Autonomes Fahren: Sicherheit
Autonomes Fahren soll in Zukunft das Autofahren bequemer und sicherer gestalten. Mithilfe technischer Mittel wie KI, Sensoren und Kameras sollen Fahrzeuge eigenständig durch den Verkehr navigiert werden. Fahrzeuge haben zu diesem Zweck verschiedene Sensoren verbaut, um sicher gesteuert werden zu können. Zudem nutzen die Fahrzeuge künstliche Intelligenz, um den Verkehr zu analysieren, zu bewerten und sich kooperativ zu verhalten.
Auf dieser Seite erhalten Sie klare Antworten und erfahren alles über die Sicherheitsaspekte vollautomatisierten Fahrens.
Wie sicher ist autonomes Fahren?
Eine der großen Herausforderungen des autonomen Fahrens sind die Sicherheitsaspekte. Kann ein autonomes Fahrzeug die Umgebung wirklich verlässlich wahrnehmen und interpretieren, um sicher navigieren zu können?
Zumindest, was die funktionale Sicherheit für autonomes Fahren betrifft, ist die Lage recht übersichtlich: Über die technische Ausstattung – z.B. LiDAR- und Kamerasysteme, AI und Sensoren im Optik- und Mikrowellenbereich – werden Informationen an das Fahrzeug gesendet. Diese Vielzahl an Daten muss durch ausgeklügelte Fusion der Systeme gebündelt und ausgewertet werden. Doch wie verlässlich sind all diese Sensoren und Kameras?
Gut zu wissen: Autonome Fahrzeuge nutzen nicht nur Laser-Sensoren, um das Fahrzeugumfeld im Umkreis von mehreren hundert Metern zu registrieren, sondern auch eine ganze Bandbreite verschiedener Kamera-Typen, darunter Stereo-, Weitwinkel- und Telekameras.
Der Stand der Technik orientiert sich hauptsächlich an bildgebenden Verfahren und sieht bezüglich der Sicherheit beim autonomen Fahren folgendermaßen aus:
Radarsensorik
Radare registrieren reflektierende Objekte und helfen dem Fahrzeug, sich über relativ weite Entfernungen hin zu orientieren. Sie funktionieren problemlos auch bei Dunkelheit, Nebel, Schnee, Rauch oder Staub. Allerdings sind Tiefenwahrnehmung, Objektausdehnung und Winkelposition problematisch. Das bedeutet, dass diese nur einen Teil der Fahrbahn erfassen, was zu Unschlüssigkeiten in der Navigation führen kann.
Lösung: Radarsysteme werden in einem bestimmten Abstand auf der Motorhaube platziert, um ein sich überlappendes Sichtfeld zu kreieren. So entsteht ein hochauflösendes Bild, das mit hoher Wahrscheinlichkeit alle Hindernisse registriert.
LiDAR-Systeme
Scannende LiDAR-Systeme liefern hochauflösende 3D-Bilder der Umgebung, sind aber hochempfindlich gegenüber Schlechtwetter wie Nebel, Regen oder Schnee. Sie messen Abstand und Winkelpositionen auch bei mehreren Objekten präzise, allerdings ist die Detektions-Entfernung deutlich geringer als bei Radar. Zudem sind LiDAR-Systeme noch immer teuer.
Gut zu wissen: Auf der Auto Shanghai 2023 waren bereits 38 Modelle mit LiDAR ausgestattet. Auch Volvo, Tesla und Mercedes-Benz wollen auf LiDAR setzen.
Kamerabasierte Systeme
Kamerasysteme können in bis zu 80 Metern Entfernung aktuelle Geschwindigkeitsbegrenzungen, Überhol- oder Fahrverbote registrieren. Sie verfügen über verschiedene Funktionen, z.B.:
- Farb- und Graubildauswertung
- Filteroperationen
- Kanten- und Merkmalsextraktion,
mit denen die eingehenden Daten ausgewertet werden können. Manche Systeme werten beispielsweise auch über Vergleiche oder Deep-Learning-Algorithmen aus. So erkennen sie Verkehrszeichen, Objekte im Straßenverkehr (z.B. Fahrräder, verlorene Ladungen auf Autobahnen, Tiere und Fußgänger) oder Fahrbahnberandung.
Mehr erfahren: Sichtbarkeit von Straßenmarkierungen für maschinelles Sehen
Gut zu wissen: Stereokameras sind mit hohem Rechenaufwand und guter Beleuchtung in der Lage, aus einem Bild-Paar Tiefeninformationen zu berechnen und erlauben damit räumliches Sehen. Kostengünstigere Monokameras können die Umgebung bzw. Entfernungen nur einschätzen und müssen Objekte erst “kennenlernen”.
PMD-Technologie
PMD-Technologie (engl. Photonic Mixer Device) basiert auf optischen Sensoren, die durch Lichtlaufzeitverfahren die direkte Entfernung zu Objekten berechnen und ein 3D-Bild erzeugen können. PMD ist deshalb vielversprechend, da die Sensoren aktiv Fremdlicht unterdrücken und daher gegenüber nicht korrelierten Lichtsignalen unempfindlich sind. Nachteile: Eine eindeutige Entfernungsbestimmung ist nicht immer möglich. Zudem ist die Reichweite noch sehr begrenzt.
Ultraschall & Infrarot
Die kostengünstigen Ultraschall-Systeme sind bereits durch Parksensoren bekannt und gelten als ausgereift. Diese schätzen auch bei Schlechtwetter kurze Distanzen zuverlässig ein und gehören beispielsweise bei BMW zur Standardausstattung. Laut dem Automobilzulieferer Valeo ist Ultraschall wichtig für Adaptive Cruise Control, bei Stop&Go oder bei Blind Spot Detection. Ebenso wichtig bleiben Infrarot-Sensoren, um auch bei Nachtfahrten Objekte zuverlässig zu registrieren.
Gut zu wissen: Für die Sicherheit ist auch die Fahrerzustandserkennung unabdingbar. Allein im Jahr 2021 verzeichnete Statista über 1.500 Unfälle mit Personenschaden in Deutschland, die auf Übermüdung zurückzuführen sind. Zudem wird laut einer Studie von infas quo jeder 10. Unfall durch Ablenkung verursacht.
Daher reagieren Warnsysteme in zahlreichen Fahrzeugmodellen auf Faktoren und Signale wie:
- starre Lenkradhaltung
- hohe Lenkrad-Ausschläge
- Uhrzeit und Fahrtdauer
- Längs- und Querbeschleunigung
Auch Fahrerbeobachtung wird zunehmend wichtiger. Diese registriert beispielsweise das Lidschlussverhalten und die Blickrichtung des Fahrers.
Aber ist die Sicherheit für autonomes Fahren damit gewährleistet? Da keines der genannten Sensor-Systeme alle notwendigen Faktoren abdecken kann, setzen Entwickler autonomer Fahrzeuge auf eine Kombination verschiedener Sensoren. Bisher ist es aber noch nicht möglich, auf die Wahrnehmungsleistung von Menschen vollständig zu verzichten.
Mehr erfahren: Autonomes Fahren
Konkrete Lösungen by SWARCO
Autonome Fahrzeuge: Vorteile für die Sicherheit im Straßenverkehr
Sicherheit für autonomes Fahren ist ein stark diskutiertes Thema. So weisen selbständig fahrende Autos große Potenziale, aber auch diverse Herausforderungen auf. Interessanterweise befürchtet laut infas quo mehr als jeder dritte deutsche Autofahrer eine höhere Ablenkung durch verbaute Fahrassistenten und daher eine geringere Verkehrssicherheit. Dennoch hat autonomes Fahren das Potenzial, die Verkehrssicherheit erheblich zu verbessern.
Hier sind einige Gründe, warum:
1. Keine menschlichen Fehler
Autonome Fahrzeuge sind mit fortschrittlicher Technologie ausgestattet, die es ihnen ermöglicht, verschiedene Fahrsituationen zu bewältigen. Sind diese erst vollständig ausgereift, werden sie mit hoher Wahrscheinlichkeit verlässlicher agieren als menschliche Fahrer, denen Fehler durch Übermüdung, Alkoholisierung oder Ablenkung durch Mobiltelefone passieren.
2. Schnellere Reaktionszeit
Autonome Fahrzeuge können dank ihrer Sensoren und Algorithmen andere Straßenteilnehmer erkennen und teilweise schneller als menschliche Fahrer auf unvorhergesehene Ereignisse reagieren. So könnten auch Unfälle vermieden werden.
3. Genaue Entscheidungen
Im Gegensatz zu menschlichen Fahrern, die unter Stress oder in Panik falsche Entscheidungen treffen können, basieren autonome Fahrzeuge auf präzisen Daten und Logik. Um sich vollständig darauf verlassen zu können, muss allerdings erst die Technik ausgereift sein.
4. Einhaltung der Verkehrsregeln
Autonome Fahrzeuge halten sich strikt an Geschwindigkeitsbegrenzungen und andere Verkehrsregeln. Dies reduziert das Risiko von Unfällen aufgrund von Geschwindigkeitsüberschreitungen oder anderen Regelverstößen.
5. Kommunikation zwischen Autos
Vernetzte autonome Fahrzeuge können miteinander kommunizieren und Informationen austauschen, um den Verkehr sicherer zu machen. Zum Beispiel kann ein autonomes Auto in einer Baustelle eine Warnmeldung an andere autonome Autos senden, damit diese rechtzeitig ihre Geschwindigkeit reduzieren.
6. Verbesserung der Infrastruktur
Autonomes Fahren könnte auch dazu beitragen, die Infrastruktur des Straßennetzes zu verbessern, da autonome Autos mit der Infrastruktur kommunizieren können, um Staus oder Engpässe zu vermeiden. Insgesamt kann autonomes Fahren dazu beitragen, die Verkehrssicherheit erheblich zu verbessern und das Unfallrisiko zu reduzieren.
7. Verbesserte Sicherheitsmaßnahmen
Autonome Fahrzeuge sind mit fortschrittlichen Sicherheitsmerkmalen ausgestattet – einschließlich automatischer Bremsen, Spurhalteassistent und Ausweichmanöver, um Unfälle zu verhindern oder ihre Auswirkungen zu minimieren.
8. Effizientere Rettungsaktionen
Wenn ein autonomes Fahrzeug in einen Unfall verwickelt ist, kann es leichter geortet werden als ein konventionelles Auto. Dies ermöglicht eine schnellere und effektivere Rettung der Insassen.
Gut zu wissen: GPS alleine ist zu ungenau, um Standorte eines selbstfahrenden Autos zu erfassen und zu übermitteln. Eine Kombination aus GPS & Messtechnik, hochauflösender Karten und ausgereifter Systeme ist unabdingbar.
Insgesamt deuten all diese Faktoren darauf hin, dass Verkehrssicherheit über autonomes Fahren gesteigert werden kann und dass autonome Fahrzeuge sogar dazu beitragen können, die Anzahl der Verkehrsunfälle zu reduzieren.
Risiken bei der IT-Sicherheit für autonomes Fahren
Nicht nur im Straßenverkehr, sondern auch bei der individuellen Fahrzeugsicherheit tauchen Fragen auf: Wie sicher ist ein autonomes Fahrzeug gegenüber Hackerangriffen? Denn ein Auto, das über Software verfügt und ständig online ist, kann theoretisch auch wie ein PC oder Smartphone gehackt werden. Angriffsfläche bilden beispielsweise:
- Funksysteme (Reifendruckkontrolle, Bluetooth etc.):
- SD-Kartenleser
- Wartung über USB- und Diagnoseschnittstellen
- SIM-Karten
- Keyless-Systeme
- Infotainment-Systeme
- NFC (Türe über Handy öffnen)
- RFID-Karte
- Assistenzsysteme
- Cloud-Technologie
Es besteht die Möglichkeit, dass Hacker über Funksysteme wie Bluetooth oder Reifendruckkontrolle das Fahrzeug aus der Ferne angreifen. Fahrzeuge könnten entführt und per Lösegeld wieder freigegeben werden. Auch bei der Wartung gibt es Risiken: So kann über einen USB-Stick Schadsoftware in das System gelangen.
Gut zu wissen: 2015 gelang es zwei Security-Forschern, in das System eines Jeep Cherokee zu hacken. Während das Fahrzeug in Bewegung war, wurde es in einen Straßengraben gelenkt. Für diesen relativ einfachen Hack war allerdings jahrelange Forschungsarbeit notwendig. Dennoch wurden als Folge Maßnahmen in die Wege geleitet, um die Cyber-Sicherheit des Fahrzeugs weiter zu erhöhen.
Weitere Risiken bestehen bei:
- Vehicle to Vehicle (V2V)
- Vehicle to Infrastructure (V2I)
- Persönlichen Daten
- OBD-II (Fahrzeugdiagnosesystem)
- Spam
Nicht nur könnten Hacker an gespeicherte persönliche Daten im Auto gelangen (wie z.B: Playlists oder Termine), sondern auch die Daten des Automobils selbst könnten gefälscht werden, um Vorteile zu erhalten. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass Statistiken zu Kilometerzahlen gefälscht werden, um zukünftige Käufer oder Versicherungsunternehmen zu überlisten.
Auch Spam, der im unerwünschten Moment auf dem Bildschirm auftaucht, kann eine Ablenkung und damit eine Gefahr darstellen. So ergibt sich eine große Bandbreite möglicher Risiken, die bedacht werden müssen. Bisher allerdings wurden Hacker-Angriffe nur simuliert, um Schwachstellen ausfindig zu machen und das Sicherheitssystem zu verbessern. Forscher sind intensiv damit beschäftigt, sichere Software zu entwickeln und Schwachstellen zu eliminieren.
Maßnahmen zur Verbesserung der IT-Sicherheit für autonomes Fahren
Autonome Fahrzeuge sollen in der Zukunft mit der Infrastruktur vernetzt sein und über ein dichtes Netzwerk kommunizieren. Dabei ist es unabdingbar, dass Daten gut verschlüsselt sind. Auch die Kommunikation mit Onboard-Sensoren und dem Infotainment-System muss verschlüsselt sein.
Autohersteller müssen deshalb darauf achten, ein ausgereiftes Intrusion Detection System (IDS) in den Autos zu verbauen, um Fahrzeuge gegen mögliche Angriffe zu schützen. “Secure by Design” ist also die Devise, mit der Cybersecurity-Lösungen bereits in die Entwicklung der autonomen Fahrzeuge mit einfließen sollen. So können Sicherheit für autonomes Fahren garantiert, Privatsphäre besser geschützt und mögliche Risiken innerhalb der Datenaustausch-Kette sichtbarer werden.
Was konkret für Fahrzeug-interne Systeme unternommen werden kann, ist:
- die Zahl externen Kommunikationsschnittstellen möglichst gering zu halten.
- Schnittstellen zu sichern – z. B. über verschlüsselte Algorithmen oder Firewalls.
- gefährdete Funktionen und Schnittstellen gesondert einzubauen und damit von externen Schnittstellen abzukapseln.
Für die Gewährleistung einer wasserdichten IT-Sicherheit autonomer Fahrzeuge müssen allerdings nicht nur Hersteller daran arbeiten, sondern mit Technologiedienstleistern, Datenwissenschaftlern und -analytikern, AI-Entwicklern, Experten für Kommunikationstechnologie und ML-Modellierern zusammenarbeiten.
Gut zu wissen: Durch die zunehmende Konnektivität und KI werden Automobile immer intelligenter. Dadurch werden die Vorschriften hinsichtlich der Cyber-Security in der EU zunehmend strenger. DIe IT-Sicherheit für autonomes Fahren wird daher in Zukunft vermutlich noch stärker priorisiert werden.
Weitere Themen rund um das autonome Fahren
Unter den Links finden Sie ausführliche Informationen zu folgenden speziellen Themen:
Autonomes Fahren: Sicherheit im Straßenverkehr
Es ist klar erkennbar, dass autonomes Fahren vielversprechende Technologien bietet, die das Potenzial haben, die Sicherheit im Straßenverkehr zu erhöhen. Durch den Einsatz von fortschrittlichen Sensoren und Algorithmen können autonome Fahrzeuge schneller auf potenzielle Gefahren reagieren als menschliche Fahrer. Allerdings gibt es noch einige Herausforderungen zu bewältigen, bevor autonome Fahrzeuge flächendeckend eingesetzt werden können.
Last but not least: Trotz der noch unausgereiften Technologien - besonders im IT-Bereich - wird ersichtlich, dass autonomes Fahrengroße Vorteile bietet. Auch wenn es ungeklärte rechtliche und ethische Fragen gibt und auch die Infrastruktur für autonome Fahrzeuge verbessert werden muss, bleibt autonomes Fahren eine vielversprechende Zukunftstechnologie mit großem Potenzial für mehr Sicherheit im Straßenverkehr.
FAQs
Häufige Kundenfragen kurz erklärt
Grundsätzlich kann autonomes Fahren aufgrund der hochentwickelten Technik den Verkehr sicherer gestalten. Allerdings sind autonome Fahrzeuge mit Kommunikations- und Computersystemen ausgestattet, die durchaus das Ziel von Hackerangriffen sein können.
Die meisten Probleme gibt es noch bei der Kamera- und Sensortechnik. Diese funktionieren bereits gut, weisen teilweise aber Schwachstellen auf - z.B: in Sachen Distanz oder bei Wettereinflüssen wie Nebel oder Starkregen.
Autonome Fahrzeuge verfügen über Systeme, die Gefahren oder eine Unfähigkeit des Fahrers erkennen und bringen das Fahrzeug dann selbständig zum Stillstand. Auch bei Fremdeinflüssen wie Hackerangriffen soll das in Zukunft die Reaktion sein. Deshalb ist autonomes Fahren nicht gefährlich.
Da autonome Fahrzeuge an Verkehrssysteme gekoppelt sind, können diese in Zukunft Staus vermeiden und damit Stop&Go reduzieren (Stichwort: Grüne Welle). Auch lange Parkplatz-Suchen gehören dann der Vergangenheit an. Autonome Fahrzeuge sind aus diesen und weiteren Gründen besser für die Umwelt.
STAY INFORMED
GET OUR NEWSLETTER!
Subscribe to our ITS / Smart Mobility Newsletter and receive regular updates on trends, developments, solutions and events.