AUTOMATISCHES FAHREN IM VW-KONZERN (TU WIEN UND ÖAMTC, ) PROF. DR.-ING. THOMAS FORM LEITER ELEKTRONIK- UND FAHRZEUGFORSCHUNG

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1 AUTOMATISCHES FAHREN IM VW-KONZERN (TU WIEN UND ÖAMTC, ) PROF. DR.-ING. THOMAS FORM LEITER ELEKTRONIK- UND FAHRZEUGFORSCHUNG

2 MOTIVATION AUTOMATISCHES FAHREN 1 Erhöhte Sicherheit 2 Umweltfreundliches Fahren Automatisches Fahren 3 Erhöhter Komfort 4 Effiziente Nutzung von Infrastruktur 2

3 SICHERHEIT AUTOMATISCHES FAHREN AUF AUTOBAHNEN/LANDSTRAßEN KANN 1/3 ALLER GETÖTETEN VERMEIDEN PKW motorisierte Zweiräder Fahrräder Fußgänger Landstraße Autobahn Innerorts GETÖTETE BEI STRAßENVERKEHRSUNFÄLLEN NACH BETEILIGUNGSART UND UNFALLORT DEUTSCHLAND 2013 QUELLE: STATISTISCHES BUNDESAMT, WIESBADEN

4 HISTORIE DES AUTOMATISCHEN FAHRENS BEI VOLKSWAGEN Stanley Junior PAUL (2005) (2007) (2007) icar HAVEit et Follow me! (2007) (2011) (2011) Race-Pilot (Bobby) Auto-Pilot (Jack) V-Charge (2014) (2015) (2015) 4

5 HYPE CYCLE AUFMERKSAMKEIT Gipfel der überzogenen Erwartungen Plateau der Produktivität Heute? Pfad der Erleuchtung Technologischer Auslöser Tal der Enttäuschungen ZEIT 5

6 AUTOPILOT

7 TECHNOLOGIE HEUTE x Laser-scanner 4x Mid-range-radar 4x Top View 2x Long-range-radar 1x 3D-video-camera 4x Ultrasonic 1x Stock GPS 2x Short Range Radar

8 AUTO-PILOT ÖFFENTLICHKEITSWIRKSAME FAHRDEMONSTRATION 1. Demonstration der Technologie zum pilotierten Fahren unter Realbedingungen Gesamtstrecke: ca. 560 Meilen (ca. 900 km). Davon ca. 93% automatisch befahrbar Erstmalig saßen 5 Journalisten auf dem Fahrersitz 2. Evolutionäre Weiterentwicklung des Staupilot (gezeigt auf CES 2015) 3. Darstellung eines voll-integrierten Human Machine Interface (HMI) Las Vegas / / 16:00 San Francisco / / 11:00 Bakersfield / / 7:00 Highway-Pilot Autobahn-Pilot Interstate I5 / / 15:00 CA NV / / 12:00 8

9 AUTO-PILOT ÖFFENTLICHKEITSWIRKSAME FAHRDEMONSTRATION 9

10 CAN / FLEXRAY / ETHERNET / Gateway v [m/s] SYSTEMARCHITEKTUR Sensoren DDS² Daten-Fusion & Umgebungsmodell Funktion Fahrzeug Aktorik Object Fusion Map Mission Planning Lat./ Long control Fahrzeug Drivable Area Localization Maneuver planning Maneuver interface Road Fusion Road Graph Trajectory planning Status interfaces Ego Module EXLAP 1 1 EXLAP: Extensible Lightweight Asynchronous Protocol 2 DDS: Data Declaration System 10

11 TECHNOLOGIEZIEL SEHEN WIE EIN (AUFMERKSAMER) MENSCH Longrangeradar Nachtsicht Mid-rangeradar Ultraschall Laserscanner Long-rangeradar Ultraschall Nachtsicht Topview Top View Midrangeradar 3D-video-camera 3Dvideocamera Laserscanner Die Weiterentwicklung von automotive kompatiblen Sensoren (Funktion, Performance) ermöglicht eine dreidimensionale 360 Wahrnehmung des Umfelds. Car2x 11

12 OBJEKTFUSION Mono Camera Radar Laser Ausnutzen der spezifischen Erfassungskapazitäten der jeweiligen Sensoren Ziel: Konsistente Modellierung der dynamischen Objekte in der Fahrumgebung Objektfusion 12

13 EVOLUTION DIGITALE KARTEN Navigation Fahrerassistenz Automatisiertes Fahren Anforderungen Zeit» Komplexität» Stand heute Inhalt Straßenkarte ADAS Attribute Detailiertes Spurmodell Aktualität jährlich / quartalsweise monatlich / täglich täglich / minütlich Zuverlässigkeit niedrig mittel hoch 13

14 ÜBERSICHT DER HOCHGENAUEN KARTE Standardkarte nach Navigation Data Standard (NDS) Detaillierte Karte nach Detailed Lane Model (DLM) 14

15 KARTENANSÄTZE FÜR LOKALISIERUNG Close-to-Production Detailed Lane Model High Density Feature Maps (e.g. point clouds) Map: Google Silicon Valley Las Vegas map for highways: ~ 8 kb / 1 km Map for urban areas: ~ 50 kb / 1 km Google San Francisco Bay Area map: ~ 6 Terabyte / 18,000 km² Daimler Bertha-Benz route map: ~ 1 Gigabyte / 1 km 15

16 WEITERE EVOLUTIONSSTUFEN - AUTOMATISCHES FAHREN Aktuell im Fokus Fahren unter normalen Verkehrsbedingungen Weitere Themenfelder Fahren bei schlechter Witterung und in komplexen, unerwarteten Situationen Erkennen von Systemgrenzen, Absicherung und Freigabe Autobahn Landstraße Witterungseinflüsse Straßenglätte (z.b. Schnee, Eis, Schlechte Sicht Nebel, Starkregen, Systemgrenzen erkennen Redundante, robuste Umfeldwahrnehmung Reibwertprognose Sichtweitenmessung Stadt Komplexer Verkehr Wahrnehmung komplexer Umgebungen Szenenverständnis Sicherheitsmaßnahmen Unerwartete Ereignisse Absicherung und Freigabe Erweiterte Simulation für Test und Freigabe Fail-Operational Grundfunktion Erweiterte Funktion Karte, HMI und Interieur Absichern der Funktionen 16

17 RACE-PILOT: DTM SHOWCASE 2014 FAHRERLOSE FAHRT IM GRENZBEREICH Szenario, Randbedingungen und Risiken Fahrerlose Fahrt auf einer Rennstrecke mit einem Audi RS7 (funküberwacht) Primäre Ortung erfolgt über D-GPS gestützte Inertialplattform; Backup-Lokalisierung mit Karte und Kameras Funkverbindung muss absolut stabil und störungsfrei sein Funktionale Sicherheit bei Livepräsentation muss hundertprozentig gewährleistet sein Showcase Demonstration der Fähigkeiten der Auto-Pilot Architektur im Rennstreckenumfeld Hochdynamische Fahrt als spektakulärer Showcase im Rahmen des DTM- Abschlussrennens Erstpräsentation eines fahrerlosen Fahrzeugs im Grenzbereich vor Presse und Publikum Kooperation von Forschung (Regler, Ortung), Audi (Orga, Fahrzeuge) und ERL (Bahnplaner) ca Zuschauer bei Live-Demo, ca. 30 Mio. clicks RS7 concept 17

18 RACE-PILOT: ZENTRALE SYSTEMKOMPONENTEN 18

19 TECHNISCHE HERAUSFORDERUNGEN WIE GUT IST GUT GENUG? FÖRDERPROJEKT PEGASUS UNTER DER SCHIRMHERRSCHAFT DES VDA Kernfragen: Welche funktionale Leistungsfähigkeit müssen automatische Fahrfunktionen aufweisen? Wie kann die Vollständigkeit der relevanten Testfälle sichergestellt werden? Welche Testfälle können in der Simulation geprüft werden, welcher auf der Straße? Welche Gütekriterien, Werkzeuge, Methoden u. Prozesse sind erforderlich? Wie gut muss ein automatisches Fahrzeug fahren? Population Ø? % Autopilot? Schlecht Fahrkönnen Sehr gut 19

20 RECHTLICHE ASPEKTE BUNDESREGIERUNG UND INTERNATIONALE GREMIEN MÜSSEN UNS UNTERSTÜTZEN, DIE RECHTLICHEN RAHMENBEDINGUNGEN FÜR AUTOMATISCHES FAHREN ZU SCHAFFEN. International National Verhaltensrecht Zulassungsrecht Art.8 (1) Wiener Übereinkommen von 1968 Jedes Fahrzeug muss einen Führer haben. Art.13 (1) Jeder Fahrzeugführer muss unter allen Umständen sein Fahrzeug beherrschen, ECE R-79 Lenkanlagen - Unterstützende Lenkfunktionen bei allen Geschw. - Automatische Lenkfunktionen nur bis 10 km/h ECE R-48 Lichttechnische Einrichtungen - Autom. Blinken nicht geregelt ( kein Problem) - Autom. Notblinken nur nach Notbremsung / Unfall StVO* Dauerhaftes Abwenden von der Fahraufgabe ist aktuell nicht im Einklang mit Verhaltensrecht in Deutschland. Gilt auch für andere Staaten. Auch für solche, die das WÜ nicht ratifiziert haben (z.b. USA). --- In Deutschland keine weiteren Änderungen über internationale Regelungen hinaus 20

21 Begrifflichkeiten des Automatischen Fahrens gem. VDA Serie Entwicklung Forschung n.a. LDW FCW LKA ACC Park Assistenz Stau Chauffeur Parkhaus Pilot Roboter Taxi Stufe 0 Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Fahrer Driver Only Teil Automatisiert Assistiert Hoch Automatisiert Voll Automatisiert Fahrerlos Automation Fahrer im Loop ja (zwingend) nein (optional) Nebentätigkeiten keine (verboten) bestimmte alle (inkl. schlafen) Risiko min. Manöver keines evtl. immer (zwingend) Finale Rückfallebene Fahrer Automation Von Start bis Ziel nein (spezifische Situation und/oder bestimmte Zeit) ja 21

22 HANDLUNGSBEDARF FÜR DIE SERIENEINFÜHRUNG DES AUTOMATISIERTEN FAHRENS IN DEUTSCHLAND Wiener Übereinkommen von 1968 (WÜ) Aktuelle Situation Änderungsvorschlag u.a. von Deutschland in die WP.1* eingebracht. Änderung tritt zum in Kraft Interpretation von WP.1 und Industrie: Änderung des WÜ ermöglicht hochautomatisierte Fahrfunktionen inkl. bordeigener Nebentätigkeiten** (L3), fahrerlose Roboter-Taxis (L4+) dagegen nicht. Keine klare deutsche Position, welche Automationsstufen durch diese Änderung abgedeckt sind. Neuer Änderungsvorschlag zur Ermöglichung von L4 Systemen von Belgien und Schweden eingebracht. Nächste Schritte Erarbeitung einer Ressort übergreifen-den Position Deutschlands durch das BMVI zur Ermöglichung hochautomatisierten Fahrens inkl. bordeigener Nebentätigkeiten. Bewertung, ob die nationalen StVO s und Driver Distraction Guidelines angepasst werden müssen. Verfolgung weiterer Aktivitäten zur Ermöglichung von fahrerlosem Fahren (L4+) in der WP.1 durch aktive Mitarbeit des BMVI. * Die WP.1 (Working Party 1) ist ein Gremium der Vereinten Nationen mit dem Fokus auf Verbesserung der Verkehrssicherheit. In ihrer Kernaufgabe dient das Gremium den Vereinten Nationen als Rechtsinstrument mit dem Ziel die Verkehrsvorschriften zu harmonisieren. Das Wiener Übereinkommen von 1968 und andere UNECE-Vorschriften, mit denen die wichtigsten Faktoren im Zusammenhang mit Verkehrsunfällen adressiert werden (z.b. Volkswagen das Verhalten AG im Straßenverkehr, Konzernforschung das Fahrzeug und die Infrastruktur) leisten einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Verkehrssicherheit. ** Beschränkung auf bordeigene Nebentätigkeiten, damit der Hersteller die Übergabe zwischen Mensch und Fahrzeug absichern kann. 22

23 EVOLUTION VERSUS REVOLUTION Heute Staupilot Autobahnpilot Autobahn Landstraßenpilot PLA Valet Parken Landstraße Urban Automatisches Fahren Parken t 23

24 VIELEN DANK Vision für das Jahr