Eine sich schnell verändernde Welt
Es wurden Ideen geäußert, hitzige Debatten geführt und starke Meinungen darüber geäußert, was nötig wäre, um die Stadt der Zukunft zu schaffen. Ein wichtiger Abschnitt innerhalb dieser Vision betrifft autonome Autos, eine Technologie, die viele Aspekte unseres täglichen Lebens beeinflussen wird – unsere Art zu reisen, unseren Lebensstil, die Schaffung neuer Industrien und neuer Arbeitsplätze – und andere verändern wird. Die Welt verändert sich schnell und wir müssen innovativ sein, um uns an diese neu entstehende Situation anzupassen. Der Besitz von Fahrzeugen in Großstädten ist rückläufig, da es für ihre Einwohner einfacher, bequemer und billiger ist, Verkehrsdienste mit einem Fahrer zu nutzen. Einkaufszentren und Kaufhäuser kämpfen angesichts des Anstiegs des Internetverkaufs um ihr Überleben, und der geschäftige Lebensstil erhöht unsere Abhängigkeit von Lebensmittellieferdiensten. Das gesteigerte Verkaufsvolumen über das Internet, zusammen mit innovativen Wegen der Verteilung und Paketzustellung, entwickelt sich zu einem wichtigen Technologietrend. Vor diesem Hintergrund ist es an der Zeit, über das Potenzial hinauszublicken und zu sehen, wo die Implementierung von wirklich autonomen (VA) Fahrzeugen derzeit steht und was nötig wäre, um die autonome Technologie vom aktuellen „Datenerfassungsmodus“ zu ihrer Verbreitung zu bewegen Einsatz für den täglichen Einsatz.
Vertrauen in autonome Fahrzeuge aufbauen
Sehen wir uns zunächst an, wie weit sich die Technologie des autonomen Fahrens seit den Tagen von Waymos erstem Auto entwickelt hat. Auf dem US-Markt, wo Kalifornien (der einzige Bundesstaat, in dem das Department of Motor Vehicles (DMV) verpflichtet ist, VA-Testberichte zu veröffentlichen) 3,2 Unternehmen ihre Ergebnisse veröffentlicht haben. Insgesamt legten die Autos dieser Unternehmen mehr als 73.550 Millionen Kilometer im autonomen Modus zurück und es gab 320 Unterbrechungen (das System gab die Kontrolle an einen Sicherheitsfahrer zurück oder der Sicherheitsfahrer musste für den sicheren Betrieb des Autos eingreifen). Die durchschnittliche Anzahl der Unterbrechungen betrug eine pro XNUMX Kilometer. Angesichts eines solchen Zuverlässigkeitsniveaus senkte die kalifornische DMV die Anforderungen ihrer Regel, einen Sicherheitsfahrer zu haben, wenn das Auto im autonomen Modus fuhr. Dies stellt eine bedeutende Änderung dar, da Waymo bisher das einzige Unternehmen war, das diese Lizenz erhalten hatte. Kalifornien hat kürzlich auch die Möglichkeit eröffnet, selbstfahrende leichte Lkw zu testen, eine Kategorie, die Personentransporter, Pickups und Lieferwagen umfasst. Die Verfügbarkeit solcher Berichte ist nicht nur sehr praktisch für die Aufklärung der Bürger, sondern erfordert auch detailliertere Informationen, um zu wertvollen Schlussfolgerungen zu gelangen.
Wenn ein Unternehmen beispielsweise eine Unterbrechung aufgrund von Wahrnehmungsproblemen meldet, verlangen die aktuellen DMV-Regeln nicht, dass das Unternehmen angibt, was fehlgeschlagen ist (oder wiederholt fehlgeschlagen ist), es identifiziert oder klassifiziert. In Ermangelung eines standardisierten methodischen Prozesses zur Überprüfung der Genauigkeit der Daten ist die Wirksamkeit der Berichte im Hinblick auf die Erhöhung des Vertrauens der Öffentlichkeit in die Technologie fraglich. In den pazifischen Ländern wird China zum größten Markt für AVs. Laut einem McKinsey-Bericht „könnten autonome Fahrzeuge bis 66 bis zu 2040 % der zurückgelegten Personenkilometer ausmachen und würden einen Markt im Wert von 1,1 Billionen US-Dollar an Mobilitätsdiensten und 0,9 Billionen US-Dollar an Fahrzeugverkäufen generieren“. Peking war im Dezember 2017 die erste Stadt, die den Einsatz autonom fahrender Fahrzeuge auf ihren Straßen regulierte, gefolgt von Shanghai. Später, im Februar 2018, eröffnete Peking das erste Testzentrum für autonome Fahrzeuge. Dieses innovative 133.000 Quadratmeter große Zentrum ahmt reale Testumgebungen nach, indem es statischen und dynamischen Verkehr auf städtischen und ländlichen Straßen reproduziert. Die chinesische Regierung hat stark investiert und sich verpflichtet, beträchtliche Geldbeträge und Ressourcen bereitzustellen, um Unternehmen zu ermutigen, die neuesten Technologien zu entwickeln, die diesen Markt mit hoher Geschwindigkeit vorantreiben werden.
China will Technologieführer an der Spitze des AV-Marktes werden. Auch die Europäische Union (EU) erkennt klar die Vorteile von AVs und die Relevanz ihrer Wirkung an. Es gibt eine starke Zusammenarbeit zwischen den Mitgliedstaaten, die den flächendeckenden Einsatz der autonomen Fahrtechnologie auf einheitliche und homogene Weise in verschiedenen Ländern sicherstellt. Dies spiegelt sich in der Wiener Straßenverkehrskonvention wider, die eine gemeinsame Regelung des grenzüberschreitenden Verkehrs fordert. Es verstärkt die einheitliche Schaffung von Autobahnen, die Städte verbinden und für Tests mit AV geeignet sind. Darüber hinaus hat die EU einen Plan auf den Weg gebracht, der fahrerlose Lkw umfasst, die in weniger als zwei Jahren zwischen Städten verkehren. Reduzierte Transitzeiten und reduzierte Kraftstoffkosten sind nur einige der vielen erwarteten Vorteile. Werfen wir einen genaueren Blick auf die Situation in einigen EU-Ländern. Deutschland, das oft als Mekka für traditionelle Autohersteller gilt, war eines der ersten Länder, das AVs auf den Straßen legalisierte, wenn auch mit Sicherheitsfahrern. Die Niederlande sind führend, und das nicht nur innerhalb Europas, sondern weltweit. Dieses Land erlaubt bereits das Testen von autonom fahrenden Fahrzeugen ohne die Anwesenheit oder Kontrolle menschlicher Fahrer. Schweden hat die Plattform für Testprogramme mit Kleinbussen angeboten, und es gibt mehrere Unternehmen, die einen umfassenden und ehrgeizigen Einsatz autonomer Busse unternehmen.
„Der Besitz eines nicht autonomen Autos wird bald wie der Besitz eines Pferdes sein“, sagte Carlos Moedas, EU-Kommissar für Forschung, Wissenschaft und Innovation. Alle diese Länder arbeiten in einem gemeinsamen Rahmen, sodass Europa durch die Entwicklung einer nationalen AV-Integrationsstrategie ein sichereres und effizienteres Straßennetz schafft.
Sensoren: die Augen autonomer Fahrzeuge
Sensortechnologie ist für AVs von entscheidender Bedeutung, da sie die Fähigkeit bietet, Objekte vor dem Fahrzeug zu erkennen, und wie Augen funktioniert, indem sie die Daten liefert, auf denen Entscheidungen automatisch basieren. Betrachten wir einige der Sensoren, auf denen die AV-Technologie basiert: Kameras befassen sich mit der Texturklassifizierung und -interpretation und stellen derzeit die kommerziell rentabelste Option für den Sensor dar. Der CMOS-Bildsensor, eine Kernkomponente der Kamera, hat seit den Anfängen von Fotos und Selfies einen langen Weg zurückgelegt. Diese Sensoren haben sich von „Nur-sehen“-Sensoren zu Vision mit zusätzlicher Erkennung entwickelt. Er ist der am weitesten verbreitete Sensor für Funktionen wie Advanced Driver Assistance (ADAS) mit Vorwärtssicht und Ampelerkennung. Die vom Sensor gesammelten Daten spielen eine Schlüsselrolle im Entscheidungsprozess des Autos. Die derzeit in AVs verwendeten CMOS-Bildsensoren verfügen über hochentwickelte Funktionen, die es ihnen ermöglichen, alle Fahrsituationen unter allen Arten von Umgebungsbedingungen effizient zu bewältigen. Der hohe Dynamikumfang (High Dynamic Range, HDR) ist ein grundlegender Parameter innerhalb der Spezifikationen von Kamerasensoren.
Dies ist die Fähigkeit des Sensors, ohne Über- oder Untersättigung zwischen den dunkelsten und hellsten Teilen der Ansicht im selben Bild zu sehen. Das heißt, der Sensor muss immun gegen wechselnde Umgebungslichtverhältnisse sein, beispielsweise wenn er plötzlich einem sonnigen Lichteinfall oder Reflexionen ausgesetzt ist oder bei Tageslicht in einen Tunnel ein- oder ausfährt . Unternehmen wie ON Semiconductor bieten das höchste HDR für den sicheren und zuverlässigen Einsatz in VA-Anwendungen. Ein weiterer Trend beim autonomen Fahren ist eine höhere Sensorauflösung, die von der Notwendigkeit angetrieben wird, dass selbstfahrende Autos weiter sehen und gleichzeitig Objekte jeder Größe erkennen können. Grundsätzlich bietet dies die Möglichkeit, die Anzahl der Pixel pro Winkelgrad im Objekt zu erhöhen und damit autonome Fahralgorithmen zur Objekterkennung und -klassifizierung effizienter arbeiten zu lassen. Für VA-Level drei und höher besteht eine starke Abhängigkeit von Hardware und Software, um Entscheidungen zu treffen, die sonst von Menschen getroffen würden; Dies kann Fahrzeuge auch anfälliger für Cyberangriffe oder Hacking machen.
Dies hat zur Entwicklung zahlreicher Schutz- und Sicherheitsfunktionen geführt, wie z. B. Cybersecurity, die auf Sensorebene hinzugefügt wurden. In Anbetracht dieser Herausforderung und Bedrohung stellt ON Semiconductor das erste Automotive-Imaging-Gerät vor, das Cybersicherheitsfunktionen integriert. Auch Unternehmen, die im LiDAR-Segment tätig sind, haben die Aufmerksamkeit von Investoren auf sich gezogen. Diese Technologie gilt als sehr empfehlenswert für autonome Autos, obwohl ihr Preis sehr hoch sein kann. Die Fähigkeit von LiDAR, eine 3D-Punktwolke zu erstellen, unterscheidet es von anderen Erkennungstechnologien. Waymo hat das Spiel mit seinem eigenen LiDAR verändert, das nicht nur Fußgänger erkennt, sondern auch die Richtung berechnen kann, in der sie sich bewegen und wohin sie sich bewegen werden. Dies gibt Autos auch die Möglichkeit, Handzeichen von Fußgängern oder Radfahrern zu erkennen und das Fahren entsprechend anzupassen.
Entfernung, Auflösung, Drehung und Bildübertragungsgeschwindigkeit sind weitere wichtige Parameter bei der Auswahl eines LiDARs. Die fortschrittlichste LiDAR-Technologie ist in der Lage, eine Entfernung von mehr als 200 Metern zu sehen. Die Idee ist, ein Objekt auf der Straße nicht nur zu erkennen, sondern es auch zu klassifizieren und an das Entscheidungssystem zurückzumelden und gegebenenfalls die Fahrbahn des Fahrzeugs zu ändern. Auch die Reflektivität von Objekten spielt eine große Rolle. Obwohl die aktuelle LiDAR-Technologie Objekte mit hohem Reflexionsvermögen in einer bestimmten Entfernung erkennen kann, sind Anstrengungen erforderlich, um extrem niedrige Reflexionsgrade auf große Entfernungen zu erkennen. Radar ist ein weiterer häufig untersuchter Sensortyp, der für die Zukunft des autonomen Fahrens enorm wichtig ist. Die einzigartigen Vorteile des Radars zeigen sich beim Betrieb im Dunkeln und bei allen Wetterbedingungen. Millimeterwellen sind eine spezielle Technologie, die elektromagnetische Wellen mit kurzer Wellenlänge nutzt und beginnt, sich in Anwendungen für autonomes Fahren zu verbreiten.
Durch die Erfassung des reflektierten Signals kann ein Radarsystem die Entfernung, Geschwindigkeit und den Winkel von Objekten bestimmen. Ein Millimeterwellensystem, das zwischen 76 und 81 GHz arbeitet (dessen entsprechende Wellenlänge etwa 4 mm beträgt), kann Bewegungen in der Größenordnung von Zehntelmillimetern erfassen. Dies bietet eine auf dem Automobilmarkt noch nie dagewesene Genauigkeit und ermöglicht präzise Messungen zwischen dem Fahrzeug und umgebenden Fahrzeugen und Objekten. Eine weitere Verbesserung ist in der Fähigkeit zu sehen, kompaktere und integriertere Designs zu erzielen, ohne dass große sichtbare Antennen erforderlich sind. VAs sind eine der am meisten erwarteten Innovationen mit potenziellen Auswirkungen, die das Leben von Millionen von Menschen auf der ganzen Welt verändern werden. Da diese Technologie der allgemeinen Bevölkerung zugänglicher wird, werden ihre Auswirkungen – sowohl positiv als auch negativ – mit Sicherheit erheblich sein. Eines ist sicher: Eine interessante Reise erwartet uns!
