Carl Benz hat es schon gesagt: "Die Liebe zum Erfinden hört nie auf." Mercedes-Benz, der Erfinder des Automobils, hat es in diesem Sinne schon wieder getan und sogar eine neue, große, wegweisende Pioniertat vollbracht: Mit der weltweit ersten Langstreckenfahrt eines völlig autonom gesteuerten Automobils (der Fahrer greift nicht ein: Gasgeben, Bremsen, Blinken, Steuern wird komplett vom klugen, umsichtigen und vorausschauenden Computersystem namens "Intelligent Drive" übernommen) hat Mercedes-Benz einen technologischen Meilenstein und eine neu Duftmarke des technologischen Fortschritts gesetzt. Mit der Pionierfahrt mit dem Forschungsfahrzeug S 500 INTELLIGENT DRIVE im August 2013 hat Mercedes-Benz gezeigt, dass auch im Überland- und Stadtverkehr autonomes Fahren möglich ist. Die rund 100 Kilometer lange Route von Mannheim nach Pforzheim folgte übrigens den Spuren der Pionierin Bertha Benz, die auf dieser Strecke vor genau 125 Jahren die erste automobile Fernfahrt gewagt hatte.

Mercedes-Benz Intelligent Drive: Da guckst Du (nur noch zu)!

Im dichten Verkehr des 21. Jahrhunderts musste die selbstständig fahrende S-Klasse hochkomplexe Situationen autonom meistern – mit Ampeln, Kreisverkehren, Fußgängern, Radfahrern und Straßenbahnen. Die Besonderheit: Dieser wegweisende Erfolg wurde nicht durch den Einsatz extrem teurer Spezialtechnologie, sondern mithilfe seriennaher Technik realisiert, wie sie ähnlich bereits heute in der neuen E- und S-Klasse verfügbar ist. Damit markiert das Projekt einen Meilenstein auf dem Weg vom selbst bewegten (automobilen) zum selbstständig fahrenden (autonomen) Auto.

Neue Pionierfahrt auf legendärer Bertha-Benz-Route

Im August 1888 startete Bertha Benz zu ihrer berühmten ersten automobilen Fernfahrt von Mannheim nach Pforzheim (mehr dazu lesen Sie hier). Damit stellte die Frau von Carl Benz die Alltagstauglichkeit des Benz Patent-Motorwagen unter Beweis und bereitete so den Weg für den weltweiten Erfolg des Automobils. Genau 125 Jahre später, im August 2013, gelang Mercedes-Benz auf der gleichen Route eine nicht weniger spektakuläre Pionierleistung: Das auf Basis der neuen Mercedes-Benz S-Klasse entwickelte Forschungsfahrzeug S 500 INTELLIGENT DRIVE fuhr selbstständig auf den rund 100 Kilometern zwischen Mannheim und Pforzheim – und das nicht wie einst Bertha Benz „allein auf weiter Flur“, sondern bei hoher Verkehrsdichte und in komplexen Verkehrssituationen.

Mit Mercedes-Benz Zukunft erfahren

„Mit dieser S-Klasse zeigen wir, wo wir mit „Intelligent Drive“ hinwollen und welch großes Potenzial in der bereits heute verfügbaren Technik steckt“, so Dr. Dieter Zetsche, Vorstandsvorsitzender der Daimler AG und Leiter Mercedes-Benz Cars. “Sicher wäre es deutlich einfacher gewesen, für die autonome Fahrt von Mannheim nach Pforzheim die Autobahn zu nehmen. Aber für uns war es eine besondere Motivation, die autonome Fahrt genau auf dieser Strecke und 125 Jahre nach Bertha Benz zu absolvieren. Wir wären nicht Mercedes-Benz, wenn wir uns nicht anspruchsvolle Ziele setzen und sie dann auch erfüllen würden.“

Autonom unterwegs mit seriennaher Sensorik

Das Forschungsfahrzeug Mercedes-Benz S 500 INTELLIGENT DRIVE wurde für das Projekt mit seriennaher Sensorik ausgestattet. Basierend auf einer Weiterentwicklung der bereits heute in der neuen S-Klasse eingesetzten Sensortechniken, haben die Entwickler dem Technologieträger beigebracht zu wissen, wo er ist, was er sieht und wie er selbstständig reagieren soll: Ganz alleine findet das Auto mit seinem hochautomatiserten „Strecken-Pilot“ den Weg durch dichten Stadt- und Überlandverkehr. "Autonome Fahrzeuge sind für uns ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum unfallfreien Fahren“, so Zetsche. „Sie werden den Komfort und die Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer weiter erhöhen. Denn autonome Fahrzeuge reagieren auch dann, wenn der Fahrer unaufmerksam ist oder etwas übersieht und nehmen ihm unangenehme oder schwierige Fahraufgaben ab.“

Mit den erfolgreichen Versuchsfahrten auf den Spuren von Bertha Benz haben wir den Beweis erbracht, dass hochautomatisiertes Fahren auch jenseits von abgesperrten Strecken oder vergleichsweise übersichtlichen Situationen möglich ist“, so Professor Dr. Thomas Weber, im Vorstand der Daimler AG verantwortlich für Konzernforschung und Leiter Mercedes-Benz Cars Entwicklung. „Wir haben – und das war für uns das Ziel des Projekts – wesentliche Erkenntnisse gewonnen, in welche Richtung wir unsere heutigen Systeme weiterentwickeln müssen, um auch abseits der Autobahn autonom fahren zu können. Wir waren fast selbst erstaunt, wie weit wir mit unserer heutigen Sensortechnik schon kommen, aber wir wissen jetzt auch, wie viel Zeit und Mühe es kostet, dem Fahrzeug das richtige Verhalten in einer Vielzahl von Verkehrssituationen beizubringen – denn jede Fahrt auf der Strecke war anders“, so Weber weiter. Diese Erfahrungen finden jetzt Eingang in die Planung künftiger Fahrzeuggenerationen, die mit diesen innovativen, weiterentwickelten Funktionen ausgestattet werden sollen. Der Daimler Forschungsvorstand betont: „Wir sind mit der neuen S-Klasse die ersten, die im Stau autonom fahren können. Wir wollen auch die ersten mit weiteren autonomen Fahrfunktionen in Serie sein. Und gehen Sie davon aus, dass wir das noch innerhalb dieser Dekade schaffen werden.“

Autonomes Fahren in mehreren Stufen

Die wesentlichen Vorteile des autonomen Fahrens liegen auf der Hand: Schnell, sicher und entspannter ans Ziel kommen. Vor allem bei Routinefahrten, im Stau, auf vollen Autobahnen mit Geschwindigkeitsbegrenzung und auf unfallträchtigen Strecken kann ein autonomes Fahrzeug den Fahrer unterstützen und lästige Routineaufgaben übernehmen. Das Fahrerlebnis und der Spaß, selbst zu fahren sollen dabei aber nicht verloren gehen. „Unsere autonomen Systeme machen dem Fahrer ein Angebot zur Unterstützung und Entlastung. Wer selbst fahren möchte, kann das heute und auch in Zukunft jederzeit tun“, betont Daimler-Entwicklungsvorstand Weber. „Fest steht aber auch, dass autonomes Fahren nicht von heute auf morgen kommt, sondern Schritt für Schritt Realität wird. Mit dieser Fahrt haben wir jetzt einen weiteren wichtigen Schritt in die Zukunft gemacht.“

Man unterscheidet zwischen drei Stufen des autonomen Fahrens, die von einem Arbeitskreis des VDA zusammen mit der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert wurden: teil-, hoch- und vollautomatisiert.

Beim teilautomatisierten Fahren muss der Fahrer die automatischen Funktionen ständig überwachen und darf keiner fahrfremden Tätigkeit nachgehen.

Beim hochautomatisierten Fahren muss der Fahrer das System nicht mehr dauerhaft überwachen. Dann sind fahrfremde Tätigkeiten in begrenztem Umfang denkbar. Das System erkennt seine Grenzen selbst und gibt die Fahraufgabe rechtzeitig und mit genügend Zeitreserve zurück an den Fahrer.

Beim vollautomatisierten Fahren kann das System alle Situationen autonom bewältigen; der Fahrer muss das System nicht überwachen und darf fahrfremden Tätigkeiten nachgehen. Ebenso ist in dieser Stufe fahrerloses Fahren möglich.

Teilautomatisiertes Fahren können Mercedes-Benz Fahrer bereits heute in den neuen Modellen der E- und S-Klasse genießen: Die neue DISTRONIC PLUS mit Lenk-Assistent und Stop&Go-Pilot lenkt das Fahrzeug weitgehend automatisch durch den Stau. Damit bildet dieses System den Kern von „Mercedes-Benz Intelligent Drive“, der intelligenten Vernetzung aller Sicherheits- und Komfortsysteme auf dem Weg zum unfallfreien bis hin zum autonomen Fahren. Mit den jetzt erfolgreich durchgeführten autonomen Versuchsfahrten auf der Bertha Benz-Route konnten die Daimler-Forscher wichtige Erfahrungen sammeln, welche Herausforderungen auf dem Weg zum hoch- und vollautomatisierten Fahren noch zu bewältigen sind und was zum Beispiel noch getan werden muss, damit sich ein Auto auch in hochkomplexen Situationen mit Ampeln, Kreisverkehren, Fußgängern und Straßenbahnen sicher bewegen kann.

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Erste Fahrversuche mit Technologieträgern auf Basis der E- und S-Klasse

Von der Öffentlichkeit unbemerkt, aber mit den entsprechenden Ausnahmegenehmigungen der Behörden und Zertifikaten des TÜV versehen, startete die Erprobung des „Strecken-Piloten“ auf der Bertha Benz-Route Anfang 2012 mit insgesamt drei Technologieträgern auf Basis der E- und S-Klasse, die mit allen erhältlichen aktiven und passiven Sicherheitssystemen ausgestattet sind. In diesen Versuchsträgern wurden nur solche Sensortechnologien verwendet, die ähnlich schon heute in Mercedes-Benz Serienfahrzeugen zur Anwendung kommen. Denn diese Technologien sind bereits alltagstauglich und bezahlbar und machen damit einen möglichen Transfer in spätere Serienmodelle leichter. Weiterentwickelt wurden allerdings Anzahl und Anordnung der Sensoren, um eine umfassende Abdeckung der Fahrzeugumgebung in alle Richtungen zu erreichen und zusätzliche Informationen über das Fahrzeugumfeld zu erhalten.

Auf Basis dieser Sensordaten, der Bestimmung der eigenen Position des Fahrzeugs und anhand von Informationen aus einer digitalen Karte erfolgen in den autonom fahrenden Autos die Analyse des befahrbaren Freiraums und die Planung des eigenen Fahrwegs. Die dafür benötigten Algorithmen wurden von der Mercedes-Benz Forschungsgruppe in Zusammenarbeit mit dem Institut für Mess- und Regelungstechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt.

Die technischen Anpassungen im Vergleich zur Serienversion einer Mercedes-Benz S-Klasse sind im Einzelnen:



- Die Basisbreite (der Augenabstand) der Stereokamera wurde vergrößert, um Objekte in größerer Entfernung zusätzlich zum Radar auch mittels Kamera zu erkennen.

- Zwei zusätzliche Fernbereichsradare wurden in den seitlichen vorderen Stoßfängern untergebracht, um in Kreuzungsbereichen von links oder rechts kommende Fahrzeuge frühzeitig zu erkennen. Ein weiterer Fernbereichsradar beobachtet das Verkehrsgeschehen nach hinten.

- Vier Nahbereichsradare in den Fahrzeugecken verbessern die Erkennung der näheren Umgebung und anderer Verkehrsteilnehmer.

- Zur Beobachtung von Ampeln dient eine Farbkamera hinter der Windschutzscheibe mit einem Öffnungswinkel von 90 Grad.

- Eine weitere Kamera ist nach hinten durch die Heckscheibe gerichtet, um das Fahrzeug anhand von bekannten Merkmalen in der Umgebung zu lokalisieren. Diese Umgebungsmerkmale wurden zuvor in einer digitalen Karte erfasst: Der Vergleich des gerade Gesehenen mit dem dort Gespeicherten ermöglicht es dem Fahrzeug, sich deutlich genauer zu lokalisieren, als es allein mit GPS möglich wäre.



Für die Fahrt auf der Bertha Benz-Route hat Mercedes-Benz in Zusammenarbeit mit dem KIT und HERE, einem Geschäftsbereich von Nokia, der auf die Herstellung von digitalen Karten und ortsbezogenen Diensten spezialisiert ist, eine 3-dimensionale digitale Karte der Strecke von Mannheim nach Pforzheim erstellt, die speziell auf die Anforderungen eines autonomen Fahrzeugs angepasst ist. In dieser Karte, die besonders genaus sein muss, sind neben Straßenverlauf, Anzahl und Richtung der Fahrspuren sowie Verkehrsschildern auch Positionen von Ampeln erfasst. Derartige digitale Karten bilden eine wichtige Voraussetzung für das autonome Fahren. Mercedes-Benz und HERE werden deshalb auch zukünftig bei der Entwicklung „intelligenter“, 3-dimensionaler digitaler Karten für autonome Fahrzeuge kooperieren.

Strecken-Pilot reagiert auf vielfältige Verkehrssituationen

Der Strecken-Pilot im Forschungsfahrzeug muss vielerlei Herausforderungen auf Landstraßen und im Stadtverkehr meistern: Kreisverkehre, Engstellen in Ortsdurchfahrten mit entgegenkommenden Fahrzeugen, Radfahrer auf der Straße, Abbiegemanöver, halb auf der Fahrbahn oder in zweiter Reihe parkende Fahrzeuge, rote Ampeln, „Rechts vor Links“-Vorfahrten, kreuzende Fußgänger und Straßenbahnen. Überwacht wurde die autonom fahrende S-Klasse im Rahmen der Erprobung dabei von speziell geschulten Sicherheitsfahrern, die im Fall einer Fehlentscheidung des Systems sofort eingreifen und die Fahrzeugführung übernehmen konnten. Da der reale Verkehr nicht vorhersehbar ist und damit keine Fahrsituation einer früheren glich, wurde jede notwendige Übernahme durch den Sicherheitsfahrer dokumentiert. Diese Informationen wurden dann vom Entwicklungsteam ausgewertet und damit der Manöverkatalog des Fahrzeugs entsprechend erweitert. Auf diese Weise kam der Technologieträger im Zuge seiner fortschreitenden Entwicklung mit immer mehr Verkehrssituationen zurecht.

Komplexe Probleme und ihre Lösungen

Die Versuchsfahrten auf der 100 Kilometer langen Strecke liefern wichtige Erkenntnisse für die weitere Technologie- und Produktentwicklung. „Es hat sich zum Beispiel herausgestellt, dass das Erkennen von Ampelphasen in verschiedenen Beleuchtungssituationen und die richtige Zuordnung einzelner Ampeln zu den Fahrspuren eine große Herausforderung darstellt“, erläutert Prof. Ralf Herrtwich, Leiter Fahrerassistenz- und Fahrwerksysteme in der Konzernforschung und Vorentwicklung der Daimler AG und in dieser Funktion Initiator des autonomen Fahrprojekts. „Unser Anspruch ist es aber nicht, dass das Fahrzeug alle Situationen alleine auflösen muss. Wenn zum Beispiel ein Müllwagen die Straße blockiert, wollen wir gar nicht, dass das Fahrzeug ihn automatisch überholt, zumal dann auch die Sicht der Fahrzeugsensorik eingeschränkt ist. In diesen Situationen übergibt das Fahrzeug die Kontrolle zurück an den Fahrer.“

Wo bin ich?

Für das Unternehmen liegt der Erfolg der autonomen Fahrten vor allem darin, herausgefunden zu haben, welchen Themen sich das Entwicklungsteam in Zukunft verstärkt widmen muss. „Wir wissen jetzt, in welchen Bereichen wir den programmierten Manöverkatalog des Fahrzeugs, das heißt die situationsabhängigen Steuerbefehle für Lenkung, Motor und Bremsen, noch verbessern und verfeinern können, zum Beispiel beim autonomen Durchfahren von Kreisverkehren.“ Eine weitere Herausforderung ist die richtige Lokalisierung des Fahrzeugs auf der Straße, etwa um festzulegen, wo genau ein Fahrzeug an einer Einmündung anhalten soll um den Querverkehr im Blick zu haben.

Besonders herausfordernd sind für autonome Fahrzeuge die Abstimmung und Interaktion mit anderen Verkehrsteilnehmern. Sich mit einem entgegenkommenden Fahrzeug darauf zu einigen, welches als erstes eine Engstelle passieren soll, erfordert ein Hochmaß an Situationsanalyse. „Wo ein menschlicher Fahrer schon einmal beherzt in die Lücke vorstoßen würde, verhält sich unser autonomes Fahrzeug eher zurückhaltend“, so Herrtwich. „Das führt dann schon manchmal zu komischen Situationen, etwa wenn das Fahrzeug an einem Fußgängerüberweg anhält, uns die Passanten aber signalisieren zu fahren – und unser Auto stoisch weiter wartet, weil wir bei der Programmierung nicht mit soviel Höflichkeit gerechnet haben.“

14 Bilder Fotostrecke | Neue Pioniertat von Mercedes-Benz: 1. autonome Langstreckenfahrt unter realen Bedingungen: #01 #02