Team 3

Der Nachtsicht-Assistent - Infrarot-Technik für mehr Fahrsicherheit bei Dunkelheit

Beschreibung der Institute und Unternehmen zu ihren nominierten Projekten

Partnerschaftliche Entwicklungsarbeit für mehr Verkehrssicherheit
Das Risiko, im Straßenverkehr schwer zu verunglücken, ist in der Dämmerung und bei Dun­kelheit weitaus größer als tagsüber. Obwohl sich das durchschnittliche Verkehrsaufkommen in den Nachtstunden auf nur noch rund 15 bis 20 Prozent verringert, ereignet sich in dieser Zeit mehr als jeder dritte tödliche Verkehrsunfall: In Europa trifft dies etwa 15.000 Menschen pro Jahr, allein in Deutschland über 1.500.

Mit Hilfe des auf Infrarot-Technik basierenden Nachtsicht-Assistenten lässt sich dieses Risiko spürbar reduzieren. Angesichts der hohen gesellschaftlichen Relevanz wurde die gemeinsame Entwicklungsarbeit von DaimlerChrysler und Bosch für den Deutschen Zukunftspreis nominiert. Stellvertretend für eine rund 190-köpfige Entwicklungsmannschaft stehen die drei Teammitglieder Dr. Jürgen Seekircher, DaimlerChrysler AG, Prof. Dr. Peter Knoll, Robert Bosch GmbH und Manfred Meißner, Robert Bosch GmbH; gleichzeitig beispielhaft für eine partnerschaftliche Zusammenarbeit zwischen Automobilhersteller und Zulieferer und damit auch für die Innovationskraft des Standorts Deutschland.

Mehr Sicherheit bei Nacht
Bei Kollisionen in der Dunkelheit überwiegt die Unfallursache „Verlust der Kontrolle über das Fahrzeug“, weil der Streckenverlauf in der Nacht oft nicht richtig eingeschätzt wird. Bei 54 % der nächtlichen Unfälle kommt als Folge davon das Fahrzeug von der Straße ab, bei mehr als einem Viertel führt es zu einer Kollision mit dem Gegenverkehr. Der Anteil an Fußgängerunfällen mit tödlichem Ausgang ist in der Dämmerung und nachts besonders hoch.

Bei der heutigen Verkehrsdichte ist Fahren mit Fernlicht nur noch in seltenen Fällen möglich. Die Sichtweite mit Abblendlicht ist in der Regel auf 50 bis 70 Meter beschränkt. Bei Gegenverkehr kann der Fahrer die Fahrbahn und eventuelle Hindernisse neben und hinter dem blendenden Fahrzeug nicht erkennen. Hier können Systeme zur Sichtverbesserung bei Nacht Abhilfe schaffen.

Hohe Bildqualität dank aktiver Infrarot-Technik
Die Projektpartner DaimlerChrysler und Bosch arbeiten schon seit vielen Jahren daran, das Autofahren bei Dunkelheit sicherer zu machen. Ihre Neuentwicklungen im Scheinwerferbereich haben dazu in der Vergangenheit bereits wichtige Beiträge geleistet.

In konsequenter Weiterführung wurde gemeinsam ein bildgebendes System zur Verbesserung der Sicht bei Nacht realisiert, das sich durch ein hohes Unfallvermeidungspotenzial auszeichnet. Es bietet dem Fahrer optimalen Nutzen, seine Bildinformation ist schnell erfassbar, leicht zu interpretieren und lässt sich durch die ergonomisch günstige Positionierung des Displays sehr gut ablesen.

Um dieses Ziel zu erreichen, war zunächst zu entscheiden, welches physikalische Prinzip am besten geeignet ist: das „aktive“ Verfahren, bei dem die Fahrbahn mit Infrarotlicht ausgeleuchtet wird, oder das „passive“ Verfahren, bei dem die Wärmestrahlung von Objekten erfasst wird. Damit kann ein Objekt nur dann angezeigt werden, wenn es eine andere Temperatur hat als seine Umgebung. Dies hängt sehr stark von der Tages- und Jahreszeit ab und ist im Sommer beispielsweise deutlich schwieriger als im Winter. Menschen mit gut isolierender Winterbekleidung etwa sind so nicht immer eindeutig erkennbar. Wichtige Orientierungsmerkmale, wie zum Beispiel Leitpfosten, Straßenschilder, Straßenmarkierungen und Ampeln, sind mit Wärmebildsystemen ebenso schwer sichtbar wie Warndreiecke, Blinklichter oder Bremslichter. Darüber hinaus lässt sich anhand der Bildinformationen häufig nicht eindeutig einschätzen, ob das betreffende Objekt auf oder neben der Fahrbahn steht.

Nach Abwägung aller Fakten fiel die Entscheidung zugunsten des aktiven Systems, da es die qualitativ weit besseren Bildinformationen liefert. Zudem war es ein strategisches Ziel, das Nachtsichtsystem als ersten, anspruchsvollen Baustein eines erweiterbaren Plattformkonzepts zu realisieren, auf dem zusätzlich videobasierte Funktionen aufgesetzt werden können. Hieraus leitet sich die Forderung nach einem Steuergerät ab, dessen Rechenleistung in weiten Grenzen variierbar ist, und nach einer universellen Kamera, die sowohl bei Nacht als auch bei Tag eingesetzt werden kann.

Verbesserte Sicht
Beim Nachtsicht-Assistenten beleuchten zwei Infrarot-Fernscheinwerfer die Fahrbahn. Die auch im Infrarot-Wellenlängenbereich sensitive Kamera an der Innenseite der Frontscheibe nimmt die ausgeleuchtete Straßenszene auf. Das so erfasste Fahrzeugvorfeld wird auf einem großen Grafikdisplay als kontraststarkes Schwarz-Weiß-Bild dargestellt. Durch die Anordnung des Displays im Kombi-Instrument bleibt der Vorteil des Nachtsicht-Assistenten im Gegensatz zu Head-Up-Displays auch bei Blendung durch entgegenkommende Fahrzeuge voll erhalten. Die Kombination von Nachtsicht-Bild und Tachometer vermeidet zusätzliche, unnötige Blickabwendungen. Wegen der hohen Bildqualität genügt ein kurzer „Augenblick“ zum Erfassen der Verkehrssituation, ähnlich dem ohnehin erforderlichen Ablesevorgang des Tachometers. Der Nachtsicht-Assistent blendet den Gegenverkehr nicht, da Infrarotstrahlung für das menschliche Auge unsichtbar ist.

Bei Dunkelheit bietet der neu entwickelte Nachtsicht-Assistent dem Autofahrer in etwa die Sichtweite, die er bei eingeschaltetem Fernlicht hätte. Hierdurch ist der Straßenverlauf besser sichtbar, Fußgänger, Radfahrer und Hindernisse auf der Fahrbahn werden früher erkannt. Testpersonen sahen hell gekleidete Testpuppen am Straßenrand im Durchschnitt bereits aus einer Entfernung von über 200 Metern und damit rund 40 Meter früher als mit dem Bi-Xenon-Abblendlicht. Dunkel gekleidete Fußgänger werden noch viel früher gesehen, nämlich aus einer Entfernung von 160 Metern gegenüber nur 70 Metern mit Bi-Xenon-Abblendlicht. Das bedeutet ein Sicherheitsplus von 125 Prozent.

Mit der Einführung des Nachtsicht-Assistenten als Sonderausstattung in die Modellreihe der Mercedes-Benz S-Klasse wird erstmals ein aktives Nachtsichtsystem in Europa für eine Fahrzeuggroßserie verfügbar. Folgende Besonderheiten sind dabei besonders hervorzuheben:

  • Die völlig neu entwickelte Kamera besitzt eine herausragende Bildqualität mit deutlich höherer Auflösung als Wärmebildkameras und lässt sich vom Gegenverkehr wesentlich weniger stören als herkömmliche CCD-Kameras. Eine elektronische Bildnachbearbeitung mit neuen, schnellen Algorithmen verbessert die Bildqualität zugunsten einer raschen Erkennbarkeit von Objekten.

  • Von hoher Bedeutung ist der Aspekt der künftigen Mehrfachnutzung des Systems. Durch sorgfältige Abstimmung der Optik können alle videobasierten Fahrerassistenzfunktionen (Tag- und Nachtfunktionen) mit einer einzigen Kameraplattform realisiert werden.

  • Die Erkennungsleistung ist hoch, da das dargestellte Bild die jeweilige Straßenszene originalgetreu als Schwarz-Weiß-Bild wiedergibt und so jederzeit reproduzierbar ist. Das ist ein deutlicher Vorteil gegenüber dem ungewöhnlichen Erscheinungsbild einer Wärmebildkamera, das teilweise schwer interpretierbar ist.

Das neue System von DaimlerChrysler und Bosch erfreut sich seit seiner Einführung im Herbst 2005 einer sehr großen Kundenresonanz. Das System überzeugt durch große Sichtweite und brillante Bildwiedergabe, wodurch Personen und Hindernisse optimal erkennbar sind. Es ermöglicht eine sehr gute Erkennbarkeit des Spurverlaufs und mindert damit nicht nur deutlich die Gefahr von Kollisionen, sondern auch die Gefahr des unbeabsichtigten Spurverlassens. So leistet der Nachtsicht-Assistent einen wertvollen Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit.

Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.

Das Projekt „Der Nachtsicht-Assistent - Infrarot-Technik für mehr Fahrsicherheit bei Dunkelheit“ wurde vom Deutschen Patent- und Markenamt vorgeschlagen.