Autonomous Driving Test Field

Article within the current edition of the KIT magazine lookKIT on information at the Karlsruhe Institute of Technology, Edition 3/2018. The text was written in German, an excerpt is available in English at the end of the text.

Es war ein tollkühnes Abenteuer: Im August 1888 machte sich Bertha Benz mit dem von ihrem Mann Karl konstruierten pferdelosen Wagen von Mannheim nach Pforzheim auf und bewies damit dessen Leistungsfähigkeit. 130 Jahre nach der ersten Überlandfahrt eines Benzinwagens überhaupt bricht „im Ländle“ wieder eine neue Auto-Ära an: Im Mai wurde in Karlsruhe das Testfeld Autonomes Fahren Baden-Württemberg (TAF-BW) eröffnet. Hier können jetzt Firmen und Forschungseinrichtungen automatisiertes Fahren im alltäglichen Straßenverkehr in Stadt und Land erproben. Eines der ersten Forschungsvorhaben des KIT dort soll den Straßenverkehr sicherer machen, indem die feststehenden Straßenlaternen mittels Sensoren mit den Autoscheinwerfern koordiniert werden. Die Vision: eine kollektive Straßenbeleuchtung ohne gefährliche blinde Flecke. Während die spektakuläre Fahrt des Benz Patent-Motorwagen Nummer 3 ohne den Pioniergeist der unternehmungslustigen Pilotin wohl gescheitert wäresie reparierte das Vehikel unterwegs mit Haarnadel und Strumpfband – ist das Ziel der heutigen Auto-Pioniere, den Faktor Mensch möglichst auszuschließen. Energieeffiziente, mit zahlreichen Sensoren ausgestattete und vernetzte Fahrzeuge sollen den Verkehr flüssiger und weniger gefährlich machen.

„Wenn moderne Informationstechnik, lernende Systeme und zukunftsträchtige Mobilitätstechnologien optimal zusammenwirken, können ganz neue Verkehrskonzepte entstehen“, sagt Dr. Michael Frey vom Institut für Fahrzeugsystemtechnik, der die Aktivitäten des KIT auf dem Testfeld koordiniert. Auf dem sich über die Campus des KIT, verschiedene Karlsruher Stadtteile sowie Heilbronn und Bruchsal erstreckenden TAF-BW können Firmen und Forschungseinrichtungen neue Technologien und Dienstleistungen rund um das vernetzte und automatisierte Fahren mit Autos, Bussen oder Nutzfahrzeugen im alltäglichen Straßenverkehr erproben. Testfahrten durchführen wollen Automobilhersteller, aber auch Zulieferer.

Dabei gehe es nicht nur darum, das Verhalten autonomer Fahrzeuge in bestimmten, womöglich sogar brenzligen Situationen zu testen, sondern echte Verkehrssituationen für spätere Simulationen auf Prüfständen und Teststrecken zu erheben, betonen Experten des KIT. „Wir brauchen Daten aus dem realen Verkehrsgeschehen, um sie mit ins Labor zu nehmen und unsere Funktionen dort in der Simulation bis an ihre Grenzen zu testen“, sagt Professor Eric Sax, Leiter des Instituts für Technik der Informationsverarbeitung. „Mittel bis langfristig werden automatisierte Fahrzeuge dazu führen, dass die Unfallzahlen gegenüber dem heutigen Stand sinken“, erwartet Professor Christoph Stiller, Leiter des Instituts für Messund Regelungstechnik. „Bis dahin sind Erprobungen des automatisierten Fahrens auf öffentlichen Straßen notwendig.“ Um die nötigen Daten zu erheben, wurde auf dem gesamten Testfeld Messtechnik installiert, die die Verkehrssituation analysiert. „Das umfasst städtische Bereiche mit unterschiedlichen Tempozonen, Wohngebiete und Parkhäuser sowie zukünftig auch Landes- und Bundesstraßen sowie Autobahnabschnitte. Wir können also nahezu die gesamte Bandbreite unterschiedlicher Verkehrsumfelder abbilden“, sagt Michael Frey.

Doch werden auf dem Testfeld nicht nur bestehende Systeme getestet, sondern auch ganz neue entwickelt: Als ein Ausgangspunkt dient den Wissenschaftlern der vor einigen Jahren am Lichttechnischen Institut des KIT (LTI) entwickelte „Propix“-Scheinwerfer (kurz für Projektor-Pixellicht). Dieser kann seine Lichtverteilung der Umgebung anpassen, also etwa bestimmte Bereiche komplett ausblenden, während andere taghell erleuchtet sind. Jetzt wollen die Forscher im Testfeld-Projekt OpEr − Optimierung der visuellen Erkennbarkeit von Fußgängern auf Basis vernetzter Infrastruktur den Propix mit weiteren Sensoren des Fahrzeugs wie Ultraschall, Radar oder Lidar (hier werden statt Radiowellen wie beim Radar Laserstrahlen verwendet) vernetzten. Spüren diese ein Hindernis auf, das sich in einem für Auge oder Kamera blinden Fleck befindet, soll der Schweinwerfer zukünftig selbst reagieren und diesen ausleuchten oder nach Bedarf abblenden. „In der Kombination von ortsfester Straßenbeleuchtung mit variabler Scheinwerferbeleuchtung wird dann optimale Sichtbarkeit erzielt“, sagt Prof. Neumann, der gemeinsam mit Professor Uli Lemmer das LTI leitet.

Die Besonderheit: Die Steuerung des Propix soll nicht nur mit Informationen von Sensoren des eigenen Gefährts gefüttert werden, sondern auch von solchen an Bord anderer Fahrzeuge oder am Straßenrand. „Die Herausforderung besteht insbesondere im Zusammenspiel zwischen den unterschiedlichen Sensoren auf der einen Seite und der Scheinwerfertechnik auf der anderen Seite“, sagt Neumann. Auf den Menschen übertragen gehe es darum, das Auto mit weiteren Sinnesorganen auszustatten. „Egal, ob wir sehen, dass eine Person auf uns zukommt oder wir nur ihre Schritte hören, wir erhalten beide Male die gleiche Information: nämlich, dass sich jemand nähert“, erläutert Neumann. „Wenn wir das auch beim Auto schaffen, können wir den Straßenverkehr sicherer machen.“

Für seine Forschung, für die umfangreiche Sensorik notwendig ist, biete das TAF-BW ideale Voraussetzungen, so Neumann. Der Aufbau des Testfelds wurde 2016 begonnen und vom Ministerium für Verkehr Baden-Württemberg mit 2,5 Millionen Euro gefördert.

Info: https://taf-bw.de

Kontakt zu Propix: cornelius neumann ∂does-not-exist.kit edu

Excerpt in English

A Broad Spectrum of Transport Environments can be Tested

Translation: Ralf Friese

130 years after a petrol-fueled car’s first drive, a new era of automobiles is beginning again in the state of Baden-Württemberg: In May, the Autonomous Driving in Baden-Württemberg (TAF-BW) Test Field was opened in Karlsruhe. Industry and research institutions can now try automated driving in everyday traffic typical of cities and rural areas from across the country. Construction of the test field was begun in 2016 and funded by the State Ministry of Transport to the tune of Euro 2.5 million.

“The optimum combination of modern information technology, learning systems, and promising mobility technologies can give rise to absolutely new transport concepts. We can simulate nearly the entire spectrum of different transport environments,” says Michael Frey of the Institute of Vehicle System Technology, which coordinates KIT activities in the test field. Not only will existing systems be run in the test field, but also entirely new ones yet to be developed. One point of departure for scientists in the test field is the OpEr Project – Optimization of the Visual Recognizability of Pedestrians – on the basis of interconnected infrastructures of the “Propix” (abbreviation for projector pixel light) headlamps developed at the Light Technology Institute of KIT (LTI) a few years ago. This system is able to adapt its light emission to its environment, i.e. completely exclude specific areas while shining bright light on others. Now scientists want to interconnect Propix with other sensors on board of the car, such as ultrasound, radar or lidar, where laser beams are used instead of radiowaves, as in radar. When these detect an obstacle which happens to be in a blind spot to the eye or to a camera, the future headlamp responds automatically and either sheds light on that spot or dims as required.

Info: https://taf-bw.de

Contact with Propix: cornelius neumann ∂does-not-exist.kit edu