Die vorliegende Bachelorarbeit verschafft einen Überblick über die Herausforderungen und Anforderungen des autonomen Fahrens. Zunächst werden Grundbegriffe, die in der autonomen Technik zu finden sind und für das weitere Verständnis wesentlich sind, genau erklärt. Dabei haben autonome Fahrzeuge anspruchsvolle Anforderungen an die IT-Infrastruktur sowie Verkehrsinfrastruktur. Die bestehende Infrastruktur muss modernisiert bzw. angepasst werden, damit die autonomen Fahrzeuge eingesetzt werden können. Einer von vielen Herausforderungen für autonome Fahrzeuge ist es, fehlerfrei zu reagieren und die richtige Entscheidung im Verkehr zu treffen. Zurzeit stehen die autonomen Fahrzeuge im Straßenverkehr noch ungelösten Herausforderungen gegenüber. Daher müssen Herausforderungen und Anforderungen kontinuierlich revidiert werden. Aus diesen Gründen werden Herausforderungen in Bezug auf autonomes Fahren näher betrachtet und bewertet.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Zielsetzung und Forschungsfrage
1.2 Aufbau der Arbeit
2 Die Einführung in die Thematik
2.1 Definition „autonomes Fahren“
2.2 Automatisierungsgrad
2.3 Sensoren
2.3.1 Ultraschallsensor
2.3.2 Kameras und Videosensoren
2.3.3 Lidar
2.3.4 Radar
2.3.5 Infrarot
2.3.6 Sound AI
2.4 Sensorfusion
2.5 Mensch-Maschine-Interaktion (MMI)
2.6 Künstliche Intelligenz
3 Stand der Technik des autonomen Fahrzeugs
3.1 Aktueller Stand bei Marktteilnehmer der autonomen Fahrzeuge
3.1.1 Waymo
3.1.2 Tesla
3.1.3 GM
3.1.4 Daimler
3.2 Stand der Forschung in Deutschland
3.2.1 Testfeld in Bayern
3.2.2 Testfeld in Berlin
3.2.3 Testfeld in Baden-Wüttenberg
4 Infrastruktur
4.1 Vernetzte Mobilität
4.1.1 V2I und V2V Kommunikation
4.1.2 Intelligente Echtzeit-Karte
5 Herausforderungen
5.1 Technologie
5.2 Rechtlich
5.3 Ethik
5.4 Ökologie
6 Online-Umfrage
6.1 Fragebogen
6.2 Fazit der Umfrage
7 Fazit und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht Anforderungen und Herausforderungen des autonomen Fahrens, mit dem Ziel, einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik sowie die technologischen, rechtlichen, ethischen und ökologischen Hürden für die breite Einführung autonomer Fahrzeuge zu geben.
- Technologische Grundlagen: Analyse von Sensortechnologien (Lidar, Radar, Kamera, Ultraschall) und Sensorfusions-Ansätzen.
- Stand der Technik: Dokumentation marktrelevanter Akteure und Forschungstestfelder in Deutschland.
- Infrastrukturanforderungen: Bedeutung vernetzter Mobilität (V2I/V2V) und hochpräziser Echtzeit-Karten.
- Gesellschaftliche Akzeptanz: Durchführung und Auswertung einer Online-Umfrage zur Einstellung potenzieller Nutzer.
Auszug aus dem Buch
2.3 Sensoren
Durch die Sensoren und Kameras wird dem Auto das „Fühlen“ und „Sehen“ übermittelt. Sie sind die Voraussetzung für das hochautomatisierte Fahren. Die Kernaufgabe aller Sensoren ist, dass sie alle Hindernisse in der Umgebung des Fahrzeuges erkennen. Die Sensoren und Kameras erhöhen die Präzision und Sicherheit. Im Folgenden werden die einzelnen Sensoren vorgestellt[6][7].
2.3.1 Ultraschallsensor
Der Ultraschallsensor ist in der heutigen Zeit in fast allen Fahrzeugen eingebaut. Er wird hauptsächlich für Parkfunktion und für die Überwachung des Totwinkels eingesetzt. Der Ultraschallsensor ermöglicht auf kurzer Reichweite eine sehr genaue Abstandsmessung. Er sendet Schallimpulse zum Objekt, somit kann er die Laufzeit des Abstandes beurteilen, indem die Schallimpulse vom Objekt reflektiert werden. Da die Ultraschallsensoren Schallwellen und keine elektromagnetischen Wellen senden, sind sie etwa eine Million mal langsamer, als Fahrzeugsensoren mit Lichtgeschwindigkeit. Aus diesen Grund arbeiten die Ultraschallsensoren nur im Nahbereich von bis zehn Metern[8].
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung bietet einen geschichtlichen Abriss der Fahrassistenzsysteme, definiert autonomes Fahren als gegenwärtige Realität und formuliert die zentrale Forschungsfrage nach den Anforderungen an autonome Fahrzeuge.
2 Die Einführung in die Thematik: Dieses Kapitel erläutert grundlegende Begrifflichkeiten, die verschiedenen Automatisierungsgrade (Level 0-5) sowie die essenziellen Sensor- und KI-Technologien, die für das autonome Fahren erforderlich sind.
3 Stand der Technik des autonomen Fahrzeugs: Hier wird der Entwicklungsstand bei führenden Marktteilnehmern wie Waymo und Tesla sowie der Forschungsstand in Deutschland anhand spezifischer Testfelder (z. B. A9) beleuchtet.
4 Infrastruktur: Dieses Kapitel thematisiert die Notwendigkeit einer vernetzten Mobilität durch V2I- und V2V-Kommunikation sowie die Rolle intelligenter Echtzeit-Karten für ein sicheres autonomes Fahren.
5 Herausforderungen: Es erfolgt eine detaillierte Analyse der technologischen, rechtlichen, ethischen und ökologischen Hürden, wobei insbesondere auf die Absicherung gegen Cyberangriffe und moralische Dilemma-Situationen eingegangen wird.
6 Online-Umfrage: In diesem Kapitel werden Methodik und Ergebnisse einer Online-Umfrage (n=39) präsentiert, die die Akzeptanz und das Vertrauen der Gesellschaft gegenüber dem autonomen Fahren untersucht.
7 Fazit und Ausblick: Das abschließende Kapitel fasst die wesentlichen Erkenntnisse zusammen und betont die Bedeutung einer verbesserten Infrastruktur sowie ethischer Leitlinien für den zukünftigen Erfolg autonomer Systeme.
Schlüsselwörter
Autonomes Fahren, Automatisierungsgrad, Sensortechnik, Sensorfusion, Lidar, Sensorik, Künstliche Intelligenz, Vernetzte Mobilität, V2X-Kommunikation, Infrastruktur, Fahrzeugsicherheit, Ethik, Akzeptanz, Online-Umfrage, Forschungsfrage.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Bachelorarbeit setzt sich mit dem aktuellen Stand, den notwendigen Anforderungen und den zentralen Herausforderungen der Technologie des autonomen Fahrens auseinander.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Arbeit behandelt sensorische Hardware, vernetzte Infrastruktur, ethische Fragestellungen, rechtliche Rahmenbedingungen sowie die gesellschaftliche Akzeptanz durch Nutzerbefragungen.
Was ist die Forschungsfrage der Arbeit?
Die zentrale Frage lautet: Welche Herausforderungen und Anforderungen haben die autonomen Fahrzeuge?
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurde eine Kombination aus einer umfassenden Literaturanalyse des Stands der Technik und einer empirischen Online-Umfrage zur Erfassung der Anwenderperspektive genutzt.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Definition der Autonomie, die Erläuterung der Sensorik, den Stand der Forschung in Deutschland, die notwendige IT-Infrastruktur sowie die kritische Betrachtung ethischer und ökologischer Probleme.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich zusammenfassen mit den Begriffen: Autonomes Fahren, Sensorfusion, Künstliche Intelligenz, vernetzte Mobilität, ethische Dilemmata und gesellschaftliche Akzeptanz.
Warum ist die Sensorfusion für autonome Fahrzeuge entscheidend?
Da kein Einzelsensor unter allen Umgebungsbedingungen (Regen, Nacht, Sonnenlicht) perfekt funktioniert, sorgt die Fusion der Daten verschiedener Sensoren (Lidar, Radar, Kamera) für ein vollständiges und zuverlässiges Umgebungsmodell.
Wie bewerten die Teilnehmer einer Online-Umfrage das autonome Fahren?
Die Umfrage zeigt ein prinzipielles Interesse und Misstrauen gegenüber dieser Technologie, wobei das Vertrauen stark vom Alter und der persönlichen Erfahrung mit Assistenzsystemen abhängt.
Welche rechtliche Situation besteht in Deutschland aktuell?
Deutschland ist Vorreiter und hat durch StVG-Änderungen als erstes Land den Einsatz von vollautonomen Fahrzeugen in festgelegten Betriebsbereichen rechtlich ermöglicht.
Was sind die größten ethischen Bedenken beim autonomen Fahren?
Das primäre ethische Problem ist das Dilemma-Problem, bei dem die Software im Falle eines unvermeidbaren Unfalls entscheiden muss, wie sie reagiert, ohne dabei unzulässige Unterscheidungen zwischen Personen zu treffen.
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- Anonym (Author), 2022, Autonome Fahrzeuge. Welche Anforderungen und Herausforderungen gibt es?, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1336108
