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Navi-Daten: Autonomes Fahren braucht mehr Kartendaten

Autonom fahrende Autos sind auf exakte Navidaten angewiesen. Deshalb vermessen Tomtom und Here das Straßennetz neu und berücksichtigen auch die Umgebung.

Jeder von uns kennt die Grenzen der Navisysteme: Mal endet die Straße im Nirwana, mal ist der neue Kreisverkehr noch nicht erfasst. Der einzelne Autofahrer kann damit leben. Für ein autonom fahrendes Auto aber hätten falsche Kartendaten dramatische Folgen. Denn eine der Voraussetzungen fürs automatisierte Fahren ist möglichst genaues Kartenmaterial. Von HD-Karten (High Definition) oder 3D-Karten (dreidimensional) ist dann die Rede. Denn allein die Information, dass es in etwa 50 Metern rechts ab geht, reicht nicht aus, wenn der Fahrer tatsächlich nicht mehr lenken soll.

Die beiden führenden Kartenanbieter Here und Tom Tom arbeiten daher mit Nachdruck an entsprechenden Daten. "Wir nutzen für die Erstellung und Aktualisierung unserer digitalen Karten rund 80.000 unterschiedliche Datenquellen", sagt Here-Marketingchef Sebastian Kurme. Dazu gehören Behördendaten von Straßenverkehrs- und Katasterämtern, genauso wie Daten, die von den Messfahrzeugen des Unternehmens beim Abfahren von Straßen erstellt werden.

"Die neueste Generation unserer Autos nutzt unter anderem Lidar, eine laserverwandte Methode zur optischen Abstandsmessung. Pro Sekunde erfassen wir damit 700.000 3D-Datenpunkte und bekommen so exakte Aufnahmen der Umgebung", erläutert Kurme. Auf die gleiche Techniksetzt auch Tom Tom. Durch das Sammeln von Milliarden 3D-Datenpunkten können die beiden Kartenanbieter heute schon ein maschinenlesbares Abbild der Straßenoberfläche und der Umgebung erstellen. So werden beispielsweise nicht nur Zahl der Fahrspuren, sondern auch deren Breite sowie weitere Spurattribute erfasst. Fahrbahn-Markierungen etwa. Selbst Objekte am Straßenrand wie Schilder, Ampeln oder Stromkästen sowie deren Bedeutung werden dabei berücksichtigt.
Da kommen natürlich ungeheure Datenmengen zusammen, die irgendwie ins Auto übertragen werden müssen. Am besten in Echtzeit. Tom Tom hat daher eine Onboard-Lösung entwickelt, die das Kartenmaterial im Fahrzeug speichert.

Daten müssen kompromiert werden

Damit der dafür benötigte Speicher möglichst klein ausfällt, tüftelten die Niederländer daran, das Kartenmaterial zu komprimieren. Das Ergebnis nennt sich Tom Tom Road-DNA und verpackt die Daten in so kleine Pakete, dass sie mit dem verfügbaren Mobilfunk- und Datenstandard übertragen werden können.

Damit ist aber noch lange nicht Schluss. Denn jedes moderne Auto sammelt schon heute mittels integrierter Sensoren jede Menge Informationen über Streckenverläufe und Verkehrsbedingungen. "Mithilfe dieser Daten können beispielsweise Kartendaten in Echtzeit aktualisiert und Verkehrsstörungen oder auch Gefahren frühzeitig an alle Fahrer auf der Strecke gemeldet werden", erläutert Kurme. Damit eine Cloud diese Daten effizient sammeln und umfassend analysieren kann, müssen die Sensordaten der Fahrzeuge in einem einheitlichen Format übermittelt werden. "Andernfalls reduzieren sich Mehrwert und Nutzbarkeit dieser Daten stark."

Die Herausforderung besteht also darin, eine industrieweite Zusammenarbeit zu leben: Kein einzelner Hersteller, keine einzelne Verkehrsbehörde, kein einzelner Akteur im Mobilitätsökosystem verfügt alleine über eine ausreichende Reichweite an Daten, um flächendeckend Dienste und Anwendungsszenarien, beispielsweise Verkehrsinformationen, Gefahrenwarnungen, automatisiertes Fahren, ermöglichen zu können. Genau aus diesem Grund haben sich Audi, BMW und Daimler in einem Konsortium zusammengeschlossen und Here für 2,8 Milliarden Euro gekauft.

Sensoren der Autos werden mit einbezogen

Neben der höheren Genauigkeit im Dezimeter- statt Meterbereich besteht das Kartenmaterial für das hochautomatisierte Fahren zudem aus mehreren Informations-Schichten. "Über die Basis-Navigationsschicht erfolgt die Berechnung der Fahrtroute von A nach B mit der Abfolge der zu befahrenden Straßen. Anhand der Lokalisierungsschicht ermittelt ein automatisiertes Fahrzeug seine genaue Position in einer Fahrspur", erklärt Jan Maarten de Vries, Tom Toms Vize-Präsident der Automotive-Sparte.

Dazu vergleicht es Informationen zu Objekten, die es über die Umfeldsensoren erhalten hat, mit den entsprechenden Informationen in der Lokalisierungsschicht. So bestimmt das Fahrzeug seine relative Position zu diesen Objekten. Die darüber liegende Planungsschicht kennt neben den Fahrbahnmarkierungen, Verkehrsschildern oder Tempolimits auch die Fahrbahn-Geometrie. Sie weiß, in welchem Radius die nächste Kurve angelegt ist und ob dahinter bergab geht. Mithilfe der Planungsschicht entscheidet ein automatisiert fahrendes Fahrzeug beispielsweise, wann es die Spur wechselt oder vom Gas geht.

Audi nutzt Navidaten bereits für Radartempomat

Solche Daten werden heute bereits genutzt. In neuen Audi-Modellen beispielsweise hinter dem sperrigen Begriff prädikativer Effizienzassistent. Der nutzt Kartendaten, um den Fahrer zum Spritsparen zu bewegen. Die Navi kennt beispielsweise die Stoppstelle hinter der nächsten Kurve und gibt dem Fahrer rechtzeitig ein Signal, den Fuß vom Gas zu nehmen. In Kombination mit dem Radartempomat brauchen den Fahrer Gaspedal und Bremse gar nicht mehr zu interessieren: Der Fahrer gibt das Tempo vor, der Wagen bremst und beschleunigt automatisch und berücksichtigt neben dem Straßenverlauf auch die von der Bordkamera erkannten Tempolimits. In der Praxis ist das allerdings mehr als gewöhnungsbedürftig, denn bei ersten Fahrversuchen fuhr der Audi so zaghaft ums Eck, dass wir uns eher als Verkehrshindernis vorkamen.

Wichtig für Sicherheit und Komfort beim hochautomatisierten Fahren ist vor allem die Aktualität der Karten. Infos zu Staus, Unfällen, Wanderbaustellen oder Tempolimits müssen rechtzeitig zur Verfügung stehen. Nur dann kann das System vorausschauend die beste Fahrstrategie wählen. Deshalb wird die Kartierungsflotte von Tom Tom weiter unterwegs sein. Um auch kurzfristige Veränderungen im Straßenbild wie Staus oder neu aufgestellte Verkehrszeichen zu erkennen, plant das Unternehmen den Einsatz weiterer Fahrzeugflotten mit entsprechenden Sensoren an Bord. Sie melden Informationen über das aktuelle Verkehrsgeschehen an einen Server, der die Daten verifiziert und ins digitale Kartenmaterial überträgt. Damit ließen sich nicht nur Unfälle verhindern, sondern auch der Verkehr flüssiger gestalten. Bis dahin werden allerdings noch Jahre vergehen. Damit alle Beteiligten wenigstens eine Sprache sprechen, sind sowohl Here als auch Tom Tom bei Ertico ITS Europe dabei. Diese Institution arbeitet an einer einheitlichen Daten-Schnittstelle.

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www.rolandhorn.de

Datum

7. September 2016
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