BMW Nightvision: Das Auto sieht mit

16.07.2005

Mehr Sicherheit bei Dunkelheit: Das Auto sieht mit.

Bis zu 50 Prozent aller schweren Unfälle sind auf die fehlende rechtzeitige Information des Fahrers zurückzuführen. Dass Nachtfahrten ein besonders großes Gefahrenpotenzial beinhalten zeigt ein Blick in die Unfallstatistik: So geschehen in Deutschland knapp 50 Prozent aller tödlichen Verkehrsunfälle in der Nacht, obwohl durchschnittlich 75 Prozent aller Wegstrecken am Tag zurückgelegt werden. Das Unfallrisiko ist in der Nacht doppelt so hoch wie am Tag. In den USA herrschen ähnliche Verhältnisse: Bei 28 Prozent Anteil an der Gesamtfahrleistung geschehen 55 Prozent aller tödlichen Unfälle in der Nacht. Aber auch die gesamteuropäische Unfallstatistik spricht für die intensive Beschäftigung mit dem Thema "Fahren bei Nacht". Schätzungen zufolge werden in Europa ca. 560 000 Personen bei Dunkelheit verletzt und ca. 23 000 getötet.

Die Gründe dafür liegen auf der Hand: schlechte oder stark eingeschränkte Sichtverhältnisse auf Landstraßen, Hindernisse oder enge Kurven, die mit dem Abblendlicht zu spät erkannt werden, unrichtige Geschwindigkeits- und Distanz-Einschätzung aufgrund fehlender Orientierungspunkte für das Auge, die Fahrt ins "schwarze Loch" durch die Scheinwerfer des Gegenverkehrs, allenfalls verschärft durch nasse, spiegelnde Straßen – um nur einige Beispiele anzuführen.

Der dunkel gekleidete Jogger in der Dämmerung, der unzureichend ausgeleuchtete Radfahrer in der Nacht: Das erhöhte Unfallrisiko für Fußgänger und Radfahrer stellt eines der größten Sicherheitsprobleme bei Dunkelheit dar. Auch hier ist das statistische Bundesamt eindeutig: Über 25 000 Unfälle mit Fußgängern und Radfahrern geschehen jährlich in Deutschland während der Nacht.

Insgesamt machen Zahlen, Erkenntnisse und Erfahrungen deutlich, dass es gerade beim Thema "Fahren bei Nacht" Lösungen bedarf, um das Unfallrisiko zu reduzieren. Sicher trägt die öffentliche Hand eine ganz wesentliche Verantwortung, wenn es darum geht die Straßen mit verbesserter Beleuchtung, Markierung und Beschilderung sicherer zu gestalten. Allerdings birgt auch das Fahrzeug selbst ein erhebliches Potenzial in sich. Dazu müssen Technologien genutzt und auf den spezifischen Einsatz im Fahrzeug angepasst werden. Ziel der Fahrerassistenzsysteme ist es, konkret das Erkennen von "gefährlichen" bzw. "gefährdenden" Situationen zu ermöglichen.

Verschiedene Ansichten und Ausschnitte visualisieren Gefahrenpunkte.

Dabei bergen ohne Zweifel Fußgänger, Tiere und Objekte am Fahrbahnrand oder auf der Fahrbahn – vor allem dann, wenn sie sich außerhalb des Lichtkegels befinden – die größten Gefahren. Sie gefährden nicht nur sich selbst, sondern stellen für andere Verkehrsteilnehmer gleichermaßen ein Risiko dar.

Fahrerassistenzsysteme zur Erhöhung der Sicherheit bei Nacht sind also vor allem dann sinnvoll, wenn sie dazu beitragen, Personen, Tiere und Objekte bei Nacht zu erkennen, um frühzeitig vor ihnen zu warnen. BMW Night Vision und Fernlichtassistent besitzen genau für diesen Einsatzzweck ein besonders großes Wirkungspotenzial.

Fahrerassistenzsysteme wie Fernlichtassistent und BMW Night Vision können allerdings keine allumfassende Sicherheit bieten. Aber sie informieren den Fahrer besser als zuvor und machen Gefahren erkennbar, greifen aber nicht selbständig in das Verkehrsgeschehen ein. Die Entscheidung trifft immer der Fahrer. Fahrerassistenzsysteme funktionieren wie ein aufmerksamer Beifahrer, der nach dem Prinzip "Vier Augen sehen mehr als zwei" dem Fahrer die Erkennung potenziell kritischer Situationen erleichtert.

Sind Fahrerassistenzsysteme vom Fahrer aktiviert, begleiten sie ihn kontinuierlich. Ihre Funktion ist es, den Handlungsspielraum des Fahrers zu erhöhen, so dass sie ein Plus an Sicherheit bieten. Dieses Plus kann aber entscheidend sein: So erzielt BMW Night Vision durch die große Reichweite (bis zu 300 m) bei 100 km/h einen Zeitgewinn von bis zu 5 Sekunden gegenüber der Erkennbarkeit von Objekten mit Fernlicht. Der Fahrer ist also im Idealfall, bei bereits eingeschaltetem Fernlicht, 5 Sekunden früher als bisher über eine mögliche Gefahrensituation informiert.

Die Kamera fügt sich unauffällig in die Frontschürze ein.

Allein schon das Bewusstsein zusätzlicher Sicherheit entlastet den Fahrer während einer anstrengenden Nachtfahrt und ermöglicht somit eine komfortable, gelassene Fahrt. Nachtsichtgeräte für den militärischen und zivilen Gebrauch existieren bereits seit geraumer Zeit. Zwei Technologien stehen einander aktuell gegenüber: NahInfraRot (NIR) und FernInfraRot (FIR). NIR und FIR unterscheiden sich zunächst durch das technische Verfahren, mit dem das Vorfeld des Fahrzeugs erfasst und in eine Bildinformation für den Fahrer umgesetzt wird:

NIR strahlt das Vorfeld des Fahrzeugs mit einer Infrarot-Lichtquelle an. Das von Objekten, der Straße und von Personen reflektierte Licht wird von einer Infrarot-Kamera aufgenommen, in einem Prozessor in ein Bild umgewandelt und auf einem Bildschirm dargestellt. Bei FIR registriert eine Wärmebildkamera direkt die Abstrahlungswärme von Objekten und Personen, was eine separate Lichtquelle am Fahrzeug überflüssig macht. Diese Informationen werden dann ebenfalls über einen Prozessor in eine bildhafte Darstellung umgewandelt und am Bildschirm angezeigt.

Beide Technologien unterscheiden sich vor allem in der Art und Weise, wie Informationen aus der Umgebung am Bildschirm visualisiert werden. BMW hat sich bei Night Vision für ein weiterentwickeltes System auf Basis der FIR-Technologie entschieden. Dabei fiel die Wahl nach intensiven Systemvergleichen und direkten Vergleichsstudien auf FIR, da FIR dem Anspruch am besten gerecht wird, frühzeitig Personen und Objekte bei Dunkelheit am Bildschirm zu erkennen. FIR konzentriert sich dabei auf die wichtigsten Informationen und verzichtet auf ablenkende Details. So übertrifft die Reichweite von FIR basierten Night-Vision-Systemen jene anderer Techniken um bis zu 200 Prozent, NIR etwa erfasst im Wesentlichen nur den Bereich des konventionellen Fernlichts. Aufgrund der stärkeren Wärmeabstrahlung von Personen (Fußgänger, Radfahrer) und Tieren (Wildwechsel) gegenüber anderen Objekten (Gebäude, ruhender Verkehr, Straßenschilder etc.) betont die Darstellung des Wärmebilds die potenziell risikobehafteten Situationen im Straßenbild – mithin also genau jene Punkte, auf die BMW Night Vision die Aufmerksamkeit lenken will. An der Schnittstelle zum Fahrer bedeutet die symbolhafte Darstellung des Wärmebilds im Monitor eine Reduktion der Gesamtinformation und damit eine nochmalige Betonung der potenziell kritischen Punkte.

Die Kamera ist kompakt und hochintegriert.

Durch den Entfall der Lichtquelle des NIR-Systems bestehen FIR-Systeme aus weniger Bauteilen. FIR-Systeme haben eine Reichweite von etwa 300 m, NIR im Schnitt 150 m. Entsprechend waren auch die Distanzen, auf die Personen von den Probanden der Studie erkannt wurden, bei FIR signifikant größer. Im Schnitt der UMTRI Untersuchung wurden Personen bei FIR auf einer Distanz von 165 m erkannt, bei NIR auf 59 m.

NIR-Systeme sind empfindlich gegenüber Scheinwerfern des Gegenverkehrs, Ampellicht, Straßenbeleuchtung und stark reflektierenden Oberflächen wie Verkehrsschildern. Da NIR-Systeme Lichtwellen als Basis ihrer Bildinformationen verwenden, erscheinen besonders lichtintensive Objekte in der Nacht am Bildschirm auch grell, blitzen auf oder stellen sich als diffuser Lichtschein dar. Das gilt auch für die Lichtquelle des NIR-Systems, wenn sie von einem anderen NIR-System erfasst wird. NIR-Systeme sind demnach anfällig gegen Blendung. Umgekehrt zeigen FIR-Systeme nur Objekte die Wärme abstrahlen, und hier umso heller, je intensiver sie dies tun. In der Regel sind dies Menschen und Tiere, die dann auch markant abgehoben vom sonstigen Verkehrsgeschehen dargestellt werden.

NIR-Systeme liefern ein vollständiges Abbild der jeweiligen Verkehrssituation. Das verzögert aber die Erkennung einer Person innerhalb dieses Gesamtbilds. Für andere Einsatzzwecke mag daher NIR besser als FIR geeignet sein, nicht aber für den Einsatz im Fahrzeug zur Erkennung von Personen. Aufgrund der symbolhaften Darstellung in FIR-Systemen (etwa vergleichbar einem Foto-Negativ) werden Informationen von NIR-Systemen von den Nutzern zunächst schneller verarbeitet, weil die FIR-Informationen als unnatürlich und als schwer zu verstehen empfunden werden. Nach einer Eingewöhnungsphase kehrt sich das um, die Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit bei der Erkennung von Personen und Tieren wird bei FIR-Systemen höher.

BMW hat die FIR-Technologie für den Einsatz im Fahrzeug weiterentwickelt und um einige nützliche Funktionen erweitert. Die verwendete Kamera hat mit 36 Grad einen deutlich größeren Aufnahmewinkel als die anderer Systeme (zwischen 12 und 18 Grad). Zusätzlich wird der am Monitor dargestellte Bildausschnitt dem Straßenverlauf bzw. dem Lenkwinkel nachgeführt (Panning). Des Weiteren ist für höhere Fahrgeschwindigkeiten ein digitaler Zoom aktivierbar, der weiter entfernte Objekte am Bildschirm vergrößert darstellt. Schließlich können im iDrive Menü Helligkeit, Kontrast und Bildschirmdarstellung individuell an die Wünsche des Fahrers angepasst werden. Aktiviert/Deaktiviert wird BMW Night Vision über einen Taster neben dem Lichtschalter.

Night-Vision-Systeme entlasten den Fahrer durch Hinweise. Keinesfalls ersetzen sie den konzentrierten Blick auf die Straße; ebenso wenig sind solche Systeme allumfassend und machen die Beachtung aller Risiken und Gefahren des Straßenverkehrs überflüssig. Auch beeinflussen die Witterungsverhältnisse die Qualität der Bildausgabe – sowohl bei FIR als auch bei NIR. Regentropfen oder Nebel filtern beispielsweise Infrarotlicht, wodurch sich das Bild verschlechtert.

Bei der Benutzung von Night-Vision-Systemen sollte man sich immer den klar abgegrenzten Einsatzzweck vor Augen führen. BMW Night Vision auf Basis der FIR-Technologie ist ein rezeptives System, das die empfangene Wärmeabstrahlung von Personen, Tieren und Objekten als Quelle der Bildinformation nutzt. Das System wird modular in die vorhandene Elektronik-Umgebung des Fahrzeugs integriert. Lediglich zwei zusätzliche Hardware-Bauteile sind erforderlich: Kamera und Steuergerät. Der notwendige 8,8 Zoll-Monitor für die Anzeige wird in Verbindung mit dem Navigationssystem Professional verbaut. Die Wärmebild-Kamera ist im vorderen Stoßfänger links an einer eigenen Kamerahaltung verbaut. Diese wird durch schlagfestes Glas und ein feines Gitter geschützt. Die parallel zur Scheibenreinigung geschaltete Kamerareinigungsdüse sorgt immer für klare Sicht; bei Außentemperaturen unter + 5 Grad wird das Sichtfenster beheizt.

Die Kamera arbeitet mit einer Auflösung von 320 x 240 Pixel und einer Reichweite von etwa 300 m, der Bildsensor erfasst die Abstrahlungswärme von Personen und Gegenständen im Wellenbereich von 8–14 m. Bei Geschwindigkeiten unter 80 km/h ermöglicht der große horizontale Öffnungswinkel der Kamera von 36 Grad, nicht nur die Straße sondern auch ihre Randbereiche und die Umgebung (Kinder, Wildwechsel) zu erkennen.

Das Steuergerät empfängt die Daten von der Kamera und setzt sie in eine Bilddarstellung auf dem zentralen Monitor um. In Abhängigkeit von den Außenverhältnissen wird das Bild elektronisch aufgehellt bzw. verdunkelt.

Bei mittlerer Fahrgeschwindigkeit beträgt der am Monitor dargestellte Ausschnitt 24 Grad, gleichzeitig schwenkt dieser Bildausschnitt mit dem Straßenverlauf mit – bis zu 6 Grad nach links oder nach rechts. Gesteuert wird dieses so genannte Panning u. a. durch den Parameter "Lenkeinschlag der Räder". Ab einer höheren Geschwindigkeit kann ein digitaler Zoom aktiviert werden, der weiter entfernte Objekte im Verhältnis 1,5:1 vergrößert darstellt.

BMW Night Vision liefert dem Fahrer das Nachtsichtbild als kontrastreiche Schwarz-Weiß-Darstellung auf dem zentralen Monitor im Armaturenträger. Eine Anzeige über Head-Up-Display wurde bei BMW in Erwägung gezogen. Versuche haben allerdings gezeigt, dass die Überlagerung der realen und der virtuellen Bildinformation Irritationen verursacht und somit nicht optimal ist.

BMW Night Vision wird über einen Taster neben dem Lichtschalter ein- und ausgeschaltet. Über ein iDrive Menü können Panning und Zoom aktiviert/deaktiviert werden. Ebenso hat der Fahrer hier die Möglichkeit, Helligkeit, Kontrast und wahlweise Fullscreen/Splitscreen-Darstellung am Monitor zu wählen. BMW Night Vision wird voraussichtlich ab 4. Quartal im BMW 7er als Sonderausstattung angeboten werden. Die Erweiterung auf andere BMW Modellreihen ist geplant. BMW Night Vision wird es auch als Nachrüstlösung für alle BMW 7er ab Modellüberarbeitung geben.

(Text: dr )
(Fotos: BMW AG )

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