Das EUREKA-PROMETHEUS-Projekt (PROgraMme for a European Traffic of Highest Efficiency and Unprecedented Safety, deutsch „Programm für europäischen Verkehr höchster Effizienz und beispielloser Sicherheit“) lief von 1986 bis 1994 und kam auf Initiative von Ferdinand Panik (damals bei Daimler-Benz) und seinen Kollegen aus den Konzernforschungen der meisten anderen europäischen Fahrzeughersteller zustande.idw: FHTE verleiht Titel Honorarprofessor an Herrn Dr.-Ing. Ferdinand Panik An diesem bislang größten europäischen Projekt zur Verbesserung der Effizienz, Umweltverträglichkeit und Sicherheit des Straßenverkehrs mit einem Förderumfang von über 700 Mio.H. Zimmer: PROMETHEUS - Ein europäisches Forschungsprogramm zur Gestaltung des künftigen Straßenverkehrs. In: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Straßenverkehrstechnik. Band 34/1, 1990. ECU beteiligten sich neben den Fahrzeugherstellern fast alle bedeutenden europäischen Zuliefererfirmen und weitere Elektronikfirmen, die bisher noch nicht im Automobilbereich tätig waren, sowie eine Vielzahl wissenschaftlicher Institute.H. H. Braess, G. Reichart: Prometheus: Vision des «intelligenten Automobils» auf «intelligenter Straße»? Versuch einer kritischen Würdigung. Teil 1. In: ATZ Automobiltechnische Zeitschrift. 4/1995, S. 200–205.
Inhalt Der fünfzehnmonatigen Definitionsphase (Oktober 1986 bis Dezember 1987)H. Winner, M. Graupner: PROMETHEUS – Welche Visionen wurden zur Realität? In: Tagungsband 17. VDA Technischer Kongress, Filderstadt, 19. und 20. März 2015. S. 25–48. folgte die eigentliche Bearbeitung (Januar 1988 bis Dezember 1994). Die Projektstruktur sah sieben Teilprojekte vor.
Für die von wissenschaftlichen Instituten getragene Grundlagenforschung gab es vier Teilprojekte: PRO-ART PRO-CHIP PRO-COM PRO-GEN.H. H. Braess, G. Reichart: Prometheus: Vision des «intelligenten Automobils» auf «intelligenter Straße»? Versuch einer kritischen Würdigung. Teil 2. In: ATZ Automobiltechnische Zeitschrift. 6/1995, S. 330–343. Aus den drei Industrieforschungsteilprojekten PRO-CAR PRO-NET PRO-ROAD leiteten sich Common European Demonstrator (CED) ab, bei denen jeweils thematisch verwandte Funktionen von zumeist mehreren Fahrzeugherstellern in deren Versuchsfahrzeugen präsentiert wurden. Diese wurden in Board Member Meetings (01/89 München, 09/91 Turin, 10/94 Paris) einer größeren Öffentlichkeit vorgestellt. Im Einzelnen handelte es sich um CED 1: Sichtverbesserung (Vision Enhancement), CED 2: Sichere Fahrzeugführung (Proper Vehicle Operation), wiederum aufgeteilt * CED 2.1: Überwachung der Fahrstabilität (Friction Monitoring and Vehicle Dynamics) * CED 2.2: Unterstützung bei der Spurhaltung (Lane Keeping Support) * CED 2.3: Sichtweitenüberwachung (Visibility Range Monitoring) * CED 2.4: Überwachung des Fahrerzustands (Driver Status Monitoring) CED 3: Kollisionsvermeidung (Collision Avoidance) CED 4: Kooperatives Fahren (Co-operative Driving) CED 5: Autonome, intelligente Geschwindigkeits- und Abstandsregelung (Autonomous Intelligent Cruise Control) CED 6: Automatischer Notruf (Automatic Emergency Call) CED 7: Flottenmanagement (Fleet Management) CED 9: Duale Zielführung (Dual Mode Route Guidance) CED 10: Verkehrsinformationssysteme (Travel and Traffic Information Systems). Der ursprünglich geplante Demonstrator CED 8 (Testfelder) erwies sich als nicht kompatibel mit der Förderstruktur und dem Zeitplan und wurde deshalb fallengelassen. Insgesamt verbargen sich 27 Einzelfunktionen hinter diesen Demonstratoren, von denen 13 sich später in Serienprodukten, vor allem in Fahrerassistenzsystemen, wiederfanden. Weitere 6 Funktionen wurden später auf Basis des maschinellen Sehens umgesetzt. Noch heute können die meisten Fahrerassistenzsysteme auf PROMETHEUS-Vorarbeiten referenziert werden, weshalb PROMETHEUS als Vorzeigeprojekt für eine besonders erfolgreiche vorwettbewerbliche Zusammenarbeit in einem europäischen Rahmen gilt.
Dass PROMETHEUS oftmals im Zusammenhang mit automatisiertem Fahren genannt wird, liegt weniger an den offiziellen Zielen dieses Programms, in denen automatisiertes Fahren überhaupt nicht vorkam, z. T. sogar explizit abgelehnt wurde, sondern an den im Rahmen von PRO-ART gezeigten Ergebnissen zu den CED-Punkten 2.2 (Lane Keeping Support), 3 (Collision Avoidance) und 5 (Autonomous Intelligent Cruise Control). Die höheren Führungsebenen der Autoindustrie standen dem maschinellen Sehen zur Fahrzeugführung anfangs skeptisch bis ablehnend gegenüber.
PRO-ART Das Teilprojekt profitierte von den zehnjährigen Vorarbeiten, die die Gruppe an der Universität der Bundeswehr München (UniBwM) um Prof. Ernst D. Dickmanns durchgeführt hatte. Neben der visuellen Steuerung vergleichsweise einfacher realer Prozesse durch Echtzeit-Bildfolgenverarbeitung (Stabbalance auf einem Elektrokarren und Andocken eines trägen Luftkissenfahrzeugs als Satellitensimulator) war dort ein Hardware in the Loop (HiL) Simulationskreis aufgebaut worden, der die Untersuchung der autonomen visuellen Führung von Land- und Luftfahrzeugen mit realen Sensoren und spezifischen Rechnern im Kreis erlaubte.H. G. Meissner: Steuerung dynamischer Systeme aufgrund bildhafter Informationen. Dissertation. UniBwM, LRT; 20. Juli 1982.E. D. Dickmanns, A. Zapp: Guiding Land Vehicles Along Roadways by Computer Vision. In: Proc. Congres Automatique, AFCET, Toulouse, 1985. S. 233–244. Aufgrund der positiven Ergebnisse wurde 1985 ein 5-t Kastenwagen Mercedes-Benz 508 D beschafft, um ihn als „Versuchsfahrzeug für autonome Mobilität und Rechnersehen“ (VaMoRs) mit eigenem 220-V-Stromgenerator sowie den erforderlichen Sensoren und Stellgliedern umrüsten zu lassen. VaMoRs wurde ab 1986 bis ins neue Jahrhundert einer der erfolgreichsten Versuchsträger zur autonomen visuellen Fahrzeugführung weltweit.
Im Vorfeld zu PROMETHEUS getätigte Arbeiten In der deutschen Industrie hatte nur Volkswagen einen Versuch zur visuellen Straßenfahrzeugführung unternommen.W. Zimdahl, I. Rackow, T. Wilm: OPTOPILOT – ein Forschungsansatz zur Spurerkennung und Spurführung bei Straßenfahrzeugen. In: VDI Berichte. Nr. 162, 1986, S. 49–60. An der UniBwM wurde das Thema ab 1982 durch Drittmittel-Forschungsaufträge in zunehmender Breite bearbeitet;E. D. Dickmanns, A. Zapp: A Curvature-based Scheme for Improving Road Vehicle Guidance by Computer Vision. In: Mobile Robots. SPIE Proc. Vol. 727, Cambridge, Mass., Oct 1986, S. 161–168. 1986 wurden die „Chances and Challenges“ dieses neuen Technologie-Ansatzes zum ersten Mal auf dem ICTS-Symposium on Human Factors Technology for Next-Generation Transportation Vehicles in Amalfi dargelegt und diskutiert.E. D. Dickmanns: Computer Vision in Road Vehicles – Chances and Problems. ICTS-Symposium on Human Factors Technology for Next-Generation Transportation Vehicles. Amalfi, Italy, 16.-20. Juni, 1986.
Definitionsphase von PRO-ART im Rahmen von PROMETHEUS Zu diesem Zeitpunkt waren bereits Kontakte zwischen der Daimler-Benz AG (DBAG) und der UniBwM geknüpft worden, um diesen Technologie-Ansatz in gemeinsamen Projekten mit öffentlicher Förderung weiterzuentwickeln. Für die Genehmigung durch den DBAG-Forschungsvorstand im Dezember 1986 wurden die Fähigkeiten von VaMoRs zur autonomen Quer- und Längsführung mittels Bildfolgenauswertung auf einer Rutschplatte demonstriert.E. D. Dickmanns: 4-D-Dynamic Scene Analysis with Integral Spatio-Temporal Models. 4th Int. Symposium on Robotics Research, Santa Cruz, 1987. In: R. C. Bolles, B. Roth: Robotics Research. MIT Press, Cambridge 1988, S. 311–318.E. D. Dickmanns: Dynamic Vision for Perception and Control of Motion. Springer-Verlag, 2007, S. 214. Auf dieser Basis wurde die Entscheidung getroffen, die in der laufenden Definitionsphase für das Forschungsprojekt PROMETHEUS vorgesehene automatische Querführung durch induktive elektromagnetische Felder nach Vorlage eines ‚State-of-the-art-reviews zum maschinellen Sehen‘E. D. Dickmanns: PROMETHEUS 11 170 Integrated Approaches: State of the art review. März 1987, S. 1–35. durch das flexiblere ‚Rechnersehen‘ zu ersetzen. Anstelle der Kosten für die in Fahrbahnmitte zu installierende Kabel wurde Digitaltechnologie und Softwareentwicklung finanziert. Etwa ein Dutzend europäischer Firmen der Autoindustrie und ca. 60 Forschungs- bzw. Hochschul-Institute europäischer Länder beteiligten sich an diesem Projekt. Es wurden viele alternative Ansätze sowohl bei den Sensoren (Radar sowie Laser-Entfernungsmesser verschiedener Klassen) als auch bei der Software untersucht (Neuronale Netze, klassische KI-Ansätze, ingenieurmäßige Verfahren und deren Kombinationen). So wurde für die Forschung in diesem Bereich ein Projektteil ‚PRO-ART‘ (von ARTificial Intelligence) diskutiert. Der Abschlussbericht der UniBwM zur Definitionsphase Pro-ArtE. D. Dickmanns, V. Graefe, W. Niegel: Abschlussbericht Definitionsphase PROMETHEUS. Pro-Art der UniBw München, Nov. 1987, S. 1–12. mit Zeit- und Meilensteinplan (weitere wurden von den anderen beteiligten europäischen Forschungsgruppe eingereicht) führte zu neuen Ansätzen in diesem Bereich. So konnte die Forschungsgruppe der UniBwM im Sommer 1987 demonstrieren, dass das Forschungsfahrzeug VaMoRs die Fahrbahn und deren Krümmung erkennen kann. Außerdem wurden mit angepassten Geschwindigkeiten von bis zu 96 km/h (Höchstgeschwindigkeit von VaMoRs) auf hindernisfreier Bahn völlig autonom längs- und quergeregelt mehr als 20 km zurückgelegt.A. Zapp: Automatische Straßenfahrzeugführung durch Rechnersehen. Dissertation UniBwM, LRT, 8. September 1988.E. D. Dickmanns, V. Graefe: a) Dynamic monocular machine vision. Machine Vision and Applications. Springer International, Vol. 1, 1988, S. 223–240. b) Applications of dynamic monocular machine vision. (ibid), 1988, S. 241–261.E. D. Dickmanns: Dynamic Vision for Perception and Control of Motion. Springer-Verlag, 2007, S. 216.
Arbeiten im Programmverlauf von PROMETHEUS Als erstes Ziel der Kooperation DBAG / UniBwM in Pro-ART wurde definiert, das selbst entwickelte Bildfolgen-Vorverarbeitungssystem der zweiten Generation (BVV2) in ausgebauter Form zu duplizieren. Für eine Zwischendemonstration anlässlich des PROMETHEUS Board Member Meetings 1991 in Turin wurde der Versuchsträger ‚Vision Technology Application‘ (VITA, später VITA I), ein 7-t-Kastenwagen der DBAG, aufgerüstet. Die Software zur visuellen Wahrnehmung sollte so weit ausgebaut werden, dass neben der Fahrbahn- und Fahrstreifen-Erkennung auch noch ein weiteres Fahrzeug auf der Straße entdeckt und verfolgt werden konnte. Der Abstand zu diesem Fahrzeug sollte rein visuell (kein Radar oder Lidar) fortlaufend bestimmt werden. Darauf aufbauend wurde die Fähigkeit zum autonomen Konvoi-Fahren in einer sicheren geschwindigkeitsabhängigen Entfernung bis zum Stillstand entwickelt.E. D. Dickmanns, T. Christians: Relative 3-D-State Estimation for Autonomous Visual Guidance of Road Vehicles. In: Int. Conf. on Robotics and Autonomous Systems. Vol. 7, Elsevier Science Publ. 1991, S. 113–123.E. D. Dickmanns, B. Mysliwetz: Recursive 3-D Road and Relative Ego-State Recognition. In: IEEE-Transactions PAMI. Vol. 14, No. 2, Special Issue on 'Interpretation of 3-D Scenes', Feb 1992, S. 199–213.B. Mysliwetz: Parallelrechnerbasierte Bildfolgeninterpretation zur autonomen Fahrzeugführung. Dissertation. UniBwM, LRT; 10. August 1990. Der Erfolg führte auch auf den höheren Führungsetagen der Autoindustrie zur besseren Akzeptanz der Absicht, einen Gesichtssinn für Straßenfahrzeuge zu entwickeln.