Mensch, mach
du mal weiter!

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DOKTORANDEN
BEI OPEL

Sie stellen Grundsätzliches infrage, steigern die Innovationskraft des Unternehmens, gestalten die Zukunft der Branche: In einer losen Serie stellen wir Doktoranden bei Opel vor und beleuchten ihr wissenschaftliches Forschungsthema. Aktuell arbeiten 23 Opel-Doktoranden an ihren Dissertationen.


Das Wissen des Fahrzeugs


Ein Auto bewegt und steuert sich – über weite Strecken – von allein. Diese Vorstellung fasziniert, erzeugt aber auch Skepsis. Vor allem wegen der Frage: Woher weiß das automatisierte Steuerungssystem, was auf der Route auf das Fahrzeug zukommt? Klar ist: Die zentimetergenaue Lokalisierung erfolgt über die Fusion von GPS- und Kameradaten. Doch woher kommen die aktuellen und hochgenauen Infos über Fahrtstrecke und sicherheitsrelevante Ereignisse wie etwa Unfälle, Verkehrsaufkommen oder Gegenstände auf der Fahrbahn? Die liefert, und das ist neu, ein externer Server, der mit Daten anderer Fahrzeuge gefüttert wird. Die verkehrsteilnehmenden Autos kooperieren miteinander und senden an den Server über die eigene Sensorik erfasste Infos, zum Beispiel Spurmarkierungen, Verkehrsschilder oder Objekte.

 

Mehrere Autos sprinten mit 130 Stundenkilometern über die Autobahn. Keiner der Fahrer hat seine Hände am Lenkrad. Der eine nutzt sie, um eine E-Mail auf seinem Tablet zu tippen, ein anderer, um bei einer lebhaften Diskussion mit dem Beifahrer wild zu gestikulieren. Ein weiterer gibt ein Ziel ins Navigationssystem ein und holt dann sein Frühstücksbrot hervor.

Als sie von ihrem Fahrzeug dazu aufgefordert werden, übernehmen die Fahrer innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters das Lenkrad. Sie steuern das Auto manuell; so lange, bis das System die Info liefert: Ihr könnt loslassen und euch wieder lockermachen. „Das ist das Prinzip des ‚hochautomatisierten Fahrens‘, dem nächsten Schritt auf dem Weg zum selbstfahrenden Auto“, sagt der Opelaner Bernhard Wandtner, während er an einem Fahrsimulator in Rüsselsheim Notizen macht. „Das Auto kümmert sich auf Autobahnen um das Gasgeben und Bremsen sowie die Lenkung.“ Der Mensch, so Wandtner, müsse das Steuer nur dann übernehmen, „wenn das System selbst die Grenzen der Automation erkannt hat, zum Beispiel bei Baustellen oder Ausfahrten.“

 

SCHNITTSTELLE ZWISCHEN MENSCH UND MASCHINE
Dabei ist es unentbehrlich, dass der Fahrer eine Vorlaufzeit erhält, in der er mental von der Phase der „fahrfremden Tätigkeiten“ in den konzentrierten Zustand wechseln und das Auto kontrollieren kann. Und genau diese Augenblicke bis zum Übernehmen, in denen sich etliche psychologische Mechanismen abspielen, sind entscheidend bei der Gestaltung der Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine – und das Forschungsgebiet von Bernhard Wandtner.


Hand am Buch: Bernhard Wandtner sitzt am Steuer und liest den Science-Fiction-Klassiker „I, Robot“. Erst wenn das System des hochautomatisierten Fahrens an seine Grenzen kommt, übernimmt der Fahrer.

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Erster Ansprechpartner: Dr. Gerald Schmidt (links), Projektleiter Fahrerassistenzsysteme, betreut auf Seiten von Opel die Studie.

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Im Fahrsimulator: Verhalten und Reaktionsfähigkeit werden unterstützend von Kameras und 3-D-Bildsensoren im Fahrzeug aufgenommen.


Portrait

VITA

Bernhard Wandtner, Jahrgang 1986, interessiert sich als Jugendlicher für Autos und Literatur, bevorzugt Science-Fiction-Werke des Biochemikers Isaac Asimov („I, Robot“).

In Frankfurt studierte er Psychologie und Bioinformatik. Seine Dissertation, die er bei Professor Wilfried Kunde am Institut für Psychologie der Universität Würzburg vorlegen wird, betreut Opel-intern Dr. Gerald Schmidt, Projektleiter im Bereich Fahrerassistenzsysteme. Wandtners Devise lautet: „Schnelle Autos gibt es schon. Ich möchte das Fahren sicherer und komfortabler machen.“

Seit 2015 verstärkt der 30-jährige Diplom-Psychologe und Bioinformatiker (Bachelor) bei Opel die Vorausentwicklung, genauer gesagt das interdisziplinäre Team der Abteilung Advanced Technology Active Safety & Controls. Dort entsteht im Zuge eines vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts ein Prototyp, der auf Autobahnen hochautomatisiertes Fahren bis 130 km/h ermöglichen soll. „Damit vollziehen wir einen wesentlichen Schritt von der Gegenwart, in der Assistenzsysteme die Fahraufgabe erleichtern, hin zum komplett automatisierten Fahren, bei dem das Auto sich selbsttätig und ohne Einwirkung des Fahrers bewegt.“

Der Titel von Wandtners Dissertation lautet „Selbstregulation beim Umgang mit fahrfremden Tätigkeiten im Kontext des hochautomatisierten Fahrens“. Dazu der Doktorand: „Wenn man mal den Fachjargon weglässt, dann geht es mir um die Fragen: Wie bringen wir den Fahrer dazu, das Telefonieren, Simsen und Tagträumen zu unterbrechen, die Lage auf der Straße richtig zu erfassen und wieder das Lenkrad zu übernehmen? Und wie lange dauert das geistige Aufwachen?“

 

STUDIEN MIT PROBANDEN LIEFERN ANTWORTEN
Die passenden Antworten ermittelt Wandtner vor allem in Probandenstudien, die in einem Fahrsimulator durchgeführt werden. Seine Probanden bilden einen Querschnitt der Autofahrer in Sachen Alter, Geschlecht oder auch Erfahrung am Steuer. Verhalten und Reaktionsfähigkeit werden unterstützend von Kameras und 3-D-Bildsensoren im Fahrzeug aufgenommen. Getestet wird die Rückkehr ans Steuer nach „fahrfremden Tätigkeiten“ wie Smartphone-Nutzung, Essen oder Trinken, aber auch nach der Kommunikation mit anderen Insassen.

„An die sieben bis zehn Sekunden, so die ersten Erkenntnisse, braucht ein Mensch, um wieder Herr der Lage zu werden und manuell zu steuern. Für eine komfortable Übernahme werden aber deutlich längere Vorlaufzeiten angestrebt“, sagt der Doktorand. Ob ein bestimmter Ton oder ein gesprochener Hinweis das passende Jetzt-geht’s-wieder-los-Signal darstellen könnten und inwieweit man die Botschaft mit optischen Signalen im Wageninneren unterstützen sollte, das sind zurzeit die Arbeitsfelder, die Bernhard Wandtner beschäftigen, um ein adaptives Anzeige- und Bedienkonzept für eine sichere Übernahme durch den Fahrer zu erstellen.

 


Vorteile des automatisierten Fahrens

Warum es sich lohnt, den Fahrer zu entlasten


Schritt für Schritt: Der Weg vom manuellen zum vollautomatisierten Fahren verläuft in fünf Stufen. Beim assistierten und teilautomatisierten Fahren muss der Fahrer die Fahrt dauerhaft überwachen, auch wenn das System das Gasgeben und Bremsen und/oder das Lenken übernimmt. Bernhard Wandtner beschäftigt sich mit dem hochautomatisierten Fahren, also derjenigen Stufe, bei der die Fahrt erstmals nicht mehr dauerhaft überwacht werden muss. Allerdings muss der Fahrer nach einer angemessenen Zeit das Fahrzeug übernehmen können. Wenn der Passagier im Auto die Fahrt überhaupt nicht mehr überwachen muss, spricht man vom vollautomatisierten Fahren.

Automatisiertes Fahren © Damböck 2012

Erhöhung der Verkehrssicherheit
Menschliches Fehlverhalten macht laut Statistiken 90 Prozent der Unfälle aus.

 

Steigerung der Effizienz
Der Verkehrsfluss verbessert sich, Emissionen sinken.

Komfortgewinn und Produktivität
Der Reisende kann sich ausruhen oder fahrfremde Tätigkeiten durchführen.

 

Stand Oktober 2016

Text: Andreas Wollny, Fotos: Martina Sabais