ADAS: hoe rijhulpsystemen auto's veiliger maken zonder ze zelfrijdend te maken
ADAS staat voor Advanced Driver Assistance Systems, in het Nederlands geavanceerde rijhulpsystemen. Het zijn technologieën in een auto die de bestuurder helpen bij het rijden: ze waarschuwen voor gevaar, houden afstand tot de voorligger, of grijpen soms zelf even in op het stuur of de rem. Belangrijk is wat ADAS niet is: het is geen zelfrijdende auto. De bestuurder blijft verantwoordelijk en moet altijd kunnen ingrijpen.
Een goede vergelijking is een oplettende bijrijder naast je. Die persoon rijdt niet zelf, maar tikt je aan als je te dicht op de auto voor je rijdt, roept 'let op' als er iemand in je dode hoek zit, of grijpt in een noodgeval zelf naar het stuur om een botsing te voorkomen. Zo werkt ADAS: het observeert voortdurend mee en grijpt alleen in specifieke situaties in, terwijl jij de bestuurder blijft.
Wat is het precies?
ADAS begint met sensoren die de omgeving van de auto waarnemen. Camera's herkennen bijvoorbeeld rijstrepen, verkeersborden en voetgangers. Radar meet de afstand en snelheid van objecten, ook bij mist of regen, doordat het radiogolven gebruikt in plaats van licht. Ultrasone sensoren, vaak in de bumpers, meten kortere afstanden en worden gebruikt bij het inparkeren. Sommige auto's hebben ook lidar, een soort laserscanner die met lichtpulsen een gedetailleerde driedimensionale kaart van de omgeving maakt.
Al die sensordata wordt samengevoegd in een proces dat sensor fusion heet: het combineren van meerdere databronnen tot één betrouwbaar beeld van de omgeving, omdat elke sensor zijn eigen zwakke plekken heeft. Software en algoritmes interpreteren dat beeld en beslissen of en hoe er moet worden ingegrepen. Die beslissing wordt vervolgens uitgevoerd door actuatoren: onderdelen die daadwerkelijk sturen, remmen of gas geven namens het systeem.
In de praktijk bestaat ADAS uit losse deelsystemen. AEB (automatisch noodremsysteem) remt zelfstandig af als een botsing dreigt en de bestuurder niet op tijd reageert. ACC (adaptieve cruisecontrol) houdt automatisch een ingestelde afstand tot de voorligger aan, ook bij het versnellen en afremmen. LKA (rijstrookassistent, lane keep assist) corrigeert lichtjes bijsturen als de auto onbedoeld de rijstrook dreigt te verlaten. Daarnaast zijn er dodehoekdetectie, die waarschuwt voor voertuigen naast de auto die je niet direct ziet, en parkeerassistentie, die zelfstandig kan insturen bij het inparkeren.
Om de mate van automatisering te ordenen, gebruikt de sector de SAE-niveaus, genummerd van 0 tot 5, opgesteld door de Amerikaanse ingenieursvereniging SAE International. Niveau 0 betekent geen automatisering, niveau 5 betekent volledig zelfrijdend in alle omstandigheden zonder bestuurder. Vrijwel alle ADAS die nu in auto's zit, valt onder niveau 1 of 2: het systeem ondersteunt bij één of meerdere taken tegelijk, maar de bestuurder moet altijd opletten en blijft juridisch verantwoordelijk. Dat is een cruciaal verschil met zelfrijdende auto's op niveau 4 of 5.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel is verkeersveiligheid. Onderzoek naar verkeersongelukken wijst keer op keer menselijke fouten aan als hoofdoorzaak: afleiding, vermoeidheid, te laat reageren of verkeerde inschatting van afstand en snelheid. ADAS probeert die menselijke fouten te ondervangen door mee te kijken en, waar nodig, bij te sturen voordat het misgaat.
Daarnaast speelt comfort een rol. Systemen als adaptieve cruisecontrol nemen repetitieve taken over, zoals constant de afstand tot de voorligger bewaken, wat vermoeidheid op lange ritten kan verminderen. Ook regelgeving is een drijvende kracht: de Europese Unie heeft de afgelopen jaren regels aangescherpt die bepaalde ADAS-systemen, zoals automatisch noodremmen en rijstrookassistentie, geleidelijk verplicht stellen voor nieuwe auto's die op de Europese markt komen. Fabrikanten die aan Europese typegoedkeuring willen voldoen, moeten hier dus aan voldoen.
Tot slot zien veel partijen in de auto-industrie ADAS als een opstap naar verdergaande automatisering. De sensoren, software en ervaring die worden opgebouwd met ADAS vormen de basis waarop meer geavanceerde, deels zelfrijdende systemen worden ontwikkeld. Dat is overigens geen rechte lijn: de stap van ondersteunend systeem naar volledig zelfrijdend voertuig blijkt in de praktijk veel groter dan aanvankelijk gedacht.
Voorbeelden uit de praktijk
Volvo introduceerde rond 2008 met City Safety een van de eerste automatische noodremsystemen in een serieproductieauto, gericht op het voorkomen van botsingen bij lage snelheid in stadsverkeer. Het systeem gold destijds als opvallend, omdat het voor het eerst standaard werd aangeboden zonder dat de bestuurder er zelf iets voor hoefde te doen.
Tesla introduceerde vanaf ongeveer 2014-2015 zijn Autopilot-systeem, dat rijstrookassistentie en adaptieve cruisecontrol combineert. Het systeem kreeg veel media-aandacht, mede door de naam, die bij sommige gebruikers de indruk wekte dat de auto zelfstandig kon rijden. Tesla zelf classificeert het echter als ADAS op niveau 2, waarbij de bestuurder te allen tijde moet opletten.
General Motors bracht rond 2017 Super Cruise op de markt, een systeem dat handsfree rijden mogelijk maakt, maar alleen op vooraf gedetailleerd in kaart gebrachte snelwegen. Buiten die gekarteerde wegen schakelt het systeem niet in, wat laat zien hoe beperkt de operationele omgeving van dit soort systemen nog is.
Mercedes-Benz ontwikkelde Drive Pilot, een systeem dat geldt als een van de eerste commercieel toegelaten niveau 3-systemen: de bestuurder mag tijdelijk zijn aandacht van de weg afhalen, mits de auto in een file op de snelweg rijdt en bepaalde snelheids- en weersomstandigheden gelden. Het systeem kreeg goedkeuring in Duitsland en is nadrukkelijk beperkt tot die specifieke situatie.
Ook indirect is de invloed van ADAS zichtbaar: Euro NCAP, de Europese testorganisatie voor botsveiligheid, beoordeelt sinds enkele jaren ook de aanwezigheid en prestaties van ADAS-systemen in haar sterrenbeoordelingen. Autofabrikanten die een hoge veiligheidsscore willen behalen, zijn daardoor gestimuleerd om systemen als AEB en LKA standaard aan te bieden, ook in goedkopere modellen.
Hoe ver is de techniek?
ADAS op niveau 1 en 2 is inmiddels wijdverbreid: veel nieuwe auto's, ook in het middensegment, hebben tegenwoordig standaard adaptieve cruisecontrol, automatisch noodremmen en rijstrookassistentie. Dit is de meest volwassen laag van de techniek.
Niveau 3, waarbij de bestuurder tijdelijk mag 'loskoppelen' van de rijtaak, blijft zeldzaam en sterk begrensd. Toegelaten systemen werken alleen onder specifieke voorwaarden, zoals file rijden op de snelweg bij een beperkte maximumsnelheid en goed weer. Buiten die grenzen schakelt het systeem automatisch terug naar de bestuurder.
Niveau 4 en 5, waarbij een voertuig zonder bestuurder volledig zelfstandig rijdt, bevindt zich nog in een experimentele fase. Dit soort systemen wordt vooral getest in afgebakende robotaxiprojecten in de Verenigde Staten, waar voertuigen binnen een beperkt, vooraf goed in kaart gebracht gebied rijden. Buiten die gecontroleerde gebieden functioneren deze systemen vooralsnog niet betrouwbaar.
Er zijn ook duidelijke obstakels. Sensoren presteren minder goed bij slecht weer, zoals zware regen, sneeuw of felle tegenlicht, wat de betrouwbaarheid van het systeem kan aantasten. Zeldzame, onverwachte situaties, in de sector 'edge cases' genoemd, blijven lastig te voorspellen en te programmeren. Er bestaat nog geen eenduidig antwoord op de vraag wie aansprakelijk is bij een ongeval waarbij een ADAS-systeem actief was: de bestuurder, de fabrikant, of beide. Cybersecurity is een groeiend aandachtspunt, omdat voertuigen met meer software ook kwetsbaarder worden voor digitale manipulatie. En onderzoekers waarschuwen voor automation complacency: het risico dat bestuurders te veel op het systeem gaan vertrouwen en daardoor minder opletten, terwijl het systeem hen niet volledig kan vervangen. Dit blijft dan ook een gebied met veel onzekerheden, waarin voorzichtigheid en realistische verwachtingen op zijn plaats zijn.
Wie werken eraan?
Grote autofabrikanten investeren fors in ADAS, waaronder Volvo, Mercedes-Benz, Tesla, BMW, General Motors en Toyota. Zij ontwikkelen echter zelden alle onderdelen zelf: veel techniek komt van zogeheten Tier-1 toeleveranciers, bedrijven die systemen en onderdelen rechtstreeks aan autofabrikanten leveren. Bekende namen hierin zijn Bosch, Continental, ZF, Valeo, Aptiv en Mobileye, dat sinds enkele jaren onderdeel is van chipgigant Intel.
De rekenkracht achter ADAS komt vaak van gespecialiseerde chipmakers zoals Nvidia en Qualcomm, die processoren leveren die geschikt zijn voor het razendsnel verwerken van sensordata. Ook onderzoeksinstituten dragen bij aan de onderliggende technologie en aan onafhankelijk onderzoek naar de effecten ervan, waaronder de TU Delft in Nederland en diverse Fraunhofer-instituten in Duitsland.
Ten slotte spelen regelgevers en testorganisaties een sturende rol. Euro NCAP beoordeelt de veiligheidsprestaties van auto's in Europa en beïnvloedt daarmee welke ADAS-systemen fabrikanten standaard aanbieden. Binnen de Europese Unie stelt UNECE, het orgaan dat voertuigreglementen voor internationaal gebruik opstelt, technische eisen vast waaraan systemen moeten voldoen. In de Verenigde Staten vervult NHTSA, de nationale verkeersveiligheidsautoriteit, een vergelijkbare rol.