Ford: Autonom fahrende Autos im Wintertest

"Autonomes Fahren bei perfekten Witterungsverhältnissen ist die eine Sache", so Jim McBride, der Chefentwickler für autonome Fahrzeuge bei der Ford Motor Company. "Aber es ist etwas völlig Anderes, ein Fahrzeug zu entwickeln, das auch dann sicheres autonomes Fahren ermöglicht, wenn die Sensoren die Straße nicht erkennen können, weil sie mit Schnee bedeckt ist. Es herrschen eben nur selten ideale Witterungsbedingungen. Daher testen wir unsere autonom fahrenden Autos auch bei winterlichen Bedingungen. Schließlich leben viele unsere Kunden in Gebieten, in denen Schneefälle keine Seltenheit sind."

Konventionelle GPS-Signale reichen für autonom fahrende Autos nicht aus, denn sie sind lediglich bis auf einige Meter genau – zu wenig, um die exakte Position des Fahrzeugs zu bestimmen. Dies ist jedoch unerlässlich, denn ein autonom fahrender Wagen muss jederzeit seine exakte Position bestimmen können. Dabei spielt nicht nur die jeweilige Stadt oder Straße eine entscheidende Rolle, in der sich das Fahrzeug aktuell befindet, sondern auch auf welcher Fahrspur das Auto gerade unterwegs ist. Bereits eine Abweichung von wenigen Zentimetern könnte von entscheidender Bedeutung sein.

LiDAR-Sensoren: gut für ideale Witterungsbedingungen …

Im Gegensatz zum herkömmlichen GPS-System ermöglichen die LiDAR-Sensoren, die in den autonom fahrenden Ford Fusion Hybrid-Forschungsfahrzeugen zum Einsatz kommen, eine weitaus präzisere, bis auf den Zentimeter genaue Positionsbestimmung. LiDAR sendet pro Sekunde mehrere Millionen kurze Laserlicht-Impulse aus und erfasst darüber hinaus exakt die Beschaffenheit der Umgebung sowie die Distanz zu Objekten. Anhand dieser Daten erstellt der Fahrzeugrechner hochauflösende dreidimensionale Bilder des Fahrzeugumfelds in Echtzeit. Unter idealen Witterungsbedingungen überzeugt LiDAR als die derzeit effizienteste Methode zum Erfassen sämtlicher relevanter Informationen und Metadaten. Letztere beinhalten alle zugrunde liegenden Informationen über die Daten selbst, die über die direkte Umgebung vorliegen. Dabei analysiert das System sämtliche Objekte, die sich im Umfeld des Wagens befinden, und nutzt alle sich bietenden Hinweise zur Bestimmung des optimalen Fahrweges.

… aber unzureichend bei schneebedeckten Straßen

Bei schneebedeckter Straße oder hohem Verkehrsaufkommen jedoch können weder LiDAR noch andere Sensoren wie zum Beispiel Kameras die Fahrbahn erkennen. Gleiches gilt, wenn die Sensoren von Schnee oder einer Schmutzschicht bedeckt sind. In Anbetracht dieser Herausforderung entwickelte Ford in Zusammenarbeit mit Experten der Universität Michigan ein System, mit dessen Hilfe ein autonom fahrendes Fahrzeug auch bei schneebedeckter Straße die Fahrspur erkennt.

Autonomes Fahren im Schnee – so funktioniert es

Die Ford Fusion Hybrid-Testwagen verfügen über virtuelle 3D-Karten, die eine digitale Darstellung der Fahrzeugumgebung ermöglichen – inklusive sämtlicher Informationen zu Straße, Fahrbahnmarkierungen, Verkehrszeichen, Geographie, Orientierungspunkten sowie Topographie. Dieses Kartenmaterial basiert auf Daten, die ein autonom fahrendes Auto von Ford in der Testumgebung bei idealen äußeren Bedingungen erfasst. Dabei analysiert das System automatisch wichtige Umgebungspunkte wie etwa Verkehrszeichen, Bäume und Gebäude. Sobald das Auto die Fahrbahn aufgrund von widrigen Witterungsbedingungen nicht mehr erkennen kann, bestimmt es seinen exakten Standort anhand typischer Umgebungspunkte. Dank des speziellen Kartenmaterials kann es die Fahrt somit auch bei schwierigen äußeren Bedingungen sicher fortsetzen.

"Das Kartenmaterial anderer Anbieter liefert bei Schnee nicht immer die gewünschten Ergebnisse", erklärte Ryan Eustice, außerordentlicher Professor am College of Engineering der Universität von Michigan. "Die Karten, die wir gemeinsam mit Ford entwickelt haben, enthalten hingegen hochpräzise 3D-Informationen zur Umgebung rund um das Fahrzeug. Dadurch kann der autonom fahrende Wagen auch bei schneebdeckter Straße jederzeit seine exakte Position bestimmen."

Die Software für das autonome Fahren nutzt auch sämtliche Daten der integrierten Sicherheitssysteme wie etwa des Elektronischen Sicherheits- und Stabilitätsprogramms (ESP) sowie der Traktionskontrolle. Diese kommen insbesondere im Winter bei rutschigen Fahrbahnbedingungen zum Einsatz. Ziel ist es, dass das autonom fahrende Auto widrige Straßenverhältnisse erkennt und entscheiden kann, ob und für wie lange ein sicheres Fortsetzen der Fahrt möglich ist.

Ford ist Pionier auf dem Gebiet der automatisierten Mobilität

Ford forscht bereits seit rund einem Jahrzehnt an autonomen Fahrzeugen und versteht sich als Pionier auf diesem Gebiet:

• Die erste autonome Versuchsgeneration von Ford basierte auf einem F-250 Super Duty, der bereits über LiDAR verfügte.


• 2013 stellte Ford die zweite Generation vor – diesmal dienten Fusion Hybrid-Limousinen mit noch leistungsfähigeren LiDAR-Sensoren als Versuchsplattform. Im Sommer 2015 startete Ford die zweite Phase seines Entwicklungsprogramms für autonom fahrende Automobile: Im Anschluss an die Forschung begann der Konzern mit der Vorentwicklung – die letzte Stufe vor dem Beginn der Serienproduktion.


• Auf der Consumer Electronics Show (CES) Anfang Januar 2016 in Las Vegas hatte Ford angekündigt, seine Flotte von autonom fahrenden Testfahrzeugen um 20 Fusion Hybrid-Limousinen zu erweitern. Künftig sind somit über 30 Ford Fusion Hybrid-Versuchsträger auf den Straßen in Kalifornien, Arizona und Michigan unterwegs – dank dieser Verdreifachung betreibt Ford die größte Flotte autonomer Fahrzeuge in der gesamten Automobilindustrie. Für die neue, dritte Generation dieser Testfahrzeuge auf Basis des Fusion Hybrid verwendet Ford die neueste Generation von LiDAR-Sensoren. Diese weisen mit 200 Metern eine größere Reichweite auf und sind damit die ersten spezifisch für den Einsatz in Pkw konstruierten LiDAR-Systeme, die mit verschiedenen Szenarios gleichzeitig umgehen können.