Bausteine der Zukunft

So steuert die KI

So steuert die KI Foto: ZF
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Mit dem ZF Innovation Truck greift der Technologiekonzern tief in seinen Baukasten, um Nutzfahrzeugen mithilfe von ­intelligenten mechanischen Systemen, Sensoren und Steuerungen das automatisierte Fahren beizubringen.

Die Trucks entwickeln sich zunehmend zu Hochleistungssportlern in einem technologischen Mehrkampf. Hier punktet der ZF Innovation Truck mit der elektrohydraulischen Lenkung ReAX und dem elektrischen Getriebe Traxon Hybrid, das lokal eine emissionsfreie Fahrt ermöglicht. Gerade hat der Konzern den ­Prototyp der neuen Servolenkung ReAX EPS vorgestellt, die als vollelektrisches System neue Wirkungsgrade im vernetzten Fahrzeug verspricht.

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Künstliche-Intelligenz-Steuerung von ZF und NVIDIA

Die nächste Stufe der Automatisierung rückt auch die Fähigkeiten der Systemintelligenz in den Fokus. Eine Paradedisziplin des Innovationsfahrzeugs aus Friedrichshafen ist die blitzschnelle und präzise ­Erfassung des Umfelds. ZF setzt dazu auf Kameras sowie Radar- und ­Lidarsensoren, die permanent und innerhalb weniger Millisekunden das Verkehrsgeschehen erfassen. Die zentrale Instanz für die Daten des Sensorsets ist die Recheneinheit ZF ProAI. Der Supercomputer bewältigt bis zu 30 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde. Das reicht aus, um die Daten der verschiedenen Sensoren für eine 360-Grad-Umfeldanalyse in eine gemeinsame Sprache zu übersetzen und zu verarbeiten. Vermutlich stellt ZF bald den nächsten Innovation Truck mit den neuen Systemen auf die Räder. Die Mission, Nutzfahrzeugen das Sehen, Denken und Handeln beizubringen, geht weiter.

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Kamerasysteme: intelligente Bildverarbeitung

Videokameras sind ein fester Bestandteil im Sensorset, mit dem ZF dem Nutzfahrzeug das Sehen ermöglicht. Systeme mit einer Objektklassifizierung kommen unter anderem in Assistenzsystemen für Fußgängerschutz, Notbremsung und Spurhaltung zum Einsatz. ZF setzt dazu auf eine monokulare Kamera, die aus einer Kameralinse und einem Bildsensor besteht. Sie lässt sich mit einem Teleobjektiv für große Distanzen und einem Fischaugenobjektiv für den Nahbereich kombinieren. Die Reichweite der Monokamera beträgt rund 140 Meter. Sie eignet sich für den Stadtverkehr, Landstraßen und Autobahnen. Das System benötigt einen leistungsfähigen Prozessor und viel Rechenleistung, um ein Objekt blitzschnell zu klassifizieren. Dank einer sehr guten Auflösung und einer erhöhten Bildfrequenz soll die Kamera Objekte wie Fußgänger auch in größerer Entfernung und bei schwierigen Lichtverhältnissen erkennen. Hat die Kamera ein Objekt erkannt, errechnet sie aus Einzelbildern Entfernung und Bewegungsrichtung.

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ZF ReAX: schneller lenken

Ein wichtiger Mitspieler im automatisierten Nutzfahrzeug ist die elektrohydraulische Servolenkung ZF ReAX. Mit der Kombination aus bewährten hydraulischen Nutzfahrzeug­len­kungen und rein elektrischen Pkw-Lenkungen bildet ReAX eine Einheit, die den Bedürfnissen des Fahrers angepasst werden kann. Die einstellbare Lenkunterstützung ermöglicht maßgeschneiderte Fahrzeugapplikationen. Die integrierte aktive Lenkmomentverteilung hilft, Straßenneigungen und Seitenwind auszugleichen. ZF ReAX unterstützt den Fahrer geschwindigkeitsabhängig. Bei niedriger Geschwin­dig­keit muss er beim Lenken weniger Kraft aufwenden. Das System bietet eine verbesserte Rückmeldung bei Geradeaus­fahrten. Dadurch, dass Hersteller Lenkräder mit kleinerem Durchmesser verbauen können, wird bei geringerer Ermüdung der Komfort für Fahrer erhöht. ECU, Motor, Getriebe und Sensorik bilden ein Gesamtpaket mit hoher Flexibilität. Zudem ist die Integration in weitere Fahrerassistenzsysteme von ZF möglich.

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Radarsysteme: bei Wind und Wetter

Radarsensoren haben sich als Hochfrequenztechnologie im Nutzfahrzeug bereits bewährt. Ihr Arbeitsmedium sind elektromagnetische Wellen. Aus der Laufzeit der Welle und dem Frequenzunterschied der zurückkommenden Welle lassen sich Abstand und Geschwindigkeit eines Objekts berechnen. Ein 24-Gigahertz-Radar zum Beispiel ist im Nutzfahrzeug für den Nahbereich zuständig. Spurhalteassistent und Kollisionswarner im Heck arbeiten mit diesem Sensor. 77-Gigahertz-Systeme kommen dagegen im Bremsassistenten und in der adaptiven Geschwindigkeitsregulierung zum Einsatz. Als Long-Range-Radar erlauben sie eine hohe Genauigkeit bei Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessung sowie eine gute Winkelauflösung. ZF arbeitet zum Erkennen von Fahrzeugen und Fußgängern mit einem 77-Gigahertz-Radarsystem, das bei hoher Geschwindigkeit eine Reichweite bis zu 200 Metern ermöglicht. Bei niedrigem Tempo beträgt das Sichtfeld bis zu 70 Prozent.

ibeo Foto: ZF

Lidarsysteme: die dritte Dimension

ZF setzt bei der Umfeld- und Objekterkennung seit Kurzem auch auf Lidar. Diese Technologie zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung ist im Nutzfahrzeug noch relativ neu. Lidar steht für „Light Detection and Ranging“ und arbeitet ähnlich wie Radar. Allerdings kommen bei Lidar keine Radiowellen, sondern Laserpulse zum Einsatz. Aus der Laufzeit des Laserstrahls berechnet das System Abstand, Position und Geschwindigkeit ruhender und mobiler Verkehrsteilnehmer und Objekte. Dabei kann das System Objekte in bis zu 300 Metern Entfernung deutlich erkennen und davon ein dreidimensionales Bild erzeugen.

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Jan Bergrath, Experte für Fahrerthemen Jan Bergrath Journalist
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