Verkehr

Mehr Sicherheit im Straßenverkehr

Fußgänger, Radfahrer, Straßenbahnen, Autos – im Straßenverkehr kann es mitunter unübersichtlich werden. Ein neuartiges Radar-Sensorsystem kann Autofahrer künftig frühzeitig warnen, wenn sich eine Person stetig in Richtung Auto bewegt. Entwickelt wurde es von den Fraunhofer-Instituten FHR, IIS und IVI. In einem Folgeprojekt soll das System via Künstlicher Intelligenz ganze Straßenszenen deuten können und somit für noch mehr Sicherheit sorgen.

© Fraunhofer FHR / Reinhold Herschel
Testmessung am Fraunhofer IIS: Eine Person wird vor und nach dem Loslaufen vom Radar erfasst, die ermittelte Position über einen optisch überwachten Marker auf dem Helm überprüft.
© Fraunhofer FHR / Alex Shoykhetbrod
Am Fraunhofer FHR entwickelter MIMO-Radarsensor zur Bewegungserfassung (unten links)
© Fraunhofer FHR / Shutterstock
Bewegt sich eine der Personen auf die Straße (unten rechts)?

Menschen reagieren schnell. Doch mitunter nicht schnell genug: Rennt beispielsweise ein Kind über die Straße, um den auf der gegenüberliegenden Straßenseite haltenden Bus noch zu erwischen, ist das für einen Autofahrer oft schwer vorhersehbar – mit teilweise gravierenden Folgen. Zwar können Sensoren niedrige Abstände zu Personen oder anderen Objekten bestimmen und den Fahrer warnen, doch im Falle eines auf die Straße rennenden Kindes käme diese Warnung zu spät. Die Sicherheit im Verkehr zu erhöhen – vor allem dort, wo viele Verkehrsteilnehmende zusammenkommen – haben sich die drei Fraunhofer-Institute FHR in Wachtberg, IIS in Erlangen und das IVI-Anwendungszentrum »Vernetzte Mobilität und Infrastruktur« in Ingolstadt im Projekt HORIS zum Ziel gesetzt. Statt einer Abstandswarnung wie bisher soll eine zuverlässige Verhaltensvorhersage realisiert werden. Das heißt: Läuft ein Kind auf die Straße, sollen die Sensoren dies bereits zu einem Zeitpunkt erkennen, zu dem der Autofahrer noch reagieren und das Auto zum Stehen bringen kann, bevor es zu einem Unfall kommt.

Geschwindigkeit statt Abstand

Dabei setzt das Fraunhofer-Forscherteam auf die bereits bestehende Technologie der Autoindustrie auf: Es verwendet sowohl die gleiche Radar-Chiptechnologie als auch die gleichen Komponenten für die Sensoren. Die hauptsächliche Entwicklungsarbeit liegt in der Auswertung der Daten, also in den Algorithmen. Der Clou: Während derzeit verbaute Sensoren den Abstand einer Person vom Auto analysieren, setzt das neue System auf die Messung der Geschwindigkeit. Auf diese Weise erkennt man eine drohende Gefahr bereits am Anfang einer Bewegung – man gewinnt wertvolle, mitunter gar lebensrettende Zeit. Die Algorithmen erkennen ein Objekt als Person, setzen einen Marker und bestimmen die Geschwindigkeit sowie die Richtung, mit der sich die Person bewegt. Läuft sie auf den Radarsensor und damit auf die Straße zu? Dabei gilt es, den schmalen Grat zwischen Fehlalarmen und zu spätem Alarm zu finden. Und zwar auf folgende Weise: Der Radarsensor macht etwa hundert Messungen pro Sekunde. Erst wenn sich die Person über mehrere Messungen hinweg konsequent mit einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit in Richtung Straße bewegt, wird ein Alarm ausgelöst, der den Fahrer warnt.

Die drei Institute haben sich die Entwicklungsaufgaben dabei entsprechend ihrer Kompetenzen aufgeteilt: Das Fraunhofer FHR widmet sich der technologischen Seite und entwickelt die Algorithmen, das Fraunhofer IVI gestaltet passende Testszenarien aus. Das Fraunhofer IIS kümmert sich um die Kameratechnik, die Bewegungserfassung und stellt die Messhallen zur Verfügung.

Demonstration für Frühjahr 2021 geplant

Das Projekt startete im Mai 2020, im Dezember 2020 wurde es beendet. Der Demonstrator ist fertig: Er kann derzeit bis zu acht Personen gleichzeitig erfassen und feststellen, ob diese sich in Richtung Fahrbahn bewegen. Anfang 2021 soll er in einem Testlauf eine Straßenszene erfassen, ein Gesamttest sowie eine Präsentation für interessierte Industriekunden ist für das zweite Quartal 2021 in Ingolstadt geplant.

Damit ist die Kooperation zwischen den drei Fraunhofer-Instituten jedoch keineswegs abgeschlossen. Denn in einem Folgeprojekt werden sie auf die HORIS-Ergebnisse aufsetzen und den Sensor weiter optimieren. Dann geht es um das »Wie« statt nur um das »Ob«: Mittels künstlicher Intelligenz und einer zusätzlichen Infrarotkamera soll das System nicht nur sehen, dass sich jemand auf das Auto zubewegt, sondern die sich abspielende Szene verstehen. Dies soll zum einen die Reaktionszeit des Systems verbessern. Rollt beispielsweise ein Ball auf die Straße, könnte einige Sekunden später ein Kind folgen, und hält ein Bus, ist es möglich, dass jemand eilends über die Straße flitzt. Indem das System die gesamte Szene erkennt, statt nur die Bewegungen einzelner Personen, kann es weitere wertvolle Sekunden gewinnen, um den Fahrer zu warnen und gefährliche Situationen zu entschärfen. Darüber hinaus soll die Situationserkennung die Genauigkeit erhöhen und Fehlalarme somit noch weiter reduzieren. Und langfristig die Sicherheit aller Verkehrsteilnehmenden weiter erhöhen.