Assistenz-Systeme
In den letzten Jahrzehnten wurden immer mehr sogenannte Assistenzsysteme in die Autos eingebaut, welche dem Fahrer das Lenken des Autos erleichtern bzw. ihn auf Gefahren hinweisen sollen. In gehobenen Fahrzeugklassen können sich bis zu 100 Sensoren befinden, welche den Motor optimal steuern (niedriger Kraftstoffverbrauch; geringe Abgase), den Fahrer auf Gefahren hinweisen oder beim Einparken behilflich sind. Im Folgenden wird auf die Einparkhilfe mit Ultraschall etwas genauer eingegangen. Darüber hinaus erfolgt noch ein Ausblick auf ein paar weitere, die Umwelt erfassende Sensoren.
Seit ca. 1992 werden Ultraschallsensoren (US-Sensoren) eingesetzt, um dem Fahrer das Einparken zu erleichtern. Mit Hilfe dieser Sensoren kann die Entfernung von Hindernissen angezeigt werden. In der folgenden Animation wird zunächst - stark vereinfacht - das Prinzip der Entfernungsmessung mit der Ultraschall-Einheit (Sender und Empfänger in einem Bauteil) dargestellt. In der Animation bedeutet \(c_\rm{us}\) die Geschwindigkeit des Ultraschalls mit ca. \(331\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}}\).
Die Ultraschall-Felder der Sensoren haben einen horizontalen Öffnungswinkel von ca. \(120^\circ \), die Reichweite der Sensoren ist auf etwa 2 - 4 Meter beschränkt. Meist sind inzwischen in den Stoßfängern vorne und hinten bis zu 4 Ultraschall-Einheiten eingebaut, was eine sehr sichere Erkennung von Hindernissen erlaubt (eine ISO-Norm legt fest, dass eine Einparkhilfe Gegenstände von etwa \(7,5\rm{cm}\) Durchmesser noch erkennen muss). In neueren Anlagen sind auch seitliche Sensoren angebracht, so dass Hindernisse rund um das Auto festgestellt werden können.
Die Anzeige der Hindernisse erfolgt z.B. durch farbige Balken (vgl. Animation in Abb. 4). Nähert sich der Fahrer mit seinem Auto einem Hindernis, so wandern die farbigen (im Beispiel "orange") Balken auf das im Bildschirm dargestellte Auto zu. Neben der optischen Anzeige erfolgt auch eine akustische Anzeige durch einen eindringlichen, alternierenden "Pieps-Ton". Kommt das Auto dem Hindernis bedenklich nahe, so ändert sich die Balkenfarbe z.B. in eine rote Farbe und der Fahrer hört einen eindringlichen Dauerton.
Park-Assistent
Für nicht wenige Autofahrer ist das Einparken in eine Parklücke ein Problem, da bei vielen Autos die Vorderkante und die Rückkante nicht mehr gut ersichtlich ist. Mit Hilfe der seitlichen Ultraschall-Einheiten und der Möglichkeit der elektronischen Lenkungssteuerung übernimmt bei entsprechend ausgestatteten Autos der Park-Assistent diese Aufgabe: Die seitlichen US-Sensoren erkennen beim Vorbeifahren an bereits geparkten Autos eine geeignete Parklücke. Nun hat der Fahrer nur noch den Anweisungen des Assistenten zu folgen, der das Lenken beim Einparken übernimmt (vgl. Bildfolge unten). Das linke Bild zeigt an, dass eine geeignete Parklücke gefunden wurde. Das mittlere Bild sagt dem Fahrer, dass er noch solange vorwärts fahren soll, bis der Pfeil verlischt. Das rechte Bild bedeutet dem Fahrer, dass er den Rückwärtsgang einlegen soll, das Einlenken in die Lücke geschieht durch den Assistenten wie von Geisterhand. Inzwischen sind gute Park-Assistenten soweit ausgereift, dass das Auto in eine Parklücke, die nur \(60\rm{cm}\) länger als das Auto ist, eingeparkt wird. Es gibt auch Systeme, bei denen der Fahrer den Einparkvorgang von außen mit Hilfe des Zündschlüssels starten kann.
Ausblick
Bei Autos der gehobenen Klasse verwendet man inzwischen nicht mehr nur Ultraschallsensoren, sondern auch Videokameras, Infrarotkameras und Radarkameras. In der folgenden Animation wird ein kurzer Überblick über den Zweck und die Reichweite, der neu verwendeten Sensoren gegeben.