Continental arbeitet an Frühwarnsystem für Fahrbahnsituationen mit geringer Haftung

Der inter­na­tionale Auto­mo­bilzulief­er­er Con­ti­nen­tal nutzt sein bre­ites Know-how in der Entwick­lung von unter­schiedlich­sten Sen­soren, um zukün­ftig den Fahrer frühzeit­ig auf möglicher­weise gefährliche Straßen­ab­schnitte hinzuweisen.

Da auch das wirkungsvoll­ste Sys­tem der aktiv­en Fahrsicher­heit die Geset­ze der Physik nicht außer Kraft set­zen kann, hat Con­ti­nen­tal mit Koop­er­a­tionspart­nern eine neue Strate­gie der Sen­sor­fu­sion entwick­elt. Dieses neue Sys­tem dient dazu, den Fahrer frühzeit­ig vor glat­ten Straßen­ver­hält­nis­sen zu war­nen. Das Sys­tem wurde im Rah­men des europäis­chen “Fric­tion” Pro­jek­tes inner­halb des “6th Frame­work Pro­gramme” entwick­elt und wird zum Teil von der Europäis­chen Kom­mis­sion gefördert.

Ohne aus­re­ichende Rei­bung zwis­chen Reifen und Fahrbahn (auch als “Grip” beze­ich­net) lässt sich ein Fahrzeug nicht kon­trol­lieren. Sys­teme der aktiv­en Fahrsicher­heit, wie ABS (Antiblock­ier­sys­tem) und ESC (Elek­tro­n­is­che Sta­bil­ität­skon­trolle), helfen dann, wenn Voll­brem­sun­gen oder ein dro­hen­des Aus­brechen des Fahrzeugs den Men­schen am Steuer in den Grenzbere­ich sein­er Fähigkeit­en zu brin­gen dro­hen. Aber selb­st der­art hil­fre­iche Sys­teme wie ABS und ESC greifen erst dann ein, wenn das Fahrzeug bere­its akut in Gefahr ist, außer Kon­trolle zu ger­at­en. In der Fahrprax­is bleibt es alleine der Ein­schätzung des Fahrers über­lassen, ob die herrschen­den Reifen­haf­tungsver­hält­nisse die aktuelle Geschwindigkeit erlauben.

Fusion zahlre­ich­er Sen­sor­dat­en aus dem Fahrzeug und der Fahrzeugumge­bung
Die neue Strate­gie der Sen­sor­fu­sion nutzt Infor­ma­tio­nen von Fahr­dy­namik­sen­soren und wertet diese zusam­men mit Infor­ma­tio­nen aus, die von zusät­zlich einge­baut­en Umge­bungs- und Reifensen­soren stam­men. Auf einen kurzen Nen­ner gebracht, soll das Sys­tem den Men­schen am Steuer war­nen, sobald die Gren­ze der Haf­tung zwis­chen Reifen und Fahrbahn erre­icht ist.

Zu diesem Zweck berech­net das Sys­tem die Reifen­haf­tung, die ein bes­timmtes Fahrmanöver erfordert (nötige Rei­bung / fric­tion used), schätzt die jew­eils max­i­mal zur Ver­fü­gung ste­hende Reifen­haf­tung ab (Rei­bungspoten­zial / fric­tion poten­tial) und berech­net die verbleibende Dif­ferenz zwis­chen bei­den Werten. Auch wenn das Prinzip ein­fach klingt, ergaben sich bei der Zusam­men­führung der Fahrzeug- und Umge­bungssen­sorsig­nale sowie ein­er zuver­läs­si­gen Inter­pre­ta­tion­sstrate­gie zur Bew­er­tung der Ergeb­nisse aus­ge­sprochen kom­plexe Auf­gaben­stel­lun­gen.

Fahr­dy­namik­sen­soren
Im Fahrzeug vorhan­dene Sen­soren liefern die Daten­grund­lage, um die Rei­bung zwis­chen Reifen und Fahrbahn zu berech­nen. Im Forschungs­fahrzeug dienen zwei Strate­gien dazu, die aktuellen Rei­bungsver­hält­nisse auf der Grund­lage des dynamis­chen Fahrzeugver­hal­tens zu berech­nen. Die Strate­gie von Con­ti­nen­tal ver­ar­beit­et unter anderem die Längs- und Querbeschle­u­ni­gung, die Rad­drehgeschwindigkeit, die Gier­rate und den Lenkwinkel. Ein math­e­ma­tis­ches Mod­ell der Querbeschle­u­ni­gung dient nun dazu, das unter Ide­albe­din­gun­gen zu erwartende Fahrzeugver­hal­ten zu berech­nen. Ein Abgle­ich mit den Infor­ma­tio­nen über das tat­säch­liche Fahrzeugver­hal­ten liefert einen Hin­weis auf die herrschen­den Reifen­haf­tungsver­hält­nisse. Während der Entwick­lung des Sys­tems zur Sen­sor­fu­sion wurde diese Strate­gie mit einem zweit­en Ver­fahren zur Rei­bungs­berech­nung kom­biniert, das auf der Lenkkraft basiert. Diese alter­na­tive Strate­gie wurde im Cen­tro Ricerche Fiat entwick­elt.

Umge­bungs- und Reifensen­soren Umge­bungssen­soren liefern Infor­ma­tio­nen über das Umfeld des Fahrzeugs an das zweite Teilmod­ul zur Fusion der Umge­bungsmerk­male:

-Ein optis­ch­er Sen­sor erfasst Verän­derun­gen der Menge an Licht, das von der Fahrbah­nober­fläche unmit­tel­bar vor dem Vorder­rad (im Bere­ich zwis­chen 0,4 und 1,5 Meter voraus) reflek­tiert wird.

-Eine Polar­i­sa­tion­skam­era erken­nt Ver­schiebun­gen zwis­chen den Anteilen der ver­tikalen und hor­i­zon­tal­en Polar­i­sa­tion des Lichts, das von der Straßenober­fläche im Bere­ich zwis­chen 5 und 20 Meter vor dem Fahrzeug zurück­ge­wor­fen wird.

-Schließlich dient ein Laser­scan­ner dazu, kleine Objek­te wie Schneeflock­en oder Regen­tropfen in einem Bere­ich zwis­chen 50 und 100 Meter vor dem Fahrzeug zu erken­nen und daraus die herrschen­den Wet­ter­ver­hält­nisse abzuleit­en.

-Ein Ther­mome­ter misst die Tem­per­atur der Fahrbah­nober­fläche.

-Die Tem­per­atur der Umge­bungsluft wird von einem weit­eren Ther­mome­ter erfasst.

Zusät­zlich liefern intel­li­gente im Reifen inte­gri­erte Reifensen­soren die Infor­ma­tio­nen über die aktuelle Reifen­ver­for­mung beim Abrollen. Das Sys­tem erken­nt begin­nen­des Aqua­plan­ing und liefert ein entsprechen­des Warnsignal. Durch Ver­ar­beitung der Infor­ma­tio­nen von den Umge­bungssen­soren und eine Plau­si­bil­ität­sprü­fung anhand der Ther­mome­ter­mess­werte kann das Sys­tem die Straßen­ver­hält­nisse erken­nen — und damit auch dro­hende Prob­leme für die Reifen­haf­tung.

Für eine War­nung des Fahrers wer­den sämtliche Sen­so­raus­gangssig­nale und die Rech­en­ergeb­nisse der Teilmod­ule zu einem Gesamtwert für die Haf­tung zwis­chen Reifen und Fahrbahn inte­gri­ert. Diese Infor­ma­tion kann den Fahrer rechtzeit­ig war­nen und kann darüber hin­aus dazu dienen, Sys­teme zur Min­derung der Unfallschwere oder Sys­teme zur Kol­li­sionsver­mei­dung ger­ade bei ungün­sti­gen Wit­terungs­be­din­gun­gen wirkungsvoller zu machen.

Optis­che Darstel­lung der Infor­ma­tio­nen für den Fahrer
Über die Entwick­lung der neuen Strate­gie zur Sen­sor­fu­sion hin­aus ist Con­ti­nen­tal als Spezial­ist für die Fahrerin­for­ma­tion in der Lage, den Fahrer schnell und der Fahrsi­t­u­a­tion entsprechend über die Straßen­lage dann auch zu informieren. Con­ti­nen­tal kann dafür auf sein Port­fo­lio an Instru­men­tierungslö­sun­gen zurück­greifen, um eine ergonomisch gün­stige, optis­che, akustis­che und möglicher­weise auch hap­tis­che (also fühlbare) Warn­botschaft für den Fahrer zu definieren. Zusät­zlich zum Kom­bi­na­tion­sin­stru­ment bietet beispiel­sweise das Head-up-Dis­play ergonomis­che Vorteile für die hochgr­a­dig sicher­heit­srel­e­vante War­nung vor dro­hen­dem Reifen­haf­tungsver­lust.