Auto und Mobiles 40 Jahre Assistenzsysteme: Vom Anti-Blockier-System zu Mercedes-Benz Intelligent Drive

40 Jahre Assistenzsysteme: Vom Anti-Blockier-System zu Mercedes-Benz Intelligent Drive

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Demonstration des Anti-Blockier-Systems (ABS) in der Serienausführung auf der Einfahrbahn im Mercedes-Benz Werk Stuttgart-Untertürkheim © Daimler AG
Demonstration des Anti-Blockier-Systems (ABS) in der Serienausführung auf der Einfahrbahn im Mercedes-Benz Werk Stuttgart-Untertürkheim © Daimler AG

40 Jahre Assistenzsysteme: Vom Anti-Blockier-System zu Mercedes-Benz Intelligent Drive

Für den Fahrer ist das 1978 vorgestellte Anti-Blockier-System vor allem ein Meilenstein der aktiven Sicherheit: Selbst bei einer Vollbremsung die volle Lenkkontrolle über das Auto zu behalten, weil die Räder nicht blockieren das schaffen vor der Serieneinführung des ABS vor 40 Jahren nur ausgesprochen geübte Fahrer. Nun übernimmt das Fahrzeug selbst die feinfühlige Kontrolle des Bremsvorgangs – eine echte Sensation.

Der Fahrer hat nun selbst während einer Vollbremsung noch die Chance, anderen Verkehrsteilnehmern und Hindernissen gezielt auszuweichen und mögliche Unfälle zu vermeiden.Aber für die Technologiegeschichte des modernen Automobils hat ABS noch eine andere, mindestens ebenso entscheidende Bedeutung. Denn mit diesem System bringen Mercedes-Benz und Technologiepartner Bosch die Digitaltechnik ins Auto. Um die Tragweite dieser Innovation einordnen zu können, muss man sich den damaligen Stand der Serientechnik vor Augen halten: Das ABS stammt aus einer Epoche der Elektrik und der
analogen Elektronik. Als echtes digitales Assistenzsystem ist es somit ein Vorreiter kommender Entwicklungen.

Die Ursprünge des ABS reichen bis in die frühen 1950er-Jahre zurück: Bereits 1953 meldet Hans Scherenberg, damals Konstruktionschef von Mercedes-Benz, ein Patent zum Verhindern des Blockierens von Fahrzeugrädern beim Bremsen an. Ähnliche Lösungen gibt es seit den 1950er-Jahren in der Luftfahrt (Anti-Skid) und bei der Eisenbahn (Knorr-Gleitschutz). Doch das auf ganz unterschiedlichen Straßenoberflächen fahrende Automobil ist ein besonders komplexes System. So müssen die ABS-Sensoren Drehverzögerungen und Beschleunigungen der Räder auch bei Kurvenfahrt, Bodenunebenheiten und starker Verschmutzung fehlerfrei registrieren.

Intelligent Drive: Die Fahrt in die Zukunft
2013 fährt Mercedes-Benz auf den Spuren der eigenen Geschichte in die Zukunft: Das Forschungsfahrzeug Mercedes-Benz S 500 INTELLIGENT DRIVE legt hochautomatisiert die Route von Mannheim nach Pforzheim zurück – durch Städte und über Landstraßen. Damit zeigt die Stuttgarter Marke als erster Automobilhersteller weltweit, wie das automatisierte Fahren auch in sehr komplexen Verkehrsräumen möglich sein könnte.

Das ist ein wichtiger Schritt in einer langen Entwicklungsgeschichte. Denn automatisiert fahrende Autos im vergleichsweise gut beherrschbaren Autobahnverkehr hat es schon sehr viel früher gegeben. In den 1980er-Jahren beginnt beispielsweise an der Universität der Bundeswehr ein entsprechendes Projekt. Der Erfolg stellt sich 1994 ein, als zwei als Erprobungsträger eingesetzte S-Klasse Limousinen der Baureihe 140 bis zu 130 km/h schnell automatisiert auf der Autobahn fahren.

Das Forschungsfahrzeug S 500 INTELLIGENT DRIVE findet nun ganz selbstständig seinen Weg auch durch den dichten Stadt- und Überlandverkehr. Der besondere Clou: Ähnliche Systeme sind 2013 in den aktuellen Fahrzeugen der E-Klasse und S-Klasse von Mercedes-Benz verfügbar. Entsprechend betont Dr. Dieter Zetsche, Vorstandsvorsitzender der Daimler AG und Leiter Mercedes-Benz Cars, anlässlich der Internationalen Automobil-Ausstellung 2013 in Frankfurt am Main (IAA): „Mit dieser S-Klasse zeigen wir, wo wir mit Intelligent Drive hinwollen und welch großes Potenzial in der bereits heute verfügbaren Technik steckt.“

Besondere Bedeutung hat die für die hochautomatisierte Fahrt ausgewählte Strecke: Sie folgt der historischen Route von Bertha Benz im Jahr 1888. Die Frau des Automobilerfinders Carl Benz absolviert damals die erste Fernfahrt in der Geschichte des Autos. 125 Jahre später führt dieser historische Hintergrund dazu, dass der S 500 INTELLIGENT DRIVE den Beinamen „Bertha“ erhält. Intelligent Drive ist aber nicht nur die Bezeichnung des Forschungsfahrzeugs, sondern so heißt auch die neue Mercedes-Benz Sicherheitsphilosophie, die eine Vernetzung aller Fahrerassistenz- und Sicherheitssysteme im Automobil zum Ziel hat. Damit verschmelzen Komfort und Sicherheit endgültig miteinander. Bereits 2013 führt Mercedes-Benz wichtige Funktionen von Intelligent Drive ein. Dazu gehören neue Lösungen ebenso wie bestehende und in ihren Funktionen wesentlich erweiterte Assistenzsysteme:
Die DISTRONIC PLUS mit Lenk-Assistent entlastet den Fahrer bei der Spurführung und beherrscht automatisches Staufolgefahren.

BAS PLUS mit Kreuzungs-Assistent kann erstmals auch Querverkehr und Fußgänger erkennen und die Bremsleistung des Fahrers verstärken. Die PRE-SAFE® Bremse erkennt Fußgänger und kann bis zu einer Geschwindigkeit von 50 km/h die Kollision durch eine autonome Bremsung vermeiden. PRE-SAFE® PLUS kann nun auch eine drohende Heckkollision erkennen. Dann löst das System vorbeugende, reversible Insassenschutzmaßnahmen aus und kann das stehende Fahrzeug bei einer Heckkollision festbremsen. So können Sekundärunfälle vermieden werden.

PRE-SAFE® Impuls wirkt ab der Frühphase eines Frontalaufpralls, indem die Sicherheitsgurte die Frontinsassen tiefer in den Sitz ziehen. Zum Zeitpunkt der höchsten Belastung wird der eingezogene Weg dann kontrolliert wieder freigegeben. So kann PRE-SAFE® Impuls das Verletzungsrisiko erheblich reduzieren.
Der Aktive Spurhalte-Assistent kann Gegenverkehr und eine belegte Nachbarspur erkennen und unbeabsichtigtes Spurverlassen durch einseitige Bremsung verhindern.
Der Adaptive Fernlicht-Assistent Plus ermöglicht blendfreies Dauerfernlicht durch Ausblenden anderer Fahrzeuge im Fernlichtkegel.

Der Nachtsicht-Assistent Plus kann bei Gefahr durch Fußgänger oder Tiere in unbeleuchteter Umgebung vor dem Fahrzeug durch automatische Umschaltung der Tachoanzeige auf ein brillantes Nachtsichtbild mit Markierung der Gefahrenquellen warnen. Erkannte Fußgänger können mit einer Spotlight-Funktion angeblinkt werden.
Der ATTENTION ASSIST kann in einem erweiterten Geschwindigkeitsbereich vor Unaufmerksamkeit und Müdigkeit warnen, den Fahrer über seinen Ermüdungszustand und die Fahrtdauer seit der letzten Pause informieren und bietet eine einstellbare Empfindlichkeitsstufe.

Die Sensoren, welche die Daten für diese Funktionen liefern, bilden ein eng geknüpftes Netzwerk im Fahrzeug. Ein besonders wichtiger Baustein ist die Stereo Multi Purpose Camera (SMPC), die Mercedes-Benz parallel zur Präsentation von Intelligent Drive einführt. Sie erfasst querende Objekte und Fußgänger räumlich, weil ihre beiden Kameraaugen ein dreidimensionales Sehen ermöglichen. Ergänzt wird die optische Wahrnehmung durch verschiedene Radare und Ultraschallsensoren.

Die Sicherheitsexperten von Mercedes-Benz entwickeln und erproben die neuen Sicherheitssysteme auf unzähligen Testfahrten. Sie untersuchen die Wirksamkeit und Akzeptanz aber auch mit Probanden im eigenen „Moving Base“-Simulator. Mit seiner 360-Grad-Leinwand, dem schnellen elektrischen Antrieb sowie der zwölf Meter langen Schiene für Bewegungen in Quer- oder Längsrichtung gehört dieser zu den leistungsfähigsten Simulatoren in der Automobilindustrie.
Fahrt in die Zukunft
1978 beginnt bei Mercedes-Benz die Geschichte der digitalen Assistenzsysteme. In den folgenden Jahrzehnten bekommt diese Entwicklung eine immer stärkere Dynamik. Diese technologische Fahrt in die Zukunft ist heute so kraftvoll und vielfältig wie nie zuvor.

Nicht nur die Zahl der einzelnen Lösungen steigt dabei, sondern sie werden immer leistungsfähiger und vernetzen sich immer stärker miteinander. Konzentriert verfolgt werden die entsprechenden Arbeiten unter anderem in den 2016 von Daimler eingerichteten Tech-Centern a-drive (Forschungsschwerpunkt autonomes Fahren) und i-protect (Forschungsschwerpunkt integrale Sicherheit). Unter anderem geht es dabei um die Forschung an Sensoren und digitalen Entscheidungsprozessen für das autonome Fahren. Im Tech-Center i-protect sind neben dem Stuttgarter Automobilhersteller auch weitere Partner wie Bosch, die Universitäten Stuttgart, Freiburg, Dresden und Graz sowie die Fraunhofer-Gesellschaft und das Klinikum Stuttgart aktiv.

Die nächste Dimension der Unterstützung des Fahrers
Die Zukunft des autonomen Fahrens dank immer intelligenterer Automobile rückt im Jahr 2016 einen großen Schritt näher: Mercedes-Benz präsentiert unter der Überschrift „Intelligent Drive Next Level“ weitere Systeme, die eine neue Dimension der Unterstützung des Fahrers durch das Auto bedeuten. Premiere hat der Systemverbund in der Mercedes-Benz E-Klasse der Baureihe 213 (Kraftstoffverbrauch kombiniert 10,8–4,3 l/100 km, CO2-Emissionen kombiniert 246–118 g/km*). Weitere Lösungen folgen in der S-Klasse der Baureihe 222 im Herbst 2017.

Die neue Generation der Assistenzsysteme arbeitet nicht nur mit weiter verbesserten Kamera- und Radarsensoren, sondern bezieht erstmals bei Mercedes-Benz auch Karten- und Navigationsdaten direkt in die Berechnung des Fahrverhaltens mit ein. Wichtig für den Fahrer: Er erkennt jederzeit auf einen Blick, welche Funktionen aktiv sind und auf welche Situationen die Systeme gerade reagieren. Zu dieser Rückmeldung dienen unter anderem eindeutige Icons auf dem Bildschirm und im Head-up-Display. Notwendige Eingaben des Fahrers erfolgen am Lenkrad. Unter anderem sind die folgenden Funktionen

Teil des Systemverbunds:Die streckenbasierte Geschwindigkeitsanpassung als Teil des Aktiven Abstands-Assistenten DISTRONIC reduziert vor Kurven, Kreuzungen, Kreisverkehren oder Mautstellen die vorgewählte Geschwindigkeit vorausschauend und beschleunigt danach wieder. Auch vor dem Abbiegen an Ausfahrten oder Kreuzungen verzögert die Geschwindigkeitsanpassung bedarfsgerecht und in Abhängigkeit vom gewählten Fahrprogramm. So wird automatisiertes Fahren über längere Zeit auch auf Landstraßen Realität. Auf Schnellstraßen und Autobahnen regelt der Aktive Abstands-Assistent DISTRONIC im Geschwindigkeitsbereich von 0 bis 210 km/h den Abstand zum Vorausfahrenden und hält die Spur.
Der Aktive Spurwechsel-Assistent unterstützt, wenn der Fahrer auf mehrspurigen Straßen im Geschwindigkeitsbereich von 80 bis 180 km/h die Spur wechseln möchte. Auf ein Antippen des Blinkers überprüft die Sensorik ergänzend zum Fahrer, ob die Nebenspur vor, neben und hinter dem eigenen Fahrzeug frei ist. Dabei wird die Geschwindigkeit anderer Fahrzeuge berücksichtigt. Befindet sich im relevanten Sicherheitsbereich kein anderes Fahrzeug, wird der Fahrer beim Spurwechsel unterstützt.

S-Klasse-2017-Assistenzsysteme.

Mercedes-Benz Intelligent Drive – In der neuen S-Klasse bieten zahlreiche Innovationen des Fahrassistenzpakets eine neue Dimension an Komfort und Sicherheit. Foto: © Mercedes

Der Aktive Geschwindigkeitslimit-Assistent erkennt in Verbindung mit COMAND Online über Kameras Geschwindigkeitsbeschränkungen, auch auf Schilderbrücken und bei Baustellenbeschilderung. Der Aktive Abstands-Assistent DISTRONIC regelt die erkannten Geschwindigkeitsbeschränkungen selbstständig ein.
Beim Staufolgefahren im Stop-and-Go-Verkehr auf Autobahnen und autobahnähnlichen Straßen sind jetzt Stopps bis zu 30 Sekunden möglich, innerhalb derer das Fahrzeug automatisch wieder anfährt und dem vorausfahrenden Verkehr folgt.
Der Aktive Nothalt-Assistent bremst das Fahrzeug in der eigenen Spur bis zum Stillstand ab, wenn er erkennt, dass der Fahrer während der Fahrt mit eingeschaltetem Aktivem Lenk-Assistenten dauerhaft nicht mehr ins Fahrgeschehen eingreift.
Der Aktive Brems-Assistent mit Kreuzungsfunktion kann den Fahrer im Straßenverkehr bei der Vermeidung drohender Kollisionen mit stehenden, vorausfahrenden oder querenden Fahrzeugen sowie Personen unterstützen, wenn der Fahrer keine Aktivitäten zeigt, um die Gefahrensituation zu entschärfen. Es erfolgen eine Abstandswarnung, eine zusätzliche akustische Warnung bei erkannter Kollisionsgefahr und autonome Notbremsungen auf Fahrzeuge und Fußgänger. Sobald der Fahrer selbst bremst, erhält er eine situationsgerechte Bremsunterstützung.
Der Ausweich-Lenk-Assistent kann den Fahrer bei Ausweichvorgängen unterstützen, wenn Fußgänger im Gefahrenbereich vor dem Fahrzeug erkannt werden. Wenn der Fahrer das Ausweichen einleitet, bringt das System zusätzliche Lenkmomente in dieser Richtung auf. Das hilft dem Fahrer, dem Fußgänger kontrolliert auszuweichen und das Fahrzeug auf der Ausweichspur zu stabilisieren.

Der Aktive Spurhalte-Assistent kann den Fahrer im Geschwindigkeitsbereich von 60 bis 200 km/h vor unbeabsichtigtem Spurverlassen durch gepulste Lenkradvibrationen warnen und beim Überfahren einer durchgezogenen Linie durch einseitige Bremsung das Fahrzeug in die Spur zurückziehen. Bei einer gestrichelten Linie erfolgt dieser Eingriff nur, wenn Kollisionsgefahr auf der Nebenspur besteht, beispielsweise im Seriensystem durch Gegenverkehr.
Der Aktive Totwinkel-Assistent kann den Fahrer optisch und bei Blinkerbetätigung auch akustisch im Geschwindigkeitsbereich von rund zehn bis 200 km/h vor seitlichen Kollisionen mit anderen Fahrzeugen, auch Fahrrädern, warnen. Oberhalb von 30 km/h kann eine automatische einseitige Bremsung zudem im letzten Moment dabei helfen, eine seitliche Kollision zu vermeiden.

Der Verkehrszeichen-Assistent ermittelt durch Bilderkennung und Informationen der digitalen Straßenkarte des Navigationssystems die zulässige Höchstgeschwindigkeit und Überholverbote für den aktuellen Streckenabschnitt sowie Zebrastreifen. Dabei werden auch beschränkende Zusatzzeichen wie Geschwindigkeitsvorgaben bei Nässe oder Tempolimits nur für Lastwagen individuell berücksichtigt.
Die Car-to-X-Kommunikation stellt Informationen zu erkannten Gefahrensituationen im Straßenverkehr allen anderen Car-to-X-Nutzern zur Verfügung. Die Meldungen werden wie bei Live Traffic Information in der Kartendarstellung von COMAND Online angezeigt.

Der Aktive Park-Assistent mit PARKTRONIC und Rückfahrkamera erleichtert sowohl die Parkplatzsuche als auch das Ein- und Ausparken in Längs- und Querparklücken. Das Fahrzeug kann beim Lenken, Gasgeben, Bremsen und Gangwechsel ausstattungsabhängig unterstützen.
Der Remote Park-Assistent ermöglicht es, das Fahrzeug via Smartphone-App von außen vorwärts in Längs- und Querparklücken sowie rückwärts in Längsparklücken einzuparken.
Mit der Premiere der Systeme in der S-Klasse folgt Mercedes-Benz der starken Tradition dieser Oberklassefahrzeuge als Technologieführer. Doch diese Innovationen für Sicherheit und Komfort bleiben nie auf die S-Klasse beschränkt. Sie werden von Anfang an – seit der Premiere des ABS – sukzessive in das gesamte Produktprogramm des Stuttgarter Herstellers aufgenommen.

Ganz besonders macht diese Demokratisierung von Intelligent Drive im Jahr 2018 die neue A-Klasse der Baureihe 177 deutlich. Sie bietet die aktuellsten Fahrassistenz-Systeme mit kooperativer Unterstützung des Fahrers und verfügt damit bei der aktiven Sicherheit über das höchste Niveau im Segment: Erstmals kann die A-Klasse in bestimmten Situationen teilautomatisiert fahren. Assistenzsysteme wie der Aktive Totwinkel-Assistent mit Ausstiegswarnfunktion, die beim Türöffnen im Stillstand akustisch und bei vorhandenem Ambiente-Licht optisch vor Verkehrsteilnehmern im toten Winkel warnt, haben sogar in der A-Klasse Premiere.

Die Zukunft der intelligenten Assistenzsysteme gestalten
40 Jahre nach der Premiere des ABS und 20 Jahre nach dem Debüt der DISTRONIC arbeitet Mercedes-Benz weiterhin umfassend an der Zukunft der intelligenten Assistenzsysteme. Ein wichtiger Beitrag dafür ist der Intelligent World Drive über alle fünf Kontinente mit einem Fahrzeug der S-Klasse, der im Januar 2018 nach fünf Monaten auf der Consumer Electronics Show (CES) in Las Vegas endet.

Dahinter steckt die Erkenntnis, dass die Zukunft des automatisierten Fahrens nur Wirklichkeit werden kann, wenn das Fahrzeug mit Zebrastreifen auf chinesischen Autobahnen genauso problemlos zurechtkommt wie mit dem Rechtsabbiegen von der linken Fahrspur im australischen Melbourne und mit dem Fahrverbot in unmittelbarer Nähe von anhaltenden Schulbussen in Nordamerika. Auch die Erfahrungen aus der Interaktion mit dichtem Fußgängerverkehr in Ballungsräumen auf allen Kontinenten gehören zu den Herausforderungen, die Einfluss auf das Fahrverhalten künftiger automatisierter Fahrzeuge haben werden.

Der nächste große Schritt hin zur Realität des vollautomatisierten und fahrerlosen Fahrens führt nach Kalifornien: Eine Großstadt im Silicon Valley in Kalifornien wird 2019 die Pilotregion für einen Shuttle-Service mit automatisierten Fahrzeugen sein. Verwirklicht wird das Projekt von Bosch und Daimler zusammen mit Nvidia als Zulieferer für die Künstliche-Intelligenz-Plattform. Die Fahrzeugelektronik wird in Millisekunden die gesammelten und zusammengeführten Daten der verschiedenen Sensoren auswerten (Sensorfusion) und auf dieser Basis den Fahrweg planen. Dabei führt das System hunderte Billionen Rechenoperationen in der Sekunde aus.

Als Betreiber der Testflotte und des App-basierten Mobilitätsservices ist Daimler Mobility Services vorgesehen. Das Pilotprojekt soll zeigen, wie Mobilitätsservices wie Car-Sharing (car2go), Ride-Hailing (mytaxi) und multimodale Plattformen (moovel) intelligent verbunden werden können, um so die Zukunft der Mobilität zu gestalten. Zur Entwicklung des Fahrsystems für vollautomatisierte und fahrerlose Fahrzeuge verfügen Bosch und Daimler über eine gemeinsame, in Jahrzehnten gewachsene Kompetenz. Mit ihrer im April 2017 gestarteten Entwicklungskooperation zum vollautomatisierten und fahrerlosen Fahren im urbanen Umfeld wollen Bosch und Daimler den Verkehrsfluss in Städten verbessern, die Sicherheit auf der Straße erhöhen und einen wichtigen Baustein für den Verkehr der Zukunft liefern.