Ford erprobt autonomes Fahren - Die Geisterstadt "MCity"

Alle Autohersteller erproben das autonome Fahren. Ford hat extra dafür die Geisterstadt „Mcity“ errichtet und testet unter Extrembedingungen – auch bei Nacht und Schnee.

In den Wüsten Nevadas fuhr Ford nachts ohne Scheinwerfer.
In den Wüsten Nevadas fuhr Ford nachts ohne Scheinwerfer.
Gregor Soller
Infrastruktur

Krasser als Detroit und Silicon Valley können zwei Gegensätze kaum ausfallen: Hier die immer noch halb verfallene Autostadt, deren Reste sich mühsam wieder aufzurichten versuchen, dort das Zukunfts­labor der ganzen Welt.

Und just zwischen diesen beiden Polen schafft Ford seine Zukunft. Denn die Marke aus Dearborn plant ab 2021 die Großserienproduktion eines voll autonomen Fahrzeugs für Anbieter digitaler Mobilitätsdienstleistungen wie Ridesharing. Die Entwicklung des selbstfahrenden Autos ist Bestandteil des Ford-Smart-Mobility-Plans, mit dem die Marke  zum „Marktführer für autonome Fahrzeuge, Konnektivität, Mobilität, Kundenerlebnis sowie Daten und deren Analyse“ werden möchte.

Welche konkreten Schritte sind dazu geplant? Interessant ist dabei die Philosophie der Amerikaner: Sie fahren eine Art „Ganz- und Gar-nicht“-Strategie, wie Monika Wagener, Manager Public Affairs & Communications für Ford Research & Advanced Engineering Europe in Aachen, erklärt. Dort liegt sozusagen der „Zukunftsableger“ von Ford in Europa. Denn 2021 kommt schnell und die dann angebotenen Fahrzeuge sollen komplett ohne Lenkrad und Eingriffsmöglichkeit eines Fahrers agieren. Andererseits wird das aktuelle Fahrzeugprogramm weiterentwickelt, das aber auch 2021 noch jemanden hinter dem Lenkrad braucht, der alle Sinne dem Fahren widmet.

Außerdem startet  Ford Beteiligungen oder Kooperationen mit vier Technologie-unternehmen, die an der Entwicklung des autonomen Fahrzeugs mitwirken. Zusätzlich wird die Stärke des Entwicklerteams im Silicon Valley verdoppelt und der Palo Alto Campus um zwei weitere Gebäude vergrößert. Fords autonomes Fahrzeug wird weder Lenkrad noch Pedale aufweisen und dem Autonomie-Level 4 auf der fünfstufigen Skala der Society of Automotive Engineers (SAE) entsprechen. Es soll in Großserie gefertigt und konkret für den Einsatz bei digitalen Mobilitätsdienstleistern entwickelt werden, die das Fahrzeug für Dienste wie Ridesharing und Robo-Taxi einsetzen können. „Das nächste Jahrzehnt steht im Zeichen der Automatisierung des Autos. Wir glauben, dass autonome Fahrzeuge erhebliche Bedeutung für die Gesellschaft erlangen werden – ähnlich wie die Erfindung der Fließbandfertigung durch Henry Ford vor 100 Jahren“, sagt Mark Fields, Präsident und CEO der Ford Motor Company. „Wir sind fest entschlossen, ein autonomes Fahrzeug auf die Straße zu bringen, das die Sicherheit im Straßenverkehr erhöht sowie Lösungen für aktuelle gesellschaftliche und ökologische Herausforderungen bietet. Das gilt für Millionen von Menschen und nicht nur solche, die sich Luxusautos leisten können.“

Woher kommt Fords große Zuversicht?

„Ford entwickelt und erprobt jetzt seit mehr als zehn Jahren autonome Fahrzeuge“, erklärt Raj Nair, Ford Executive Vice President, Global Product Development und Chief Technical Officer. „Damit besitzen wir einen strategischen Vorteil, denn wir sind in der Lage, Software und Sensortechnologien mit fortschrittlichsten Entwicklungslösungen und hochqualitativer Fahrzeugfertigung zu verknüpfen. Erst durch diese Kombination kann ein selbstfahrendes Auto für Millionen von Menschen rund um den Globus Wirklichkeit werden.“ Und hier bleibt Ford weiter auf dem Gas: Aktuell wurde die autonome Testflotte auf rund 30 Autos verdreifacht, alles Ford Fusion (in Europa Mondeo) Hybrid. Bis Ende 2017 sollen es etwa 100 autonome Testwagen sein. Selbstfahrende Ford Fusion Hybrid sind mittlerweile in Arizona, Kalifornien und Michigan unterwegs.

Statt in „Motown“ rollen etliche Versuchsträger in „Mcity“ – einer Art riesigem Freiluftlabor der University of Michigan. Dort hat Ford urbane Strukturen mit Gebäudeattrappen und einem acht Kilometer langen Straßennetz inklusive Kreisverkehr, Ampeln, einem Tunnel, Baustellen, Fußwegen, einer Brücke sowie Fahrbahnen mit unterschiedlichsten Oberflächen aufgebaut. Im Gegensatz zum Silicon Valley bietet Michigan mitunter sehr schlechtes und eisiges Wetter.

Denn ein Vorwurf beim autonomen Fahren lautet, dass das Ganze ja nur bei Schönwetter funktioniere. Entsprechend forcierte Ford als erster Hersteller die Entwicklung autonom fahrender Autos im Schnee. Außerdem erweiterte man die Tests um Fahrten in völliger Dunkelheit, ohne Scheinwerfer – allerdings nicht in Mcity. Dabei unterstützt die Autos die sogenannte LiDAR (Light Detection and Ranging)-Sensortechnologie. Die umfasst einen Lasersensor, der die Umgebung bis zu 2,8 Millionen Mal pro Sekunde scannt. LiDAR nutzt Infrarot-Laserlicht bis zu einer Entfernung von rund 200 Metern und erstellt aus den ermittelten Daten eine virtuelle 3D-Karte zur digitalen Darstellung der Fahrzeug­umgebung. Das System funktioniert normalerweise im Zusammenspiel mit Radartechnologie und Digitalkameras zur Erkennung weiterer Faktoren im Umfeld des Fahrzeugs. Das Auto erstellt so ein exaktes 3D-Mapping der Umgebung, dessen Daten es bei dann Schnee oder Dunkelheit nutzt, um sich autonom fortzubewegen. Ein Problem dabei ist allerdings das sichere Speichern respektive Nachhalten und Aktualisieren der Daten, was die Kollegen in den USA laut Wagener auch als „Herausforderung“ bezeichnen.

Sollte es trotzdem regnen oder schneien, hat Ford zusammen mit der Universität Michigan einen Algorithmus entwickelt, um Regentropfen oder Schneeflocken zuverlässig aus dem Laser zu filtern, damit das Auto seinen Weg auch unter diesen Bedingungen sicher findet. Außerdem sammeln die autonomen

Testfahrzeuge stündlich 600 Gigabyte Daten der Umgebung. Das führt dazu, dass das „Mapping“ der autonomen Fahrzeuge exakter ist als das GPS-Datennetz. Ford spricht hier von einer Exaktheit, die auf den Zentimeter genau arbeitet. Und obwohl die Lasertechnik von Kameras und Radaren unterstützt wird, können sich alle Systeme bei heftigem Schneefall zusetzen.

Entsprechend gilt es, Systeme zu entwickeln, um die Sensoren zuverlässig beschlag- oder eisfrei zu halten. Das gehöre zu den größten Schwierigkeiten, wie Wagener in Abstimmung mit ihren US-Kollegen zugibt. Eine weitere „Challenge“ sind laut den US-Kollegen ex­treme Wetterbedingungen wie monsun­artige Regenfälle oder sehr niedrige Temperaturen von minus 20 Grad oder noch weniger.
 

Und schwierige Straßenverhältnisse?

Das sei laut den US-Entwicklern „eine extreme Herausforderung“, da die Sensorik mit den elektronischen Helfern im Auto abgestimmt werden muss und hier die optische Erkennung wenig nützt: Eis unter einer Schneedecke kann das beste System kaum detektieren.

Außerdem schickte Ford seine autonomen Fahrzeuge in die Wüste, um die Funktionssicherheit der Systeme bei absoluter Dunkelheit zu testen – mit Erfolg. Autonomes Fahren ist auch ohne Kameras möglich, die auf Licht angewiesen sind. Außerdem können die LiDAR-Sensoren von Ford im Zusammenspiel mit der virtuellen Fahrer-Software selbst kurvige Straßen einwandfrei meistern, um das Auto sicher zu lenken.

Interessanter Hintergrund: In den USA hat die National Highway Traffic Safety Administration tödlich verlaufende Unfälle im Straßenverkehr untersucht und herausgefunden, dass während der Nachtstunden etwa dreimal mehr Pkw-Insassen ums Leben kommen als am Tag. „Dank LiDAR sind die autonomen Testfahrzeuge weder auf Tageslicht noch auf Kameras und Fahrbahnmarkierungen angewiesen“, sagte Jim McBride, Ford Technical Leader for Autonomous Vehicles. Bei Dunkelheit verwenden autonome Ford-Fahrzeuge hochauflösende 3D-Karten mit umfassenden Informationen über die Straße, Straßenmarkierungen, Geographie, Topographie und sogar über Verkehrsschilder, Gebäude oder Bäume. Das Fahrzeug gleicht die erfassten Impulse des LiDAR-Lasersensors in Echtzeit mit der Karte und den Daten des Bordradars ab, um das vollständig autonome Fahren auf der Straße zu ermöglichen.

Damit sieht das Auto mehr als der Mensch: Die Ford-Ingenieure überwachten den Praxistest mit Nachtsichtbrillen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs. Unter anderem konnten sie so sehen, wie die LiDAR-Strahlen den Wagen in Form eines Gitters umgeben. „Im Inneren des Fahrzeugs konnte ich fühlen, dass sich das Fahrzeug bewegt, aber wenn ich aus dem Fenster sah, war da nur Dunkelheit“, erzählte Wayne Williams, Forschungsingenieur bei Ford. „Vom Rücksitz aus habe ich das Auto mittels Echtzeit-Computer-Monitoring überwacht. Es blieb auch auf kurviger Strecke stets akkurat auf seinem Weg“. Noch nicht äußern möchten sich Williams und seine Kollegen zu den Kosten der autonomen Fahrzeuge und der exakten Umsetzung in der Serie.

In Europa treibt Ford die Kooperation mit der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen für die Entwicklung sogenannter HMI-Bedienkonzepte (Human Machine Interface) weiter voran. Dass das autonome Fahren auf den breiten und schnurgeraden US-Highways allerdings viel einfacher ist, beweist die Tatsache, dass das Programm 2021 ausschließlich in den Staaten starten soll. Bis die kurvigen und verkehrsreichen Straßen des Aachener Hinterlandes, der Eifel oder in Köln sicher autonom befahren werden, dürfte noch viel Wasser den Rhein und den Detroit River hinunterlaufen.

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Seite 80 bis 84 | Rubrik Infrastruktur