
Hardware des Ford Fusion Hybrid. So können die für autonomes Fahren
erforderlichen elektrischen Steuersignale an Lenkung, Bremse, Gas und
Getriebe übermittelt werden. Dies erfordert – ganz ähnlich wie beim
menschlichen Nervensystem – ein perfektes Zusammenspiel des
hochkomplexen Gesamtsystems.

Diese zusätzlichen Funktionen benötigen natürlich mehr Strom als
die Systeme eines herkömmlichen Fahrzeugs. Ein Auto mit
konventionellem Verbrennungsmotor kann gar nicht die Menge an
elektrischer Energie erzeugen, die nötig ist, um alle Komponenten
eines autonom fahrenden Fahrzeugs zu steuern. Daher „zapfen“ die
Ford-Ingenieure das Hochvolt-Batteriesystem des Ford Fusion Hybrid
an. Und selbst die in den leistungsfähigen Akkus gespeicherte
Energiemenge reicht für diese Zwecke nicht aus. Daher wird die
nächste Generation der autonom fahrenden Ford-Testträger zusätzlich
einen integrierten Stromgenerator an Bord haben.

Autonome Ford-Fahrzeuge werden ab 2021 in Großserie produziert

Mit diesen fortschrittlichen Testträgern auf Basis des Ford Fusion
Hybrid gelingt dem Ford-Konzern ein weiterer wichtiger Meilenstein
bei der Entwicklung eines voll autonomen Fahrzeugs, das ab 2021 für
Anbieter digitaler Mobilitätsdienstleistungen wie Ride Sharing und
Ride Hailing in Großserie produziert werden soll. Derzeit verfügen
die Forschungsautos noch über konventionelle Lenkräder sowie über
Pedale. Künftige Ride Sharing-Serienmodelle von Ford werden ohne
Lenkrad und Pedale auskommen.

Bis zur Serienreife sind jedoch noch zahlreiche Herausforderungen
zu meistern. Ford wird in diesem Zusammenhang seine autonome
Fahrzeug-Testflotte in den USA im kommenden Jahr (2017) verdreifachen
– von derzeit 30 auf etwa 90 selbst fahrende Fusion Hybrid-Modelle
für Straßentests in Kalifornien, Arizona und Michigan, die auch bei
winterlichen Bedingungen stattfinden sollen. Darüber hinaus hat Ford
angekündigt, in Europa den Erprobungsbetrieb mit autonom fahrenden
Autos ebenfalls im kommenden Jahr aufnehmen zu wollen.

Link auf Video

Über den nachfolgenden Link ist ein YouTube-Video zum Thema
abrufbar: https://youtu.be/6QJeaK7U87o

Ford-Werke GmbH

Die Ford-Werke GmbH ist ein deutsches Automobilunternehmen mit
Sitz in Köln. Das Unternehmen beschäftigt an den Standorten Köln und
Saarlouis mehr als 24.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Seit der
Gründung des Unternehmens im Jahr 1925 wurden mehr als 40 Millionen
Fahrzeuge produziert. Für weitere Informationen zu den Produkten und
Dienstleistungen von Ford besuchen Sie bitte www.ford.de

Pressekontakt:
Isfried Hennen
Ford-Werke GmbH
Telefon: 0221/90-17518
ihennen1@ford.com

Original-Content von: Ford-Werke GmbH, übermittelt durch news aktuell

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