Augmented Reality im Auto: Die Erweiterung der Realität

Die Navigationsanzeige im Head-up-Display soll das Fahren vereinfachen. Bei der Umsetzung stehen die Ingenieure noch vor großen technischen Herausforderungen. Die gefahrene Geschwindigkeit wird in das Sichtfeld des Fahrers projiziert, zusätzlich erscheint daneben ein Symbol mit der erlaubten Höchstgeschwindigkeit. In vielen Modellen mit Head-up-Display (HUD) ist das längst möglich. Das Potenzial des HUD ist damit aber bei Weitem nicht ausgeschöpft. Das Sichtfeld des Fahrers beschränkt sich nicht ausschließlich auf die Straße direkt vor ihm, weshalb BMW bereits an Prototypen mit viermal größerer Anzeigefläche arbeitet.

Immer der Route im Blickfeld folgen

Je größer die Fläche, desto mehr Informationen können dem Fahrer oder Beifahrer angezeigt werden. Für das Einblenden von Routeninformationen setzt BMW auf kontaktanaloge HUDs. Dabei handelt es sich um eine spezielle Form der Augmented Reality, die es erlaubt, Einblendungen in die Umwelt zu integrieren. Die Perspektive entspricht somit immer der des Fahrers, unabhängig von seiner Sitzposition und Blickrichtung. „Da die Anzeige direkt mit der Realität verbunden ist, können wir außerdem gezielt die Aufmerksamkeit des Fahrers auf bestimmte Informationen oder Gefahren lenken, sodass er schnell und angemessen reagieren kann“, sagt der Leiter der Mensch-Maschine-Schnittstelle der BMW Group, Bernhard Niedermaier. Ziel soll es sein, die Routenvorgaben direkt auf der Straße darzustellen und somit herkömmliche Navigationsbildschirme überflüssig zu machen.

Die Berechnung der Route geschieht dabei wie bisher auf Basis digitaler Karten, zusätzlich sind allerdings Informationen über die zu befahrende Spur nötig, die zusammen mit vorausberechneten Fahrmanövern aus der Route entnommen werden. Mittels GPS-Bestimmung und Fahrzeugsensorik wird die Position auf dem Fahrstreifen erkannt und mit der digitalen Spur abgeglichen.

Sollte es durch unerwartete Hindernisse oder Richtungswechsel zu Abweichungen kommen, berechnet das System aus den Signalen der Fahrzeugkamera ein 3-D-Modell der Straße und zeigt es deckungsgleich mit der Realität im Head-up-Display. Darin besteht für die Entwickler allerdings noch immer die größte Herausforderung. Kommt es zu Fehlern bei der Darstellung, wird aus dem HUD schnell eine Ablenkung oder sogar eine Gefahr. Deshalb finden zunächst ausgiebige Erprobungen in Fahrsimulatoren statt, bevor die Testfahrten im öffentlichen Straßenverkehr starten. Trotz der hohen Komplexität dürfte Augmented Navigation aber bereits in naher Zukunft in Serienfahrzeugen zu finden sein.

Gegensteuerung soll simpel sein

Bisher sorgten Gesten hinter dem Steuer nur für Missverständnisse mit anderen Autofahrern. Zukünftig könnten sie jedoch bei der Bedienung helfen. In gewisser Hinsicht verfügen einzelne Fahrzeugmodelle bereits heute über Augmented-Reality-Anwendungen. In der Mercedes S-Klasse beispielsweise unterstützt der Nachtsicht-Assistent Plus den Fahrer beim Erkennen von Gefahren in der Dunkelheit. Bisher sind solche Anwendungen jedoch in die herkömmlichen Infotainment-Systeme integriert. Mit der Konzeptstudie „The Dice“ präsentierte Mercedes schon im Jahr 2012, dass sich das in Zukunft ändern wird.

Bei „The Dice“ handelt es sich um ein Fahrzeugcockpit, dessen gesamte Windschutzscheibe als Head-up-Display genutzt werden kann und dessen Steuerung über Handbewegungen erfolgt. Es stellt das Wunschziel der Ingenieure dar. Eine Verwirklichung ist in naher Zukunft allerdings nicht absehbar, da die Gestensteuerung vor allem eines sein soll: simpel. Müssen Passagiere Bewegungen auswendig lernen, hat das den gegenteiligen Effekt. Ebenso wie bei der Bedienung von Smartphones sollen die Bewegungen intuitiv ablaufen, was noch nicht vollständig funktioniert. Darüber hinaus erlaubt es die derzeitige Technik nicht, ein HUD über die gesamte Frontscheibe auszudehnen.

„The Dice“ zeigt zwar das Potenzial der Augmented Reality, macht gleichzeitig aber deutlich, dass besonders die Gestensteuerung nur schwer in derzeitige Cockpits einzubinden ist. Autonomes Fahren könnte das ändern, da dem Fahrer die Aufgabe des Lenkens abgenommen wird. Er wäre somit in der Lage, auch komplexere Menüstrukturen über Gesten zu bedienen.

Intelligenter Rückspiegel

Mit dem intelligenten Rückspiegel kann der Fahrer zwischen zwei Wirklichkeiten wechseln. Auf dem LCD-Bildschirm wird alles entfernt, was die Sicht behindert. Im Gehäuse des Innenspiegels sitzt beim sogenannten „Smart Mirror“ von Nissan ein hochauflösender LCD-Monitor im Format 4:1, der per Knopfdruck oder Abklappen des Gehäuses vom normalen Spiegelbild zu einem Kamerabild wechselt. Das soll die Sicht bei widrigen Bedingungen wie Regen, tief stehender Sonne, hoch gestapeltem Gepäck oder groß gewachsenen Fondpassagieren verbessern.

Dazu ist eine Kamera mit 1,3 Millionen Pixeln am Heck montiert, die ähnlich wie eine Rückfahrkamera ein Bild des Fahrzeugrückraums liefert. Der Unterschied ist allerdings, dass die Perspektive der Kamera exakt der des Rückspiegels entspricht. Der Fahrer muss sich also nicht umstellen, sondern bekommt ein der Realität entsprechendes Bild geliefert – befreit von störenden Elementen. In diesem Fall lässt sich also weniger von erweiterter als von selektiver Realität sprechen. Der „Smart Mirror“ kam bereits im Nissan ZEOD RC bei den 24 Stunden von Le Mans zum Einsatz und soll nächstes Jahr in Serienfahrzeugen eingeführt werden.

Ampelinfo – Die grüne Welle erwischen

Durch die Verknüpfung von Auto und Ampel soll der Verkehr besser fließen und der Verbrauch sinken. Die Anreicherung der Realität mit Informationen kann messbare Vorteile bringen – beispiels- weise beim Kraftstoffverbrauch. Mit der Car-to-X-Anwendung Ampelinfo online versucht Audi das zu erreichen. Das Auto wird dazu mit dem zentralen Verkehrsleitrechner vernetzt, der Ampelanlagen in der Stadt steuert. Dem Fahrer wird dann im Informationsdisplay angezeigt, mit welcher Geschwindigkeit er die nächste grüne Ampel erreicht. Muss er warten, erscheint die verbleibende Zeit.

Das System ist zudem mit der Start-Stopp-Automatik verknüpft, die den Motor fünf Sekunden vor dem Umschalten der Ampel startet. Bei flächendeckendem Einsatz in Deutschland ließen sich nach Berechnungen von Audi jährlich 900 Millionen Liter Kraftstoff sparen. Serienreif ist es bereits. Zur Realisierung braucht Audi Zugriff auf die Verkehrsdaten – darüber wird noch verhandelt.

Augmented-Driving-App

Augmented Reality in jedem Auto – und das günstig und mit wenig Aufwand. Das verspricht die App „Augmented Driving“. In der Praxis fehlt es aber noch an Zuverlässigkeit. Die App soll eine Art nachrüstbares HUD sein, das den Fahrer warnt, wenn er die Spur verlässt, der Abstand zum vorausfahrenden Auto zu gering wird und er die erlaubte Geschwindigkeit überschreitet. Was nach einer guten Investition von 3,59 Euro klingt, erweist sich in der Praxis als unausgereift. Das Smartphone muss in einer Halterung unterhalb des Rückspiegels angebracht werden, was der App sofort sämtliche Vorteile eines HUD nimmt, da es nicht im Blickfeld hängt. Nachdem die Breite des Autos und die Entfernung des i-Phones vom Boden eingegeben sind, geht es los.

Die Spurerkennung funktioniert tatsächlich auf Anhieb. Nur nach Kurven dauert es einige Sekunden, bis sich das System neu justiert hat. Dabei werden die digitalen Fahrbahnlinien über das Kamerabild gelegt. Das Geschehen wird jedoch nicht in Echtzeit übertragen, sondern mit kurzer Verzögerung. Auch die akustischen Warnsignale sind nicht verlässlich. Andere Fahrzeuge erkennt die App unregelmäßig oder zu spät, wodurch der Nutzen als Abstandswarner verloren geht. Die App „Augmented Driving“ ist damit nicht mehr als eine Spielerei, die zwar das Potenzial von Augmented Reality im Auto darstellt, das Fahren aber weder entspannter noch sicherer macht.