Mit neuen Funktionen und verbesserten Sensoren will Bosch die Sicherheits- und Assistenzsysteme auch in den kommenden Jahren weiter vorantreiben. „Ultraschall, Radar und Video – Bosch hat alle für die Fahrerassistenz erforderlichen Sensortechnologien und mit der Kernkompetenz der Fahrzeugintegration eine hervorragende Basis für die Entwicklung neuer, noch leistungsfähigerer Assistenzsysteme“, erklärt Gerhard Steiger, Vorsitzender des Bosch-Geschäftsbereichs Chassis Systems Control.

Bild 1: Dieser Prototyp eines vorausschauenden Fußgängerschutzsystems wertet den optischen Fluss und die Disparitäten des Stereobilds aus, um bei Bedarf auch selbständig ein Hindernis zu umfahren: Die Hände des Fahrers sind bewusst nicht am Lenkrad.

Bild 1: Dieser Prototyp eines vorausschauenden Fußgängerschutzsystems wertet den optischen Fluss und die Disparitäten des Stereobilds aus, um bei Bedarf auch selbständig ein Hindernis zu umfahren: Die Hände des Fahrers sind bewusst nicht am Lenkrad.Bosch

Er begrüßte es, dass die Europäische Union besonders wirksame Techniken wie ESP zur Pflicht in Neufahrzeugen machte. Verbraucherschutz-Organisationen wie NCAP (New Car Assessment Programme) berücksichtigen unfallverhindernde Systeme in ihrer Fahrzeugbewertung und „sind ein weiterer Impuls für mehr Verkehrssicherheit“, hebt Steiger hervor. Dazu sei Bosch „Partner in einer Vielzahl von Entwicklungskooperationen“, beispielsweise im Car-to-X-Projekt simTD.

Steiger zitiert eine Schätzung der Vereinten Nationen (UN), die davon ausgeht, dass weltweit die Zahl der Verkehrstoten von 2010 bis 2020 um nahezu die Hälfte auf 1,9 Millionen steigen wird. Aus diesem Grund verfolge Bosch bei der Entwicklung neuer Sicherheits- und Assistenzsysteme zwei grundlegende Strategien: „Einerseits erlebbaren Kundennutzen schaffen durch neu entwickelte Assistenzsysteme, die das Autofahren noch sicherer und komfortabler machen, andererseits bestehende Systeme mit Innovationen noch kostengünstiger gestalten, damit sie sich auch in preisgünstigen Fahrzeugen und in den Schwellenländern durchsetzen“, betont Gerhard Steiger. „Nur weit verbreitete Sicherheitstechnik bringt den notwendigen Beitrag auf dem Weg zum unfallfreien Fahren.“

Auswertungen von Unfalldatenbanken zeigen bekanntlich, dass neben dem Schleuderschutz ESP besonders automatische Notbremssysteme die Unfallzahlen und die Unfallschwere deutlich reduzieren können. So zeige eine Auswertung der deutschen Unfalldatenbank GIDAS, dass das bei Bosch im Jahr 2010 in Serie gegangene Notbremssystem das Potenzial habe, über 70 Prozent aller Auffahrunfälle mit Personenschaden zu verhindern. Seit 2011 hat Bosch die Funktion so erweitert, dass sie auch bei niedrigen Geschwindigkeiten durch automatisches Bremsen unterstützt. Wird der Radarsensor durch einen Videosensor ergänzt, kann das System nicht nur Fahrbahnmarkierungen und Verkehrsschilder erkennen, sondern in Verbindung mit der elektrischen Lenkunterstützung vor dem Verlassen der Fahrspur warnen oder selbsttätig gegenlenken. „Durch die Fusion der Radar- und Videodaten lassen sich auch Fußgänger und deren Bewegungsrichtung erkennen“, erläutert Steiger einen weiteren Vorteil der Sensorkombination.

Bild 2: Die Stereo-Kamera liefert den Daten-Input für den Baustellen-Assistent. In der Mitte ist die 12-cm-Kamera verbaut, aber in diesem Praxistest bei zirka 50 km/h kam die links im Bild sichtbare 10-cm-Kamera zum Einsatz.

Bild 2: Die Stereo-Kamera liefert den Daten-Input für den Baustellen-Assistent. In der Mitte ist die 12-cm-Kamera verbaut, aber in diesem Praxistest bei zirka 50 km/h kam die links im Bild sichtbare 10-cm-Kamera zum Einsatz.Bosch

Video-Sensoren am Start

2014 geht bei Bosch ein neuer Stereo-Videosensor in Serie, der unter anderem eine schnelle und genaue 3D-Messung von Objekten sowie eine ausreichende Abstandsmessung bis zu Geschwindigkeiten von rund 100 km/h bietet. So wird ein verbesserter Fußgängerschutz möglich, und zusätzlich lassen sich neue Funktionen wie ein Ausweich- oder Baustellenassistent realisieren. „Mit unserem Stereo-Videosensor lassen sich alle von EuroNCAP geforderten Sicherheitsfunktionen auf wirtschaftliche Weise erfüllen“, erklärt Steiger und verweist gleichzeitig auf „den Kostenvorteil des neuen Produkts“.

Mit einer neuen Stereo-Videokamera geben Bosch-Entwickler Fahrerassistenzsystemen die Fähigkeiten, Entfernungen zu Objekten sowie deren Höhe einzuschätzen und Bewegungen in

Längsrichtung zu erkennen. Dank der räumlichen Erfassung lässt sich nun allein anhand der Videosignale der Abstand von Gegenständen ermitteln. Darauf basierend entwickelt Bosch Funktionen, die in kritischen Situationen selbsttätig ausweichen oder das Fahrzeug automatisiert durch Baustellen steuern. Auch heute bereits übliche Assistenzfunktionen wie der adaptive Tempomat ACC oder eine automatische Notbremsung lassen sich damit realisieren.

Die neue Videokamera von Bosch liefert die Datenbasis für vielfältige Aufgaben. Durch ihre Informationen lassen sich bei Fahrgeschwindigkeiten bis zu 80 km/h das Risiko und die Folgen von Kollisionen mit Fahrzeugen, Fußgängern oder Radfahrern erheblich verringern. Derartige Videokameras sind damit die ideale Basis für mehr Sicherheit im innerstädtischen Verkehr. Während eine Monokamera aufwändig auf die unterschiedlichsten Objekte trainiert werden muss, um zum Beispiel Fußgänger und Autos im Bild zu finden, vermisst und erkennt die Stereokamera alle Hindernisse allein aufgrund der erfassten Bewegung und Entfernung. Diese Daten liefert ein Stereo-Kamera-System mit so hoher Sicherheit, dass Gerhard Steiger folgendes feststellt: „Somit kann allein auf Basis der Stereokamera-Daten eine automatische Notbremsung eingeleitet werden.“ Lässt sich ein Unfall nicht vermeiden, ist die Aufprallgeschwindigkeit und folglich die Unfallschwere damit zumindest deutlich geringer – und auch das Rückhaltesystem ist vorgewarnt, so dass Airbags und Gurtstraffer optimal auslösen.

Bild 3: Die Stereokamera dient als Basis-Sensor für neue Funktionalitäten

Bild 3: Die Stereokamera dient als Basis-Sensor für neue FunktionalitätenBosch

Automatische Notbremsfunktionen stellen hohe Ansprüche an die funktionale Sicherheit. Dazu Gerhard Steiger: „Solche Funktionen lassen sich nur mit entsprechender Absicherung zuverlässig darstellen, zum Beispiel durch eine Fusion von Video- und Radarsensoren oder eben durch das zweite Auge einer Stereokamera.“ Gleichzeitig kann das System auch alle Aufgaben von Monokameras erfüllen: Sie erkennt zum Beispiel Verkehrszeichen, hilft dem Fahrer bei der Spurhaltung und passt das Fernlicht automatisch vorausfahrenden Fahrzeugen und dem Gegenverkehr an.

In einen 3er BMW baute Bosch den Prototypen eines vorausschauenden Fußgängerschutzes ein, der per Stereokamera das 6D-Sehen ermöglicht und selbständig eine Umfahrung des Fußgängers einleitet, wenn das Fahrzeug durch einen Bremseingriff nicht mehr vollständig zum Stillstand gebracht werden kann und der für die Umfahrung benötigte Fahrschlauch frei ist: Beim schnellen Praxistest von AUTOMOBIL-ELEKTRONIK mit einem statischen Fußgänger-Dummy (Bild 1) zeigte sich das System hocheffektiv. Detailliertere Infos zum sogenannten 6D-Sehen finden Sie unter 305AEL0512 im Kapitel „Stereosehen“.

Das derzeit wohl kleinste automobile Stereokamerasystem am Markt

„Die Bosch-Entwickler haben das Steuergerät zur Bildverarbeitung und Funktionssteuerung gleich in das Kameragehäuse integriert und so ein besonders kompaktes System realisiert“, erklärt Gerhard Steiger. Mit zwölf Zentimetern Basisbreite, das ist der Abstand zwischen den optischen Achsen der Objektive, biete Bosch das wohl derzeit kleinste Stereokamerasystem für automobile Lösungen an. Die beiden CMOS-Bildsensoren haben eine Auflösung von jeweils 1,2 Megapixel. In Verbindung mit ihrem Linsensystem erfasst die Kamera einen Blickwinkel von vertikal 25 Grad und horizontal +/-25 Grad und bietet eine 3D-Messreichweite von über 50 Metern. „Die lichttechnisch hochsensiblen Bildsensoren können sehr große Kontraste verarbeiten und decken den für den Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich ab“, hebt Gerhard Steiger hervor.

Doch arbeitet Bosch derzeit bereits an einer kleineren Stereokamera mit 10 cm Basisbreite. Im Praxis-Schnelltest von AUTOMOBIL-ELEKTRONIK lieferte die 10-cm-Kamera trotz leichtem Gegenlicht beim Baustellenassistent rundum gute Ergebnisse. Bosch griff in dem in Bild 2 sichtbaren Prototypen, einem umgebauten VW Passat CC,  mit maximal 3 Nm in die Lenkung ein, so dass mit zwei Fingern ein Gegenlenken möglich war: eine angenehme Parametrierung.

Radar-Sensoren

Noch in 2012 ergänzt Bosch sein Programm an Radarsensoren um einen kompakten Mittelbereichs-Radarsensor (MRR). Er arbeitet im weltweit dauerhaft für automobile Anwendungen freigegebenen 77-GHz-Frequenzband und bietet gegenüber üblichen 24-GHz-Sensoren eine Abstandsmessung sowie eine erheblich bessere Objekttrennung.

Im Vergleich zu den Fernbereichs-Radarvarianten (LRR) ist er bei leicht reduzierter Reichweite deutlich kostengünstiger. Er ist die Basis für eine Adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC) bis zu Geschwindigkeiten von 150 km/h oder für einen Notbremsassistenten. Wenn dieser LRR-Sensor im Heck zum Einsatz kommt, überwacht er den toten Winkel und warnt beim Rückwärts-Ausparken vor querendem Verkehr.

Navigation 2.0

Jede weitere Fahrzeugführung, die über die Reichweite der Sensoren hinausgeht, erfordert exakte Navigationsdaten. Diese verbesserten Karteninformationen, der sogenannte elektronische Horizont, ermöglichen künftig eine weit umfassendere Unterstützung des Fahrers – beispielsweise die Warnung bei zu hoher Geschwindigkeit vor engen Kurven oder die Assistenz für eine besonders Sprit sparende Fahrweise. „Künftig reduzieren an das Fahrzeugmodell und die Topologie der Strecke angepasste Routenempfehlungen Fahrzeit und Verbrauch; im Nutzfahrzeug ist dieses System mit dem Namen Eco.Logic motion heute schon Realität“, hebt Steiger hervor.

Head-Up-Display

Außerdem hat Bosch ein eigenes Head-Up-Display konstruiert, das in einem Fahrzeug zur Demonstration eines Engstellen-/Baustellenassistenten verbaut war. Dieser Assistent nutzt nicht nur die Stereokamera sondern auch die beiden seitlich angebrachten Ultraschall-Sensoren des Parkpilots

Umfassende Connectivity für noch mehr Assistenz

„In Zukunft werden Assistenzsysteme immer komplexere Verkehrssituationen erfassen können und selbständig oder Fahrer unterstützend agieren“, schaut Steiger nach vorn. „Das erfordert jedoch die Vernetzung des Fahrzeugs mit der Außenwelt:  mit Fahrzeugen, der Infrastruktur, dem Internet.“ Das Auto kenne dann den wirklich schnellsten Weg zum Ziel und dazu alle Wanderbaustellen beziehungsweise die aktuellen Geschwindigkeitsbeschränkungen. Es warne aber auch vor kreuzendem Verkehr sowie plötzlich auftretendem Nebel oder Glatteis. Der neue Mobilfunkstandard LTE (Long Term Evolution) biete die nötigen Bandbreiten für die schnelle Warnung in kritischen Situationen.

„Ein starker Markttrend ist die durchgängige Anbindung an das Internet“, konstatiert Gerhard Steiger. „Bosch arbeitet an neuen Bedienoberflächen und Schnittstellen, die die Integration von Smartphones und die intuitive Bedienung entsprechender Funktionen möglichst einfach und ablenkungsfrei gestalten.“

In diesem Jahr brachte ein Automobilhersteller – General Motors in einem Cadillac – erstmals eine Head-Unit für das Fahrerinformationssystem in Serie, die eine Open-Source-Software nutzt. Dem auf Linux basierenden System von Bosch bescheinigt Geiger eine „hervorragende Bedienbarkeit“. Im Praxis-Kurztest von AUTOMOBIL-ELEKTRONIK präsentierte sich das System in der Tat übersichtlich gestaltet, so dass Anwender mit Smartphone-Erfahrung sich bestimmt zügig damit zurechtfinden. Es bietet eine natürliche Spracheingabe, und es lässt sich auch im Lebenszyklus auf einfache Weise aktualisieren. Frei programmierbare Displays erlauben dem Fahrer, immer die gerade benötigte Information in der von ihm bevorzugten Darstellung abzurufen.

Erwartungshaltung der Autofahrer

Autofahrer in Deutschland, Frankreich und Italien sind vertraut mit modernen Fahrerassistenzsystemen. Dies ist das Ergebnis einer Marktstudie, die Bosch in den Ländern durchgeführt hat. Rund zwei Drittel aller Befragten sind der Meinung, dass entsprechende Systeme die Sicherheit und den Komfort beim Autofahren erhöhen. In allen drei Ländern wird das vorausschauende Notbremssystem auf Fußgänger als persönlich wichtigste Fahrerassistenzfunktion eingestuft. Selbst das automatisierte Fahren findet dieser Studie zufolge bereits viele Anhänger. Rund die Hälfte aller Befragten kann sich bereits einen elektronischen Chauffeur vorstellen – sofern er sich auch ausschalten lässt.