Maximilian Kranl
17.07.2017
Jam Session mit dem Audi A8
So funktioniert der Audi AI Staupilot

Für die meisten Autofahrer gibt es nichts Ärgerlicheres, als im Stau zu stehen. Nicht so für die Audi-Ingenieure rund um Peter Bergmiller: Denn sie haben den Audi AI Staupiloten des neuen Audi A8 entwickelt. Damit dieser absolut zuverlässig funktioniert, stellten sie sich stundenlang freiwillig in die Blechkolonnen der Republik.

Der Audi A8 fährt mit Staupilot getarnt auf der Autobahn.

Getarnt unterwegs: Der neue Audi A8 dreht viele Runden im Stau und zähfließendem Verkehr. Der Grund? Um sicher zu sein, dass der Audi AI Staupilot funktioniert, müssen die Audi-Ingenieure die Funktion testen und perfektionieren. Und dafür suchen sie, was andere meiden: Stop-And-Go auf der Autobahn.

Das Fahrzeug wird noch nicht zum Kauf angeboten. Es besitzt noch keine Gesamtbetriebserlaubnis und unterliegt daher nicht der Richtlinie 1999/94/EG.

http://www.audi.de/DAT-Hinweis

 

Man kennt das ja: Erst wird der Verkehr dichter, das Tempo sinkt. Dann flackern Bremslichter auf, schon aktiviert der Erste den Warnblinker. Es folgt Stillstand. Fahrzeuge ringsum. Blech, so weit das Auge reicht. Für die meisten Autofahrer wäre es jetzt an der Zeit für einen ausgedehnten Seufzer. Peter Bergmiller hingegen ist zufrieden: „Na endlich, das wird ein super Stau!“

Im Stau stehen für die Entwicklung

Bergmiller ist weder masochistisch veranlagt, noch sucht ihn Langeweile heim. Vielmehr koordiniert er die Entwicklung des Audi AI Staupiloten für den neuen Audi A8. Damit ausgerüstet kann das Auto im stockenden Verkehr bis 60 km/h hochautomatisiert mitfahren.

Bis aber der Kunde einfach auf den Knopf drücken und einen guten Krimi lesen oder E-Mails schreiben kann, müssen Bergmiller und seine Kollegen noch sehr viele Erprobungsstunden im Stau und im zähfließenden Verkehr verbringen. Denn nur die ausgiebige Erprobung auf deutschen Autobahnen stellt sicher, dass sich der Kunde auf den hochkomplexen virtuellen Piloten auch wirklich verlassen kann.

Ein heißer Freitag Anfang Juni, das Pfingstwochenende steht vor der Tür – da scheint Stau Richtung Süden vorprogrammiert. Wie so viele beginnt auch dieser Tag für Bergmiller in seiner Werkstatt im Werk Ingolstadt. Der Raum in der Technischen Entwicklung ist klinisch rein, hier wird weniger geschraubt als verkabelt. Zehn Testfahrzeuge reihen sich aneinander: einige Prototypen des neuen Audi A8, mit dem typischen Tornado-Tarnmuster, dazwischen ein paar Exemplare des Vorgängermodells als Technikträger. Alle Autos sind aufwendig präpariert und mit Instrumenten ausgestattet, die mehr an Düsenjets erinnern.

Der Audi AI Staupilot übernimmt das Steuer

Nach und nach treffen die Ingenieure ein, locker und gut gelaunt. Die vielen Stunden im Auto schweißen zusammen. Mittendrin checkt Peter Bergmiller die Verkehrslage. In dunkelblauer Jeans und weißem Hemd, dem typischen Ingenieurslook eben. Einige Abschnitte auf der A9 leuchten in der HERE-App auf seinem Smartphone schon dunkelrot: „Optimale Bedingungen, wir können gleich los“, sagt er und schmunzelt.

Stau auf der A9.

Was andere nervt ist für die Audi-Ingenieure ein Glücksfall: Im Stau können sie die Funktionen des Fahrzeugs testen und neue Daten sammeln.

 

Warum tut man sich das eigentlich an? „Stau ist verlorene Zeit“, antwortet Bergmiller. „Unser Ziel ist, für unsere Kunden diese Zeit im Stau so angenehm wie möglich zu gestalten. Sie sollen ihre Zeit im Fahrzeug besser nutzen können.“ In der Werkstatt werden derweil die Autos programmiert, 28 verschiedene Steuergeräte sind beim Staupiloten miteinander vernetzt, deren Zusammenspiel es zu optimieren gilt.

Eine wahre Sisyphusarbeit. Simulationen am Computer leisten hierzu einen wichtigen Beitrag. Um Unsicherheiten bei der Wahrnehmung auszumerzen, ist die Erprobung auf der Straße aber unersetzlich. „Für uns ist es wichtig zu sehen, wie sich andere Autofahrer in den verschiedensten Situationen verhalten“, erklärt Bergmiller.

Computerdarstellung der Fahrumgebung.

Auch komplexeste Fahrmanöver, wie zum Beispiel das Bilden und Halten einer Rettungsgasse muss der intelligente Audi A8 lernen.

 

Wie komplex die Aufgabe ist, macht der Ingenieur gerne an Beispielen deutlich. „Es gibt Dinge, die für uns Menschen selbstverständlich sind – oder zumindest sein sollten, etwa eine Rettungsgasse zu bilden. Aber wie bringe ich das dem Fahrzeug bei? Oder: Woher weiß das Auto, dass ein Busch ein Busch ist und nicht ein anderes Auto?“ Damit wird klarer, warum so viel Arbeit in die Entwicklung fließt. „Das ist ein neues Level an Aufwand, wir nehmen das extrem ernst. Wenn der Kunde später den Staupilot aktiviert, darf das Auto keine Fehler machen“, betont Bergmiller.

Getarnt unterwegs im neuen Audi A8

Heute machen sich gleich drei Testfahrzeuge auf den Weg: Zwei getarnte neue Modelle des Audi A8 und ein sogenannter Technikträger – er hat die Technik des neuen, aber die Optik des alten A8. Bergmiller steuert einen der beiden Neuen. Auf dem Beifahrersitz hat Kollege Felix Lautenschlager Platz genommen. Er wird alle Daten am Rechner im Auge behalten und diverse Pilotfunktionen aktivieren.

Bei Lenting geht es auf die A9 Richtung Süden. Noch fließt der Verkehr tadellos, der A8 gleitet mit 140 km/h über die Autobahn. Selbst bei diesem Tempo genügt es, dass Bergmiller beide Hände am Lenkrad hat und aufmerksam auf die Straße blickt – alles andere macht das Auto, dem Adaptiven Fahrerassistenten sei Dank.

Beim Umschalten auf Staupilot verschwinden im Audi virtual cockpit die Tuben für Drehzahl und Tacho, stattdessen erscheint das eigene Auto – die Visualisierung ist bewusst auf das Wesentliche beschränkt.

 

Es dauert nicht lange, bis der mit Tarnfolie beklebte Prototyp auch bei dieser Fahrt zum Star einiger Handyvideos wird. Bergmiller und Lautenschlager nehmen es mit Humor, schließlich ist auch der Innenraum abgedeckt. Zeit also, einige Aufgaben abzuarbeiten. Zum Beispiel: Messen, wie viel Berührung die Sensorik im Lenkrad braucht, um die Hände des Fahrers zu erkennen.

Der Audi A8 mit Audi AI Staupilot

Sorgt für Aufsehen: Nicht nur die auffällige Tornado-Tarnmuster Beklebung macht den Audi A8 zu einem echten Hingucker. Die Technik im Inneren erlaubt dem Fahrer, sich während der Fahrt im Stau und eingeschaltetem Audi AI Staupiloten anderen Aufgaben zu widmen.

 

„Wir müssen den Moment bestimmen, wo der Fahrer wieder die Kontrolle übernimmt“, erklärt Lautenschlager. „Aber wie teilt man das dem Auto mit?“ Bergmiller greift immer wieder ans Lenkrad, mal sanft, mal beherzt, wenn ihn das Auto dazu auffordert. Diese Messwerte werden später Gold wert sein.

Marktspezifische Besonderheiten sind noch eine Herausforderung

Selbstverständlich liegt noch viel Detailarbeit vor dem Entwicklungsteam, um final eine allgemeine Straßenzulassung für den Staupiloten zu erhalten. „Da wir mit dieser Technologie Neuland betreten, müssen weltweit neue Normen und Gesetze erfüllt werden, die sich teilweise noch in der Entstehung befinden“, erklärt Bergmiller.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass die Gepflogenheiten und Verhaltensweisen der Menschen am Steuer von Land zu Land und von Kontinent zu Kontinent sehr verschieden sind. „In China haben wir das Fahrerverhalten in den Metropolen analysiert und stellen etwa beim Spurwechsel im Stau ein völlig anderes Verhalten fest als zum Beispiel in Europa. Mit diesen marktspezifischen Anforderungen muss der Staupilot umgehen können.“

Das Audi AI Button.

Der Knopf macht den Unterschied: Mit dem Audi AI Button werden die intelligenten Fahrprogramme aktiviert. Zum Beispiel der Staupilot.

 

So absurd es für den Vielfahrer klingen mag: Einen „guten“ Stau zu finden, ist schwerer, als man denkt. „Wir gehen das sehr pragmatisch an: Wir schauen uns einfach bei Google Maps oder HERE an, was gerade los ist“, erzählt Bergmiller. Kurzfristig geht es dann morgens oder abends Richtung München, das sei aber meistens nicht so ergiebig. „Sehr guten Stau“ gibt es laut Bergmiller rund um Stuttgart und natürlich im Ruhrgebiet.

 

Kurz vor Pfingsten ist die Fahrt nach München allerdings völlig ausreichend. Bei Garching-Nord ist es so weit, der Verkehr wird zäh, Stau naht. Der Adaptive Fahrassistent bremst den A8 zuverlässig bis zum Stillstand. Dann drückt Bergmiller auf der Mittelkonsole die Taste für den Staupiloten. Im Audi virtual cockpit verschwinden jetzt die Tuben für Drehzahl und Tacho, stattdessen erscheint in der Mitte das eigene Auto. Spacig sieht das aus, die Visualisierung ist bewusst abstrakt gehalten, um nur das Wesentliche zu zeigen. Deswegen sind auch die Autos links und rechts nicht zu sehen, wohl aber die Leitplanken und etwaige Hindernisse.

Die Hände vom Lenkrad nehmen

Bergmiller kann – und vor allem: darf – jetzt das machen, wofür sich später die ganze Arbeit lohnen soll: Er nimmt die Hände vom Lenkrad, lehnt sich zurück und kann nun die vom Fahrzeug angebotenen Nebentätigkeiten nutzen – jetzt gerade laufen die Nachrichten im TV. Und wirklich, der A8 schwimmt ganz von allein im stockenden Verkehr der A9 mit, so als säße ein unsichtbarer Chauffeur am Steuer. „Der Kunde könnte jetzt schon seit fünf Minuten ein Video schauen“, sagt Bergmiller stolz.

Computer zwischen Audi A8 Fahrzeugen.

Daten sammeln: für hochautomatisiertes Fahren sind komplexe Rechenaufgaben notwendig. Bis zur Serienreife warten noch viele Stunden Stau auf Bergmiller und seine Kollegen

 

Für die Entwickler ist es ein erfolgreicher Tag. Gleichzeitig verlieren sie nicht den Respekt vor der Mammutaufgabe. „Kaum eine Funktion ist so hoch vernetzt wie der Staupilot“, beschreibt Bergmiller die Herausforderung. Dennoch: Zweieinhalb Jahre hat es bis hierhin gedauert. Bis zur Serienreife warten noch viele Stunden Stau auf Bergmiller und seine Kollegen. „Es macht schon Spaß, wenn die viele Arbeit zum Ziel führt“, sagt der Ingenieur und steuert den A8 zurück nach Ingolstadt – diesmal ganz flüssig und ohne Stau.

So funktioniert der Staupilot im Detail

Das exakte Zusammenspiel hochkomplexer Technologien ist der Schlüssel für das zuverlässige Funktionieren des Staupilot: 28 verschiedene Steuergeräte sind im Fahrzeug miteinander vernetzt. Und damit sich das Auto sicher im Stau bewegen kann, benötigt es ein Set von Umfeldsensoren: Radar, Laser, Kameras und Ultraschall. Alle Messwerte werden vom zFAS, dem zentralen Fahrerassistenz-Steuergerät, verarbeitet. Audi verwendet diese unterschiedlichen Technologien, um Redundanz zu schaffen und so eine sichere pilotierte Fahrt zu garantieren.

Darstellung der Steuereinheiten und Sensoren.

28 verschiedene Steuergeräte sind beim Staupiloten miteinander vernetzt. Damit sich das Auto sicher im Stau bewegen kann, benötigt es ein Set von Umfeldsensoren: Radar, Laser, Kameras und Ultraschall. Alle Messwerte werden vom zFAS, dem zentralen Fahrerassistenz-Steuergerät, verarbeitet.

 

Im neuen Audi A8 greift der Staupilot unter anderem auch auf das Bremssystem zurück. Zudem verfügt der neue A8 über einen Sensor für Fahrerverfügbarkeit sowie ein kapazitatives Lenkrad, das sicher unterscheiden kann, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat. Mit diesen Systemen ist es möglich, den Übergang zwischen dem aktiven Staupiloten zum manuellen Fahren reibungslos zu gestalten. Selbst im Fehlerfall gewährleistet das Fahrzeug, dass ein sicherer Zustand erreicht wird.

Das zFAS ist das Herzstück für pilotiertes Fahren. Wie es funktioniert, sehen Sie hier.


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