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Rasante Entwicklung: Optoelektronik - Basis für Automobil-Sensoren

Fortsetzung des Artikels von Teil 4.

Intelligente Sensoren dank LiDAR

Trotz der Fortschritte bei der Entwicklung der Sensorik gibt es hinsichtlich autonomer Fahrzeuge noch zahlreiche Bedenken. Daten aus Testprojekten mit fahrerlosen Fahrzeugen zeigen, dass bisherige Sensoren beispielsweise Probleme haben, Radfahrer zu erkennen und deren Verhalten vorherzusagen. Daher ist die technische Weiterentwicklung eine Voraussetzung dafür, sicheres autonomes Fahren umzusetzen.

Scanning-LiDAR-Systeme sind dabei die Technologie, die die Sicherheit im autonomen Fahrzeugsektor verbessern wird. Sie rastern horizontal mit einem Laserstrahl über ein bestimmtes Winkelsegment die Umgebung des Fahrzeugs ab und erzeugen eine hochauflösende 3D-Karte des Umfelds. 

Vorteile dieser Technologie sind eine sehr hohe Winkelauflösung von ca. 1/10° sowie die hohe Reichweite. Scanning LiDAR-Systeme liefern sehr gut aufgelöste, „punktwolkenartige“ 3D-Bilder, aus denen man die Form verschiedener Objekte auslesen und so beispielsweise Autos, Fußgänger, Fahrradfahrer oder Wild identifizieren kann. 

Der Nachteil dieser Systeme war bisher, dass der Laserstrahl in vielen Fällen mechanisch mit einem Spiegel umgelenkt wird. Das macht die Systeme groß, teuer und anfällig. Eine vielversprechende alternative Methode ist, den Laser mit einem Spiegel auf Basis eines mikro-elektromechanischen Systems, kurz MEMS, umzulenken. Dadurch wird die gesamte Scanning LiDAR-Lösung kompakter und günstiger. Solche Systeme werden zurzeit getestet und sollten bereits in naher Zukunft die strengen Anforderungen der Automobilindustrie an Sicherheit und Zuverlässigkeit erfüllen. 

Neben Scanning-Systemen erhöhen auch Flash-LiDAR-Lösungen die Verkehrssicherheit. Dabei sendet ein Laser einen kurzen Laserpuls aus, der das gesamte Blickfeld beleuchtet. Ein Sensorarray registriert das reflektierte Licht und ermittelt so die Richtung eines detektierten Objektes. Durch die Laufzeit des Lichts für den Weg Lichtquelle-Objekt-Sensor lässt sich der Abstand zum Objekt ermitteln. Ein Flash-LiDAR hat einen breiten Sichtkegel, aber nur eine relativ geringe Reichweite von typischerweise weniger als 50 Metern.

Ein mögliches Einsatzgebiet für diese Technologie sind sogenannte Pre-Crash-Sensoren oder Notbremsassistenten, die beispielsweise im Stadtgebiet Kollisionen verhindern sollen. Solche Systeme sind bereits seit einigen Jahren im Serieneinsatz. Flash-LiDAR eignet sich künftig vor allem für seitliche Sensoren zur Erfassung des Querverkehrs oder zur Ausleuchtung des toten Winkels.

Resümee

Das Spektrum der Möglichkeiten für Sensoren zum Einsatz in Automobilen ist nahezu unbegrenzt. Neben den genannten Einsatzgebieten gibt es zahlreiche weitere Anwendungen für Systeme auf Basis von LiDAR und Infrarot-Technologie. Die Sensortechnologie auf Basis neuester Optoelektronik eröffnet damit gerade heute interessante Wachstumspotenziale im Automobilmarkt.