Wie fahrerlose Autos funktionieren

Bildergalerie: Concept Cars Der Marketing Manager von Team-LUX stellt im Science Museum in London ein fahrerloses Auto aus. Weitere Bilder von Concept Cars. Chris Young / AFP / Getty Images

Wir hatten alle diese Tage: herumstürmen, versuchen, Besorgungen zu erledigen. Sie haben endlich die chemische Reinigung abgeholt und müssen jetzt zur Post, bevor sie schließt. Also gehst du, trittst auf das Metall und denkst darüber nach, was du zum Abendessen im Supermarkt bekommen musst, wenn es dich trifft - oder wenn du es triffst. Während Ihre Gedanken an einem anderen Ort waren, hielt das Auto vor Ihnen an und Sie beendeten es.

Was hätte den Unfall verhindern können? Die offensichtliche Antwort ist, dass Sie haben könnten - indem Sie aufpassen. Aber diese Antwort ist nicht so einfach. Fahrerfehler sind die häufigste Ursache für Verkehrsunfälle. Mit Mobiltelefonen, Unterhaltungssystemen im Auto, mehr Verkehr und komplizierteren Straßensystemen ist es unwahrscheinlich, dass sie verschwinden. Aber wenn sich die Fahrer nicht auf die Straße konzentrieren, wer dann? Wenn die Technologie ihren aktuellen Kurs fortsetzt, wird Ihr Auto die Konzentration für Sie übernehmen. Autohersteller entwickeln komplexe Systeme, mit denen Autos selbst fahren können. Sie fördern auch bestehende Technologien wie Selbstparken und vorsichere Systeme. Sie werden vielleicht sogar überrascht sein, dass Ihr alter Clunker bereits einige fahrerlose Technologien enthält.

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Technologie hinter Autos, die mit minimalem Aufwand von Fahrern betrieben werden können, einschließlich der Entfernung dieser Autos von der Produktion und einiger rechtlicher Probleme im Zusammenhang mit der Übernahme der Roboter.

Inhalt

1. Morgendämmerung des fahrerlosen Autos
2. Die Zukunft ist jetzt!
3. Autos von morgen. Immer noch nicht fliegen.
4. Sind sie legal? Sind sie überhaupt in Ordnung??
5. Fahrerlose Autos kommen noch

Antiblockiersysteme, die in den meisten Fahrzeugen Standard sind, sind eine Grundform der fahrerlosen Technologie. 2008

Man kann nicht einfach kopfüber in fahrerlose Autos springen. Das ist ein Rezept für eine fahrerlose Katastrophe, mein Freund. Eines der frühesten fahrerlosen Autos war Stephen Kings "Christine", denken Sie daran. Seien wir also alle dankbar, dass die Idee nicht auf den Markt kam, bevor die Macken ausgearbeitet waren.

Ein früher - und nicht mörderischer - erster Schritt in Richtung fahrerloser Autos kam in den 1980er Jahren, und er ist noch heute bei uns: Antiblockiersystem (ABS, laut diesem schrecklichen Licht auf dem Armaturenbrett). Technisch gesehen muss der Fahrer bei Antiblockierbremsen auf das Bremspedal treten, um arbeiten zu können, aber sie erfüllen eine Funktion, die der Fahrer früher selbst ausführen musste. Wenn ein Auto stark bremst und keine Antiblockierbremsen hat, können die Räder blockieren und das Auto in einen außer Kontrolle geratenen Schlitten versetzen. In einem Auto ohne Antiblockiersystem muss der Fahrer das Bremspedal betätigen, damit die Räder nicht blockieren. Mit Antiblockiersystemen pumpt das System für Sie - und dank Geschwindigkeitssensoren in den Rädern besser und schneller als je zuvor.

Ungefähr zehn Jahre später verwendeten die Hersteller dieselben Sensoren, um den nächsten Schritt in Richtung fahrerloser Autos zu machen: Traktions- und Stabilitätskontrolle. Diese Systeme sind eine Weiterentwicklung der Raffinesse-Leiter von ABS. Mithilfe der Sensoren an den Rädern erkennen sie, wann ein Auto möglicherweise außer Kontrolle gerät oder überrollt, und verwenden dann ABS und Motormanagement, um das Auto auf der Straße und mit der glänzenden Seite nach oben zu halten. Im Gegensatz zu einem Fahrer können diese Systeme die Bremsen betätigen und die Leistung einzelner Räder erhöhen oder verringern. Dies ist häufig besser als Bremsen oder die Leistung aller vier Räder, wenn ein menschlicher Fuß das Bremspedal in einer blinden Panik drückt. Sehen? Ihr Auto ist bereits ein besserer Fahrer als Sie, und wir sind erst 1995.

Die DARPA Urban Challenge

Einige dieser zukünftigen fahrerlosen Autotechnologien sind möglicherweise näher als Sie denken. Bei der Urban Challenge der DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) treten Teams gegeneinander an, um Autos zu entwickeln, die den Verkehr autonom verhandeln können. Ziel des Programms ist es jedoch nicht nur, Verkehrsunfälle und Verkehrsstaus zu reduzieren, sondern fahrerlose Fahrzeuge für den Kampf zu produzieren und die Soldaten von der Front fernzuhalten.

Die Geschwindigkeitsregelung ist ein grundlegendes fahrerloses System. Die adaptive Geschwindigkeitsregelung nähert sich dem Sci-Fi-Ende des Spektrums. Ye Liew / Dreamstime.com

-Also sind wir von "Christine", einem fahrerlosen Auto, das Sie aktiv töten wollte, zu den Autos der 1980er und 1990er Jahre übergegangen, die Sie in Sicherheit bringen wollen. Im 21. Jahrhundert, wo Science-Fiction alltäglich ist, sind vorsichere Systeme häufiger anzutreffen, und zwar nicht nur in Autos im Wert von einer Viertelmillion Dollar, die mit reichem korinthischem Leder bezogen sind. Diese Technologie ist auch in alltäglichen Familienautos verfügbar. Die Art, die mit den besten Slippern für Trinkbecher gepolstert ist. Die Systeme unterscheiden sich je nach Fahrzeug. Allen gemeinsam ist jedoch, dass sie Unfälle antizipieren und das Fahrzeug auf die Sicherheit der Insassen vorbereiten können.

Angenommen, Sie kommen um eine Ecke und finden einen Müllwagen auf Ihrer Fahrspur. In einem Auto mit einem vorsicheren System kann ein Alarm ausgelöst werden, wenn Sie sich dem duftenden Schlund des Lastwagens nähern. Während Sie die Schimpfwörter Ihrer Wahl schreien, aber dennoch nichts Nützliches tun, beginnt das vorsichere System möglicherweise, die Bremsen zu betätigen, sodass nur das Berühren des Pedals ihre volle Kraft entfaltet - falls Sie jemals die Geistesgegenwart finden, die Bremse zu betätigen Pedal, das heißt. Während all dem vor sich geht, wird das Auto die Motorleistung reduzieren, was das Auto verlangsamen und die Schwere des Unfalls verringern wird, falls es einen geben sollte. Zu diesem Zeitpunkt sind einige der High-End-Systeme in der Lage, das Auto vollständig selbst anzuhalten, normalerweise unter einer bestimmten Geschwindigkeit. Wenn das System feststellt, dass ein Crash nicht vermieden werden kann, bereitet es die Airbags für die Auslösung vor und legt alle Sicherheitsgurte an. Was wirklich erstaunlich ist, ist, dass es all das in kürzerer Zeit erledigt, als der Fahrer braucht, um einfach auf die Bremse zu treten. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis das Auto seufzt und seine Enttäuschung über Ihre Fahrunfähigkeit zum Ausdruck bringt.

Weißt du, was unsere Autos sonst noch traurig macht für die mickrigen Menschen, die sie fahren? Unsere schrecklichen Parkmöglichkeiten, insbesondere das parallele Parken. Mehrere Hersteller bieten automatische Parksysteme für SUVs, Kleinwagen und Hybride an. Die Systeme verwenden Sensoren rund um das Auto, um es in einen parallelen Parkplatz zu führen - keine menschliche Eingabe erforderlich. Bevor es funktionieren kann, muss der Fahrer einen Parkplatz finden, das Auto daneben positionieren und den Navigationsbildschirm verwenden, um dem Auto mitzuteilen, wohin es fahren soll. Dennoch ist das Selbstparksystem eine große Errungenschaft in der fahrerlosen Autotechnik. Damit verhält sich das Auto wie ein Fahrer - es liest die Umgebung, reagiert entsprechend und fährt sicher von Punkt A nach Punkt B. Während es nicht dasselbe ist, sich zurückzulehnen und zu entspannen, während Ihr Auto Sie für die Nacht nach Hause fährt, Es ist der erste Schritt in diese Richtung.

Ein selbstparkender Audi

Der Audi RS7 Sportback SUV geht in den automatischen Parkkriegen noch einen Schritt weiter - er parkt sich selbst, während Sie am Bordstein stehen und warten. Wie auf der Internationalen Messe für Unterhaltungselektronik 2013 gezeigt, positioniert der Fahrer das Auto auf dem leeren Platz und befiehlt dem Fahrzeug, sich mithilfe einer Smartphone-App selbst zu parken. Wenn Sie bereit sind zu gehen, können Sie ihm befehlen, den Parkplatz zu verlassen und an die Stelle zu fahren, an der Sie warten.

HSW 2008

Gut, Nerds. Wir kapieren es. Wir dachten, wir hätten fliegende Autos, aber das tun wir nicht. Weißt du was wir haben? Eine Menge Autos, die mit bizarren Geräten auf dem Dach durch den Großraum San Francisco fahren! Das ist genauso großartig, richtig?

Vielleicht ist es ein bisschen mehr Batman DIY als Superman mit Kräften bei der Geburt. Aber es funktioniert. Google verfügt seit 2009 über eine Flotte fahrerloser Autos, die über 804.672 Kilometer ohne Unfall gefahren sind. Menschliche Fahrer erleiden in den USA durchschnittlich etwa jede halbe Million Meilen (804.672 Kilometer) einen Unfall. Entweder sind die Google-Autos fällig, oder sie werden die Menschen erneut überholen.

Einige Hersteller haben fahrerlose Autos in Arbeit, aber da ausgerechnet Google den Sprung in dieses Projekt macht, sind sie auch offener für die Funktionsweise ihrer Autos. Das Chauffeur-System, wie sie es nennen, verwendet Lidar, das für Lichterkennung und -entfernung steht und nicht mit dem Liger verwandt ist, der ein Löwe und ein Tiger ist. Lidar funktioniert wie Radar und Sonar, ist aber weitaus genauer. Mit 64 rotierenden Laserstrahlen, die mehr als eine Million Messungen pro Sekunde durchführen, werden Punkte im Raum abgebildet, um ein zentimetergenaues 3D-Modell in seinem Computergehirn zu erstellen. Vorinstallierte Karten zeigen dem System an, wo sich das stationäre Material befindet - Ampeln, Zebrastreifen, Telefonmasten - und der Lidar füllt die Landschaft mit sich bewegenden Objekten wie Menschen. Es hat auch reguläres altes Radar, eine Kamera und GPS, um zu helfen.

Aber schnappen Sie sich die Schlafmaske nicht über die Augen und lehnen Sie den Fahrersitz erst jetzt ganz zurück. Der Chauffeur muss Sie manchmal noch übernehmen, z. B. wenn Sie aus oder in Ihre Garage und Auffahrt fahren oder schwierige Autobahnkreuze aushandeln. Nicht einmal ein Roboterauto kann Ausfahrten auf der linken Spur verstehen.

Googles System ist nicht unbedingt mit dem Prius verheiratet, obwohl dies die Autos waren, die bisher am häufigsten beim Testen verwendet wurden. Diese große Halterung könnte mit den Sensoren und der Software, die sie handhaben, an jedem Auto angeschraubt werden - und das Geld. Der Preis von Chauffer muss aus dem 75.000-Dollar-Viertel fallen, um von den meisten Fahrern übernommen zu werden. Google geht davon aus, dass es fertig und - Daumen drücken - billig genug ist, damit sich die Leute es bis 2018 leisten können.

Fahrerlose Autos in der Popkultur

Die Idee eines fahrerlosen Autos ist nichts Neues. Vom Batmobil bis zum KITT haben Autos, die alleine fahren können, die Fantasie der Menschen geweckt. Die Technologie, um diese Autos in die Realität umzusetzen, ist nicht so weit entfernt, wie Sie vielleicht denken.

HSW 2008

Halbautonome Autos sind im heutigen Jargon nur an vier Orten zum Testen zugelassen - nicht für private Eigentümer - in Kalifornien, Nevada und Florida sowie im District of Columbia. (Nevada fügte den Nummernschildern halbautonomer Autos ein Unendlichkeitszeichen hinzu.) Die National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) veröffentlichte einige Richtlinienvorschläge, die so rechtsverbindlich sind, wie es sich anhört.

Es müssen nicht nur neue Gesetze ausgearbeitet werden, sondern auch unsere alten Gesetze müssen ernsthaft umformuliert werden, da Menschen im dunklen Zeitalter fahrerloser Autos (jedes Jahr vor diesem wirklich) davon ausgegangen sind, dass es einen Fahrer mit seinem oder seinem geben würde Ihre Hände am Lenkrad und die Füße am Pedal - und das nicht nur zur Schau. Das New Yorker Gesetz besagt direkt, dass Sie eine Hand am Lenkrad haben müssen, während das Fahrzeug in Bewegung ist. Chauffer und seine halbautonomen Freunde haben keine Hände.

Es gibt sogar eine Genfer Konvention über den Straßenverkehr, die der US-Kongress 1950 ratifizierte. Zu diesem Zeitpunkt hatten Autos Flossen, keine rotierenden Laser und Lidar. Die Menschen hatten damals kein Auto erwartet, das selbst fahren könnte. Dennoch haben sie diese fliegenden Autos vorweggenommen. Sie haben sich in vielen Dingen geirrt. Gemäß dieser Genfer Konvention muss der Fahrer eines Fahrzeugs, sei es ein Auto oder ein Pferdewagen, die Kontrolle haben. Und sie nehmen an, dass der Fahrer eine Person ist, nicht K.I.T.T. Die Europäische Union nimmt dies sehr ernst - ab sofort muss ein menschlicher Fahrer jederzeit die Kontrolle über ein Fahrzeug haben. Keine Roboter erlaubt.

Mit fortschreitender Technologie werden die rechtlichen Fragen folgen. Wenn das Laserarray Ihres halbautonomen Autos einen Fußgänger überspringt, während Sie dösen und Ihr Auto ihn trifft, sind Sie schuld? Ist Google schuld? Ist der Lidar-Hersteller? Ist der Fußgänger? Weil er wirklich auf Ihr Auto hätte starren sollen, in Ehrfurcht vor seinen futuristischen Fähigkeiten und in Kenntnis seiner Lage - zumindest genug, um sich nicht darunter zu befinden. Nur die Zeit kann es verraten. Aber es wird wahrscheinlich nicht die Schuld des Fußgängers sein, dass er von Ihrem Auto nicht ausreichend begeistert war.

Urban Light Transport ist ein revolutionäres fahrerloses Taxi. Es bleibt abzuwarten, ob die Massen fahrerlosen Autos vertrauen werden. ATS Ltd / BWP Media / Getty Images

Google ist nicht das einzige Spiel in der Stadt, wenn es um halbautonome Autos geht. Für das nächste Jahrzehnt oder so sind mehrere in der Pipeline:

• Der 2014er BMW X5 mit dem Stausystem kann bereits meistens bis zu 40,2 Kilometer pro Stunde fahren, obwohl der Fahrer immer noch eine Führungshand am Lenkrad halten muss.
• Tesla sagt, dass es bis 2016 ein Auto geben wird, das zu 90 Prozent mit Autopiloten betrieben wird, ähnlich wie der Chauffeur von Google - wenn diese beiden Systeme bis dahin legal sind, das heißt.
• Mercedes-Benz brachte 2013 sein selbstfahrendes Auto S500 Intelligent Drive auf die Frankfurter Automobilausstellung und versprach, 2020 eine Version auf den Markt zu bringen.
• Ein Audi A6 Avant auf der Internationalen Messe für Unterhaltungselektronik 2013 fuhr mit dem Mobileye-System mit einer Geschwindigkeit von bis zu 59,6 Stundenkilometern. Es soll bis 2020 in den Ausstellungsräumen sein.
• Nissan hat ein vollelektrisches LEAF mit einer Reihe von Lasern und Sensoren ausgestattet, damit es selbst fahren kann. Der Chef von Nissan, Carlos Ghosn, prognostiziert, dass es das erste halbautonome Auto auf dem Markt sein wird - im Jahr 2020.

Das erste automatische Parksystem

Erinnern Sie sich an die Werbespots Mitte der 2000er Jahre, in denen die große schwarze Limousine zwischen zwei Türmen mit Champagnergläsern parkte? Das war das erste Auto mit automatischem Parksystem, der 2007 Lexus LS460. Aber selbst in einem großen Auto mit fortschrittlicher Technologie wurde das System als zu umständlich angesehen, und Lexus bot es nach dem Modell von 2012 nicht mehr an.

Anmerkung des Autors: Wie fahrerlose Autos funktionieren

Dies ist die Art von Artikel, bei dem sich Informationen und Technologie schneller bewegen, als meine Finger tippen können. Obwohl ich auf dem neuesten Stand der Automobiltechnologie bin - oder ich glaube es jedenfalls -, war ich überrascht zu erfahren, dass ein in etwa fünf Minuten verfügbarer BMW bereits mit niedrigen Geschwindigkeiten fährt. Zugegeben, es kann nicht alleine fliegen, aber es ist nah. Die Tatsache, dass die Konkurrenz so hart zu sein scheint, hat mich schon gefragt, warum wir uns für selbstfahrende Autos interessieren. Ich kam zu dem Schluss, dass es nicht daran liegt, dass wir zu faul sind, um die Dinge selbst zu fahren. Es ist, weil wir zu beschäftigt sind. Es gibt eine Million Dinge, die wir lieber tun würden, als ein Auto zu fahren, wie einen Film anzusehen. Oder fotografieren Sie die Landschaft, während wir vorbeikommen. Oder schlafen. Oder unsere Mütter anrufen. Autofahren ist nicht der Schlüssel zur Freiheit, der es früher war. Bandbreite ist.

Verwandte Artikel

• So funktioniert die Traktionskontrolle
• Wie Anti-Blockier-Bremsen funktionieren
• 10 Probleme, die Autos selbst diagnostizieren können
• Wie automatische Bremssysteme funktionieren

Quellen

• Ashley, Steven. "Intelligente Autos und automatisierte Autobahnen." Maschinenbau-Magazin. Mai 1998. (2. Oktober 2013) http://www.memagazine.org/backissues/membersonly/may98/features/smarter/smarter.html
• Carroll, Rory. "Tesla geht ins Rennen, um ein selbstfahrendes Auto zu bauen." Reuters. 17. September 2013. (2. Oktober 2013) http://www.reuters.com/article/2013/09/18/us-tesla-selfdriving-idUSBRE98H01720130918
• Verbraucherberichte Nachrichten. "BMW Traffic Jam Assistant bringt das selbstfahrende Auto näher als Sie denken." Yahoo! Autos. 11. Juni 2013. (2. Oktober 2013) http://autos.yahoo.com/news/bmw-traffic-jam-assistant-puts-self-driving-car-200016961.html
• Del-Colle, Andrew. "Die 12 wichtigsten Fragen zu selbstfahrenden Autos." Beliebte Mechanik. (8. Oktober 2013) http://www.popularmechanics.com/cars/news/industry/the-12-most-important-questions-about-self-driving-cars-16016418
• Fischer, Adam. "In Googles Bestreben, selbstfahrende Autos bekannt zu machen." Populärwissenschaften. 19. September 2013. (2. Oktober 2013) http://www.popsci.com/cars/article/2013-09/google-self-driving-car
• Greene, Kate. "Stanfords neues fahrerloses Auto." Technologieüberprüfung. 15. Juni 2007. (2. Oktober 2013) http://www.technologyreview.com/news/408059/stanfords-new-driverless-car/
• Guizzo, Erico. "Wie das selbstfahrende Auto von Google funktioniert." IEEE-Spektrum. 18. Oktober 2011. (6. Oktober 2013) http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/artificial-intelligence/how-google-self-driving-car-works
• Healey, James R. und Mays, Kelsey. "Welche Autos parken sich am besten? Herausforderungsergebnisse." USA heute. 6. Dezember 2012. (8. Oktober 2013) http://www.usatoday.com/story/money/cars/2012/12/06/self-parking-cars-challenge/1743199/
• Howard, Bill. "Frankfurt Auto Show: Mercedes zeigt vollautonome S-Klasse, Serienautos kommen bis 2020." ExtremeTech. 16. September 2013. (2. Oktober 2013) http://www.extremetech.com/extreme/166598-frankfurt-auto-show-mercedes-shows-off-fully-autonomous-s-class-production-cars bis 2020
• Innovative Transporttechnologien. "ParkShuttle." (2. Oktober 2013) http://faculty.washington.edu/jbs/itrans/parkshuttle.htm
• Krishner, Tom. "GM erforscht fahrerlose Autos." MSNBC. 6. Januar 2008. (2. Oktober 2013) http://www.msnbc.msn.com/id/22529906/
• Markoff, John. "Mit hoher Geschwindigkeit auf dem Weg in eine fahrerlose Zukunft." Die New York Times. 27. Mai 2013. (2. Oktober 2013) http://www.nytimes.com/2013/05/28/science/on-the-road-in-mobileyes-self-driving-car.html
• New York Daily News. "Audi zeigt selbstfahrenden, selbstparkenden A6 Avant und RS7 Sportback." 28. Januar 2013. (2. Oktober 2013) http://www.nydailynews.com/autos/audi-shows-self-driving-cars-article-1.1249419
• Squatriglia, Chuck. "GM sagt, dass fahrerlose Autos bis 2018 unterwegs sein könnten." Kabelgebundenes Magazin. 7. Januar 2008. (2. Oktober 2013) http://blog.wired.com/cars/2008/01/gm-says-driverl.html
• Strauss, Eric. "CES 2008: Ein fahrerloser SUV gibt Tour in die Zukunft." Abc Nachrichten. (2. Oktober 2013) http://abcnews.go.com/Technology/GadgetGuide/story?id=4101838
• Taylor, Alex III. "Nissan setzt auf selbstfahrende Autos." CNN Geld. 4. September 2013. (2. Oktober 2013) http://money.cnn.com/2013/09/04/autos/nissan-360-irvine.fortune/index.html
• Tierney, John. "In Zukunft werden kluge Köpfe ihre Autos die Kontrolle übernehmen lassen." Die New York Times. 4. Dezember 2007. (2. Oktober 2013) http://www.nytimes.com/2007/12/04/science/04tier.html
• Trillan, Calvin. "Park, sagte er." Die New York Times. 26. Januar 2007. (2. Oktober 2013) http://www.nytimes.com/2007/01/26/opinion/26trillin.html