Autonomes Fahren in Deutschland. Stand der Technik, Gesetzgebung sowie gesellschaftliche Aspekte

Chancen und Risiken


Bachelorarbeit, 2020

53 Seiten, Note: 2,0

Anonym


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1 Einleitung

2 Die Geschichte des autonomen Fahrens
2.1 Autonomes Fahren
2.1.1 Klassifizierung
2.2 Der aktuelle Stand der Technik
2.3 Die wichtigsten Assistenzsysteme
2.4 Technische Herausforderungen
2.5 Die künstliche Intelligenz
2.6 Wer ist der bessere Fahrer ?

3 Vision Zero

4 Die Gesetzgebung in Deutschland
4.1 Politisch-rechtliche Aspekte verschiedener Nationen
4.2 Blackbox
4.3 Dilemma Situationen

5 Gesellschaftliche Akzeptanz
5.1 IT-Sicherheit
5.2 Wirtschaftliche Aspekte
5.3 Mobilitätskonzepte
5.4 Umwelt

6 Wettbewerber

7 SWOT-Analyse

8 Fazit

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Die wahrscheinlich erste Skizze eines selbstfahrenden Wagens

Abbildung 2: Der Linrrican Wonder der Firma Houdina Radio Control

Abbildung 3: Das Futurama-Diorama von Norman Ben Geddes

Abbildung 4: Das Erprobungsfahrzeug für „Prometheus“

Abbildung 5: Google Driveless Car

Abbildung 6: Die Sensordatenfusion

Abbildung 7: Künstliche Intelligenz im autonomen Fahren

Abbildung 8: Entwicklung der Verkehrstote in Deutschland

Abbildung 9: Blackbox für Haftungsfragen

Abbildung 10: Szenario 1

Abbildung 11: Szenario 2

Abbildung 12: Szenario 3

Abbildung 13: Umfrage: Was bringt mir persönlich der Fahrroboter

Abbildung 14: Autos sind offen für Angreifer

Abbildung 15: Anzahl bekannter Computer-Viren

Abbildung 16: Positionierung verschiedener Mobilitätskonzepte

Abbildung 17: Top 10 der Patente zum autonomen Fahren

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Die Zukunft, in der die künstliche Intelligenz (KI) den Menschen als Fahrer ablöst, rückt immer näher. Somit ist das autonome Fahren stark in den Medien präsent. Was oft unbe­kannt ist, ist die Tatsache, dass die Idee über ein selbstfahrendes Fahrzeug etliche Jahre zurückliegt. Bereits mit unzähligen vergangenen Projekten wurden wichtige Meilensteine erreicht. Um weitere Erfolge zu erreichen, war es wichtig, dass die Automobilhersteller und die Softwarehersteller beginnen, zusammenzuarbeiten. Denn die neue Technologie wird den Automobilmarkt revolutionieren.

Trotz des weiten Fortschritts in der Technik ergeben sich durch Umfragen, dass viele Menschen sich noch unsicher bezüglich des autonomen Fahrens sind.

Aus diesem Grund ist es das Ziel dieser Ausarbeitung, die Chancen und Risiken des au­tonomen Fahrens zu analysieren, um den Menschen ein klares Bild darüber zu verschaf­fen. Denn durch Recherchen vonseiten des Autors dieser Arbeit wurde deutlich, dass die Menschen nicht genügend über die neue Technologie aufgeklärt worden sind.

Die vorliegende Bachelorarbeit beginnt mit der Historie und führt dann in die technolo­gische Entwicklung ein. Als Nächstes folgt die Beschreibung der Herausforderungen in der Technik. Neben diesen Herausforderungen ist es wichtig, unter Berücksichtigung der Ethik, die gesetzliche Lage zu bestimmen. Zusätzlich werden die rechtlichen Situationen der Nationen mit den größten Automobilmärkten erläutert. Anschließend daran wird der aktuelle Stand der IT-Sicherheit mit den noch ausstehenden Gefahren dargestellt.

Im weiteren Verlauf werden sowohl die wirtschaftlichen als auch die ökologischen Vor­teile erläutert. Denn diese beiden Faktoren werden eine entscheidende Auswirkung auf die gesellschaftliche Akzeptanz haben. Ohne die Akzeptanz ist das Bestehen des Projek­tes autonomes Fahren unmöglich, da die Nachfrage den wichtigsten Faktor ausmacht. Deshalb wird großen Wert auf die Forschung und Entwicklung gelegt, um bei den End­verbrauchern die bestmöglichste Zufriedenheit zu erreichen.

Abschließend werden die Ergebnisse mithilfe der SWOT-Analyse untersucht, um letzt­endlich ein Bild von dem aktuellen Stand des autonomen Fahrens zu geben und die Stär­ken und Schwächen darzustellen. Da diese Technologie sich noch in der Entwicklung befindet, ist wichtig, dass die möglichen Chancen und Risiken in Betracht gezogen wer­den.

2 Die Geschichte des autonomen Fahrens

Die Idee des autonomen Fahrens lässt sich bis Leonardo da Vinci zurückverfolgen. Im Jahr 1478 fertigte Leonardo da Vinci die ersten Skizzen von einem selbstfahrenden Fahr­zeug an, das sich aber nur wenige Meter bewegen konnte.1

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

QUELLE: MOBILITYMAG.DE

ABBILDUNG 1: DIE WAHRSCHEINLICH ERSTE SKIZZE EINES SELBSTFAH­RENDEN WAGENS

Die ersten Versuche des autonomen Fahrens beginnen erst mit dem Modell der Firma Houdina Radio Control aus dem Jahre 1925.2 In dem sogenannten „Linrrican Wonder“ gab es keinen Fahrer, weil es mithilfe von Radiowellen und einer Antenne ferngesteuert wurde.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

QUELLE: 4X4SCHWEIZ.CH

ABBILDUNG 2: DER LINRRICAN WONDER DER FIRMA HOUDINA RADIO CONTROL

Experten waren dann der Meinung, die Fahrbahn zu ändern, anstatt das Fahrzeug. Der nächste Schritt war es, die Fahrzeuge durch elektromagnetische Felder zu bewegen. Die Signale werden hierbei über Funk gesendet, die als Drahtstifte in den Straßen eingepflanzt werden. Der Künstler Norman Bel Geddes hat das Modell „Futurama“ als ein Diorama auf der Weltausstellung 1939 präsentiert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

QUELLE: WIKIPEDIA.ORG

ABBILDUNG 3: DAS FUTURAMA-DIORAMA VON NORMAN BEL GEDDES

Ab 1953 legten die Wissenschaftler vermehrt den Fokus auf die Fahrbahn. Allen voran war das US-Unternehmen RCA Labs. Das Unternehmen präsentierte sieben Jahre später die Idee einer elektronischen Fahrbahn.

An dieser Idee wurde an einigen Universitäten gearbeitet, wie beispielsweise an der Ohio State University. Hierzu wurden Drähte in die Fahrbahn und Fahrzeuge gebaut. Mit in­stallierten Sensoren fuhren Autos auf diesen entlang. Ähnliche Tests wurden in Großbri­tannien durchgeführt. Durch das Verlegen bestimmter Kabel unter der Straße konnte das Testfahrzeug Citroën DS mit magnetisch ausgestatteten Sensoren die Strecke abfahren.

Im Jahr 1958 wurde zum ersten Mal der Tempomat in einem Fahrzeug eingebaut. Der Erfinder Ralph Teetor arbeitete seit 1945 an dem Tempomaten, das heutzutage eines der wichtigsten Fahrassistenzsysteme ist.3

1977 war ein ausschlaggebendes Jahr für das autonome Fahren. Es wurde ein Fahrzeug in Japan gebaut, das anhand eines Computers und zwei Kameras autonom fuhr. Das Fahr­zeug konnte die Spur bei Geschwindigkeiten von 30 km/h halten, da der Computer die Bilder in Echtzeit auswerten konnte.

Ernst Dieter Dickmanns war ein sehr bedeutender deutscher Robotiker. Er arbeitete an mehreren Projekten rund um das autonome Fahren. In dem Projekt VaMoRs im Jahre 1987 bauten er und sein Team ein Fahrzeug, das mit Sensoren und Kameras ausgestattet war. Das Fahrzeug fuhr autonom und erreichte eine Höchstgeschwindigkeit von 96 km/h.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

ABBILDUNG 4: DAS ERPROBUNGSFAHRZEUG FÜR „PROMETHEUS“

Auch das Projekt Prometheus stammt von Dickmanns, das im gleichen Jahr startete. Das Ziel war es, den autonomen Fahrzeugen beizubringen, wie sie bei bestimmten Situationen auf öffentlichen Straßen reagieren sollten. Nach sieben Jahren endete das Projekt mit gro­ßen Fortschritten. Mit diesen Erkenntnissen konnten zwei Fahrzeuge gebaut werden, die autonom auf Autobahnen mehr als 1000 km unfallfrei fuhren.

Die Autos erreichten Höchstgeschwindigkeiten von 130 km/h und konnten bereits auto­matisch andere Fahrzeuge überholen. Außerdem wurden bei diesem Projekt die ersten Grundsteine für den Abstandshaltetempomaten und den Notbremsassistenten gelegt.

Mit dem Start der DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) Wettbewer­ben ab dem Jahr 2004, die mit hohen Preisgeldern belohnt wurden, erfolgte die Aufmerk­samkeit vieler Ingenieure. So folgten zahlreiche Ideen über neue Systeme und verschie­dene Variationen über autonome Fahrzeuge. Dadurch konnten bestehende Systeme ver­bessert und perfektioniert werden.4

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

QUELLE: BBC.COM

ABBILDUNG 5: GOOGLE DRIVELESS CAR

2009 begann Google damit, an autonomen Fahrzeugen zu forschen. Die Forschungsab­teilung unter Sebastian Thrun erhielt im Jahre 2012 die Genehmigung, auf öffentlichen Straßen in Nevada zu testen. Nur zwei Jahre später veröffentlichte Google sein erstes Roboterauto. Das Fahrzeug war mit verschiedenen Kameras sowie Radars ausgestattet und hatte kein Lenkrad mehr. Es konnte bis zu 40 km/h völlig selbstständig fahren, hatte aber unter schlechten Wetterbedingungen weiterhin Probleme. Im darauffolgenden Jahr konnte Google anhand der Unfallbilanz zeigen, wie erfolgreich sie waren, denn in den autonom absolvierten 1,5 Mio. Kilometern gab es keinen Unfall, an dem das System schuld war.

2015 fügte auch Tesla das teilautomatisierte Fahren in die Software ein. So konnte das Tesla Model S autonom fahren. Zur Sicherheit und aus rechtlichen Gründen wird immer noch ein Fahrer benötigt. Außerdem ist Tesla eines der Firmen, die keinen Wert auf das Lidarsystem legen und so werden die Fahrzeuge von Tesla nur mit Kameras und Radars ausgestattet.

Der erste tödliche Unfall ereignete sich im Jahre 2018 in Arizona und warf einen Schatten auf das autonome Fahren. Eine Frau wurde beim Überqueren der Straße von einem Uber Fahrzeug erfasst, das sich im autonomen Modus befand. Die Software erkannte die Frau nicht und der Sicherheitsfahrer war durch sein Handy abgelenkt. Das Unternehmen stellte das Fahren der eigenen autonomen Fahrzeuge für einen Zeitraum ein.

Bis heute arbeiten bekannte Unternehmen wie BMW, Daimler, Google, Tesla, Ford, U­ber, Apple und Baidu an der Verbesserung der autonomen Fahrzeuge.5

2.1 Autonomes Fahren

Unter dem Begriff autonomes Fahren wird die selbstständige Fortbewegung jeglicher Art von Fahrzeugen verstanden. Das autonome Fahren wird in fünf Stufen klassifiziert, da die Technik auf verschiedene Assistenzsysteme aufbaut. Diese werden im Folgenden beschrieben.

2.1.1 Klassifizierung

Durch die Klassifizierung der unterschiedlichen Entwicklungsstufen wird der Aufgaben­bereich von Fahrer und Fahrzeug klar definiert.

Stufe 1 Assistiertes Fahren

Der Fahrer wird beim Fahren durch Fahrassistenzsysteme unterstützt. Dazu gehört zum Beispiel der Tempomat, bei dem die gewünschte Geschwindigkeit konstant gehalten wird. Das System erleichtert zwar dem Fahrer das Fahren, jedoch übernimmt es niemals die volle Kontrolle über das Fahrzeug.

Stufe 2 Teilautomatisiertes Fahren

In der zweiten Stufe übernimmt auf Wunsch des Fahrers für eine gewisse Zeit das Fahr­zeug die Kontrolle. Ein Beispiel dafür ist das selbstständige Überholen. Eine weitere Be­sonderheit ist das eigenständige Parken. Trotz des Fortschrittes ist der Fahrer verpflichtet, das Verkehrsgeschehen zu überwachen.

Stufe 3 Hochautomatisiertes Fahren

Das Fahrzeug der Stufe drei ist so entwickelt, dass es eine Weile bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit selbstständig fahren kann. Im Gegensatz zu den vorherigen Stufen darf sich der Fahrer vom Verkehrsgeschehen abwenden. Jedoch muss der Fahrer umgehend das Steuer übernehmen, wenn das System ein Problem erkennt. Der hochautomatisierte Modus darf nur dann aktiviert werden, wenn die Bedingungen des Herstellers erfüllt sind.

Stufe 4 Vollautomatisiertes Fahren

Im vollautomatisierten Modus kann das Fahrzeug auf bestimmten Strecken wie beispiels­weise Autobahnen und Parkhäusern ganz eigenständig fahren. Ab diesem Zeitpunkt wird der Fahrer zum Passagier, da das Fahrzeug alle Fahraufgaben selbst überwältigt. Ist die vorgegebene Strecke im vollautomatisierten Modus beendet, sollte der Insasse wieder das Steuer übernehmen. Ist der Insasse nicht in der Lage oder möchte nicht fahren, muss das Fahrzeug einen Parkplatz ansteuern.

Stufe 5 Autonomes Fahren

Mit der letzten Stufe gibt es keinerlei Streckenbegrenzungen für das autonome Fahren.

Die Technik ist so weit entwickelt, dass das Fahrzeug keinen Fahrer mehr benötigt. Dies ermöglicht sogar Menschen mit Einschränkungen mehr Mobilität.6

2.2 Der aktuelle Stand der Technik

Für das autonome Fahren wird eine Reihe von technischen Hilfsmitteln benötigt. Darunter fallen folgende Bausteine als eines der wichtigsten Faktoren für die autonome Fortbewegung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Lidar: Die Lidar-Technik ermöglicht einen Rundumblick der Umgebung, indem es nach dem Time-of-Flight-Verfahren arbeitet. Der Sensor sendet Lichtstrahlen zum Objekt ab und diese werden zurückreflektiert. Anhand der gemessenen Laufzeit der Strecke können Entfernungen bis zu 200 Metern zwischen Fahrzeug und Objekt bestimmt werden. Die preiswerte Anschaffung als auch die uneingeschränkte Funktion in der Dunkelheit macht diese Technik so attraktiv für den Einsatz an autonomen Fahrzeugen.

Kamera: Die Kameras sind die wichtigste Sehhilfe für die Fahrzeuge und liefern die entscheidenden Informationen über die Fahrspur, das Verkehrsgeschehen und den Stra­ßenschildern. Infrarot und Nachtsichtfunktionen ermöglichen das Fahren in der Nacht.

Radar: Damit das Fahrzeug bestimmte Abstände zu anderen Fahrzeugen halten kann, wird ein Radar benötigt. Im Gegensatz zu Lidar sendet der Radar Radiowellen ab, die unter schlechten Wetterbedingungen funktionsfähig sind. Ein Nachteil ist, dass die Ob­jekte eine bestimmte Größe haben müssen, um erkannt zu werden.

GPS: Das GPS spielt eine wichtige Rolle bei der Erkennung der genauen Position des Fahrzeuges. Da das GPS in den meisten Tunneln nicht erreichbar ist, wird die künstliche Intelligenz mit digitalen Karten versorgt. Die künstliche Intelligenz kann im Notfall an­hand von Reifendurchmessern und Reifenumdrehungen errechnen, wo das Fahrzeug sich befinden wird.

Ultraschall: Die Ultraschallsensoren sind ideal für die Erkennung von Gegenständen, die in nächster Nähe vom Fahrzeug sind. Aus diesem Grund dient dieser als Assistent beim Parken und hilft, den toten Winkel zu überwachen.7

Es ist durchaus möglich, dass sich die oben genannten Elemente für das autonome Fah­ren in absehbarer Zukunft stark verändern werden. Grund dafür ist die starke wissen­schaftliche Entwicklung. Die Start-up-Unternehmen tragen mit visionären Ideen und in­novativen Erfindungen einen maßgebenden Beitrag für die Entwicklung in diesem Be- reich.8 9

2.3 Die wichtigsten Assistenzsysteme

Die Assistenzsysteme sind zur Unterstützung des Fahrers entwickelt worden, um die Fahrt so sicher wie möglich zu machen. In der Zukunft werden viele davon im autonomen Fahren weiterhin angewendet, denn sie bilden die Grundlage für das autonome Fahren. Hier ist eine Liste mit den dazugehörenden Beschreibungen.

Antiblockiersystem (ABS)

- verhindert das Blockieren der Räder, damit während einer Vollbremsung weiter­hin die Kontrolle über das Fahrzeug besteht Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
- verhindert das Ausbrechen und Schleudern des Fahrzeuges Überholassistent
- das System übernimmt ein komplettes Überholmanöver Abstandshaltetempomat (Adaptive Cruise Control)
- regelt den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug Bremsassistent (BAS)
- unterstütz den Fahrer bei einer Vollbremsung Spurhalteassistent (Lane Keeping Assistant)
- unterstützt den Fahrer die Spur zu halten Spurverlassenswarner (Lane Departure Warning)
- das System warnt den Fahrer beim Verlassen der Spur Dynamische Fernlichtassistent
- unterstützt den Fahrer durch eine bessere Beleuchtung und die Lichteinstellungen werden so eingestellt, dass der Gegenverkehr nicht geblendet wird10 Abbiegeassistent
- das System gibt eine Warnung, falls beim Abbiegen Radfahrer oder Fußgänger in unmittelbarer Nähe sind Einparkassistent
- unterstützen den Fahrer beim Parken oder übernehmen den Vorgang vollständig Fahrer Müdigkeitserkennung und Aufmerksamkeitsüberwachung
- das System analysiert die Fahrweise des Fahrers und warnt ihn bei Unregelmä­ßigkeiten11

[...]


1 Vgl. Potor, Marinela: Eine kurze Geschichte der autonomen Fahrzeuge, unter: https://mobilitymag.de/ge- schichte-der-autonomen-fahrzeuge/ (abgerufen am 01.02.2020)

2 Vgl. Kröger, Fabian: Das automatisierte Fahren im gesellschaftsgeschichtlichen und kulturwissenschaft­ lichen Kontext. Berlin. S. 44

3 Vgl. Kröger, Fabian: Das automatisierte Fahren im gesellschaftsgeschichtlichen und kulturwissenschaft­lichen Kontext. Berlin. S. 56

4 Vgl. Potor, Marinela: Eine kurze Geschichte der autonomen Fahrzeuge, unter: https://mobilitymag.de/ge- schichte-der-autonomen-fahrzeuge/ (abgerufen am 01.02.2020)

5 Vgl. Förtsch, Michael: Die (nicht so ganz lange) Geschichte des autonomen Fahrens, unter: https://1e9.commu- nity/t/die-nicht-so-ganz-lange-geschichte-des-autonomen-fahrens/2430 (abgerufen am 06.02.2020)

6 Vgl. ADAC: Autonomes Fahren: Die 5 Stufen zum selbstfahrenden Auto, unter: https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/ausstattung-technik-zubehoer/autonomes-fahren/grundla- gen/autonomes-fahren-5-stufen/ (abgerufen am 15.01.2020)

7 Vgl. Beiker, Sven: Implementierung eines selbstfahrenden und individuell abrufbaren Personentransportsystems. In: Maurer, Gerdes, Lenz, Winner (Hrsg.): Autonomes Fahren. Berlin: Springer-Verlag, S.290

8 Vgl. Schwenke, Thomas: Autonomes Fahren/ Selbstfahrendes Auto - Funktionsweise (Animation), unter: https://www.youtube.com/watch?v=p3qjaWCXJK0 (abgerufen am 10.01.2020)

9 Vgl. Eymann, Günter: Automatisiertes Fahren, unter: https://www.vdi.de/news/detail/automatisiertes- fahren-sensortechniken-im-check (abgerufen am 05.01.2020)

10 Vgl. ADAC: Assistenzsysteme: So können sie Autofahrer entlasten, unter: https://www.adac.de/rund- ums-fahrzeug/ausstattung-technik-zubehoer/assistenzsysteme/fahrerassistenzsysteme/ (abgerufen am 03.01.2020)

11 Vgl. ADAC: Assistenzsysteme: So können sie Autofahrer entlasten, unter: https://www.adac.de/rund- ums-fahrzeug/ausstattung-technik-zubehoer/assistenzsysteme/fahrerassistenzsysteme/ (abgerufen am 03.01.2020)

Ende der Leseprobe aus 53 Seiten

Details

Titel
Autonomes Fahren in Deutschland. Stand der Technik, Gesetzgebung sowie gesellschaftliche Aspekte
Untertitel
Chancen und Risiken
Note
2,0
Jahr
2020
Seiten
53
Katalognummer
V888786
ISBN (eBook)
9783346258694
ISBN (Buch)
9783346258700
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Autonom, Fahren, KI, Künstliche Intelligenz, Automobil, Selbstfahrend, technologie, zukunft
Arbeit zitieren
Anonym, 2020, Autonomes Fahren in Deutschland. Stand der Technik, Gesetzgebung sowie gesellschaftliche Aspekte, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/888786

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