Automatisiertes Fahren: 3 Technologien für die exakte Lokalisierung

Das Automobil der Zukunft fährt vollautomatisiert. Erprobungen befinden sich in vollem Gange, in wenigen Jahren wollen Hersteller die ersten komplett selbstfahrenden Fahrzeuge vorstellen. Wichtig für das automatisierte Fahren ist eine exakte Lokalisierung, für deren Realisierung verschiedene Technologien ineinandergreifen. Nur die Kombination aus Hardware, Software und Services führt zu sicheren, automatisierten Fahren. Wir stellen drei wichtige Lokalisierungs-Technologien vor.

1. Straßensignatur: Umfeldsensorik zur Orientierung beim automatisierten Fahren

Um selbstständig und sicher fahren zu können, müssen automatisierte Fahrzeuge die Umgebung immer im Blick behalten. Die sogenannte Straßensignatur hilft bei der Lokalisierung von selbstfahrenden Autos. Dabei erfassen Video- und Radarsensoren des Autos unterwegs stationäre Merkmale auf und neben der Straße - zum Beispiel Spurmarkierungen, Verkehrsschilder und Leitplanken.

Über ein Kommunikationsmodul im Auto gelangen die Informationen in die Cloud. Dort wird die sogenannte Straßensignatur, eine eigenständige Kartenebene, erstellt und laufend aktualisiert. Sie dient als Referenz zur Positionsbestimmung. Ein automatisiert fahrendes Auto erfasst seinerseits die Straßenmerkmale und vergleicht, ob die von ihm erkannten Verkehrsschilder oder Leitplanken mit den in der Karte hinterlegten übereinstimmen. Dies erlaubt es den Fahrzeugen, sich selbst dezimetergenau in der Fahrspur zu lokalisieren.

2. Positionsbestimmung per Satellit fürs automatisierte Fahren

Wichtige Daten liefern auch die Signale des Globalen Navigationssatellitensystems (GNSS), um die absolute Position eines automatisierten Autos zu ermitteln. Allerdings sind dabei gewisse Ungenauigkeiten zu beachten: GNSS-Satelliten fliegen in einer Entfernung von 25.000 Kilometern und mit einer Geschwindigkeit von 4.000 Metern pro Sekunde um die Erde. Ihre Signale werden durch Wolkenschichten verfälscht. Die Genauigkeit reicht zwar für heutige Navigationssysteme, aber nicht für das autonome Fahren.

Mithilfe eines Korrekturservice, der unter anderem aus einem Netzwerk von exakt vermessenen Referenzstationen auf der Erde und einem Datenverarbeitungszentrum besteht, können die Ungenauigkeiten korrigiert werden.

Die GNSS-Positionssignale, Korrekturdaten, Informationen der Inertialsensorik und weiterer Sensoren sowie Software kommen im Bewegungs- und Positionssensor zusammen und ermöglichen die hochgenaue Positionsbestimmung, auf die ein automatisiertes Fahrzeug angewiesen ist.

3. Inertialsensorik

Die sogenannte Inertialsensorik - vergleichbar mit dem menschlichen Gleichgewichtsorgan - kommt zum Einsatz, wenn die Satellitenverbindung ausfällt, weil beispielsweise das Auto in einen Tunnel einfährt. So wie sich Menschen mit ihrem Tast- und Gleichgewichtssinn fortbewegen können, weiß die Sensorik ganz genau, wohin und wie schnell sich das Fahrzeug bewegt.

In dieser Situation können die Drehraten- und Beschleunigungssensoren sowie die Signale der Raddrehzahlfühler und des Lenkwinkels einige Sekunden lang die Bewegungsrichtung weiterverfolgen. Ist die Satellitenverbindung länger unterbrochen, steht dem selbstfahrenden Auto die Straßensignatur zur Verfügung.