Piloted Driving mit Unterstützung von GIGATRONIK

Lenken, Gas geben, Bremsen: Beim pilotierten Fahren übernimmt diese Aufgaben das Auto selbstständig. Der Fahrer kann, muss aber nicht eingreifen. Möglich machen das die hochpräzise Orientierung des Fahrzeugs auf der Straße und seine exakte Beherrschung, auch in Grenzbereichen. Audi fährt bei diesem Trend in der automobilen Welt ganz vorne mit – dank der Unterstützung durch GIGATRONIK.


Beweis erbracht: Audi RS 7 piloted driving concept fährt beim DTM-Finale in Hockenheim fahrerlos am Limit. Foto: Audi
Audi RS 7 piloted driving concept, Ascari 2014. Foto: Audi

Hockenheimring, Finale der Deutschen Tourenwagen Masters im Oktober 2014: Ein Audi RS 7 rast mit bis zu 240 km/h über die Rennstrecke, das Publikum staunt, denn am Lenkrad sitzt – niemand. Der Wagen erkennt die Strecke, weiß, wo er beschleunigen kann und wo er abbremsen muss, lenkt selbstständig und hält bis ins Ziel die Ideallinie. 

Ascari Race Resort, Spanien, wenige Wochen später: Automobil-Journalisten sind eingeladen, um zu erleben, wie der Audi RS 7 piloted driving concept mit mehr als 200 km/h über den Rundkurs fährt. Über Kuppen und Senken, durch enge Schikanen und eine Steilkurve. Für das selbstfahrende Auto ist dies eine sehr anspruchsvolle Strecke, weil extreme Kräfte auf Reifen, Bremsen und Fahrwerk wirken und die Fahrzeugregelung entsprechend reagieren muss. 

Bei beiden Veranstaltungen hat Audi erfolgreich gezeigt, wie weit die Entwicklung beim pilotierten Fahren bereits vorangeschritten ist. Wie bei traditionellen Fahrzeugen dient der Rennsport dazu, neue Technologien im Grenzbereich zu testen. Der Audi RS 7 piloted driving concept entspricht weitgehend dem Serienfahrzeug. Seine elektromechanische Servolenkung, die Bremsen, der Motor und die Achtstufen-Tiptronic, die die Kräfte auf den elektromechanischen quattro-Antrieb leitet, werden jedoch automatisiert angesteuert. Wesentliche Elemente dafür haben die Ingenieure von GIGATRONIK in Zusammenarbeit mit Audi entwickelt. 

Hochkomplexe Technik für das pilotierte Fahren 

Eine Voraussetzung für das pilotierte Fahren im Grenzbereich ist das Wissen über die Strecke. Bei Testfahrten wird dazu ein präzises Modell des Streckenlayouts erstellt. Ein spezielles Tool berechnet mithilfe dieser Daten dann die Ideallinie. Für die Orientierung auf der Piste nutzt der Wagen korrigierte GPS-Signale, durch die das Fahrzeug seine Position auf 5 bis 10 cm genau bestimmen kann. Diese zentimetergenauen GPS-Daten werden per WLAN nach dem Automotive-Standard und redundant per Hochfrequenzfunk ins Auto übertragen. Parallel zeichnen Kameras an Heck und Front während der Fahrt 3D-Bilder auf und gleichen diese in Echtzeit ständig mit hinterlegten Bildinformationen ab. Dabei sucht das System in jedem der zahllosen Einzelbilder nach mehreren hundert bekannten Merkmalen, etwa nach Bebauungsmustern am Rand der Strecke, die als zusätzliche Ortungsinformation dienen. Das Fahrzeug ist mit einem robusten Echtzeit-Prototypensteuergerät ausgestattet, das durch extrem hohe Taktfrequenz die Datenflut bei hoher Geschwindigkeit schnell verarbeiten kann. Zwei separate PCs unterstützen den Abgleich mit dem Karten- und Bildmaterial. 

Die umfassende Diagnose der Onboard-Vernetzung, gekoppelt mit einer hochpräzisen Steuerung aller fahrrelevanten Aktoren, ermöglicht es, dass der Audi RS 7 piloted driving concept auch bei hoher Geschwindigkeit sicher fährt. GIGATRONIK hat für den Audi RS 7 einen Längsdynamikregler entwickelt, der ähnlich wie ein Tempomat das Fahrzeug auf die von dem Prototypensteuergerät errechnete Geschwindigkeit bringt und auch kleinste Abweichungen zwischen Soll- und Istzustand ausregelt. Teil dieses Systems ist ein Triebstrangkoordinator, der den Motor, das Getriebe und die Bremsen entsprechend der geforderten Leistung steuert. Dies erfolgt abhängig von äußeren Einflüssen wie Straßenbeschaffenheit, Höhenprofil der Straße, Witterung oder Betriebszustand des Fahrzeugs. Der elektronische Bremsenregler, ebenfalls von GIGATRONIK entwickelt, berechnet während einer Bremsphase kontinuierlich die Bremskraft jedes einzelnen Rades in Abhängigkeit von der optimalen Fahrzeugverzögerung. Ein zusätzlicher Anhalteregler bremst das Fahrzeug bei Bedarf sicher in den Stand, sobald die Zielkoordinaten erreicht sind. Auch der Funktionsautomat, der unter anderem die Fahrzeuginitialisierung bei Aktivierung des Systems übernimmt, stammt von den Ingenieuren am GIGATRONIK-Standort Ingolstadt. Um das komplexe Entwicklungsprojekt anschaulich zu machen, modellierten die Ingenieure im Vorfeld das Projekt mithilfe einer Simulationssoftware und prüften so die technische Machbarkeit. 

Während der gesamten Entwicklungsphase waren die GIGATRONIK-Ingenieure Teil des Teams und nahmen auch an Erprobungsfahrten zur Motorsport Arena Oschersleben und zum Hockenheimring teil. Drei Wochen waren die GIGATRONIK-Ingenieure im Herbst 2014 an der spanischen Rennstrecke in Ascari vor Ort, kümmerten sich um das Fahrzeug und machten es einsatzbereit. Am Event selbst beobachteten sogenannte Spotter das fahrerlose Fahrzeug und behielten zu jeder Zeit sein Verhalten genau im Blick. 

Meilensteine für die automobile Zukunft 

Mit dem Audi RS 7 piloted driving concept hat der Hersteller nach eigenen Angaben das sportlichste pilotiert fahrende Auto der Welt auf die Rennstrecke gebracht. Aus diesen Tests am physikalischen Limit lassen sich wertvolle Erkenntnisse für die Serienentwicklung ableiten. Zum Beispiel für automatische Ausweichfunktionen in kritischen Fahrsituationen oder für pilotiertes Fahren im Stau oder beim Einparken. GIGATRONIK arbeitet seit vielen Jahren mit Audi gemeinsam an diesen Themen und hat wesentlich zur Entwicklung der Assistenzsysteme beigetragen. Mit seiner umfangreichen Erfahrung in der Elektronik und Informationstechnologie ist das Unternehmen ein gefragter Entwicklungs- und Consultingpartner im Automobilbereich und weiteren Industriebranchen.

Kristin Boegner
Unternehmenskommunikation

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