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Wie funktioniert eigentlich Lidar?

Technologie

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06/09/2019
 

Assistenz- und Sicherheitssysteme helfen Unfälle zu vermeiden. Auf VisionZeroWorld erklären wir, wie ABS, ESP & Co eigentlich funktionieren. Heute: Lidar.


Ein Streckenabschnitt auf der Autobahn A5 rund um die deutsche Bankenmetropole Frankfurt. Continental testet hier eine neue Technologie, die das Autofahren revolutionieren kann. Noch lenkt der Testfahrer. Dann empfiehlt eine Computerstimme, die Hände vom Lenkrad und den Fuß vom Fahrpedal zu nehmen. Das System werde nun übernehmen. Ein neues Fahrerassistenzsystem, das unter dem Namen „Cruising Chauffeur“ die nächste Stufe des autonomen Fahrens darstellt. Eine innovative Technologie, die auf Autobahnen das hochautomatisierte Fahren ermöglicht. Der Cruising Chauffeur funktioniert dank des perfekten Zusammenspiels von neu entwickelten sowie bereits bei anderen Assistenzprogrammen erprobten Sensoriksystemen. Kameras, Sensoren und Radareinheiten sorgen für eine 360-Grad-Rundumsicht in Echtzeit. Und eine weitere Technologie spielt hier eine tragende Rolle, ohne die autonomes Fahren nicht denkbar wäre: Lidar.

Dank innovativer Lidar-Technologie können moderne Fahrerassistenzsysteme detaillierte Umfeldmodelle erzeugen – auch für künftige Funktionen zum autonomen Fahren ist das entscheidend. Foto: Continental

 

Lidar steht für „Light Detection and Ranging“ und kann in etwa mit „Lichterkennung und Bereichsanpassung“ übersetzt werden. Verwandt ist die innovative Technologie mit traditionellen Radar-Sensoren, nur dass hier statt Radiowellen Laserstrahlen zur Ermittlung von Daten verwendet werden. Für das autonome Fahren ist die Technologie von höchster Bedeutung. Denn wird der Mensch hinter dem Steuer vom Bordcomputer ersetzt, muss das Fahrzeug die Umgebung nicht nur erkennen, sondern auch das Verhalten anderer Verkehrsteilnehmer vorhersagen, interpretieren und in entsprechende Fahrmanöver übersetzen können. Kein Sensorprinzip kann allein die Anforderungen moderner Fahrerassistenzsysteme unter allen denkbaren Umwelt- und Fahrzuständen gewährleisten. Continental kombiniert daher verschiedene Sensoren wie Kamera, Radar und jetzt auch Lidar, insbesondere die Eigenentwicklung eines 3D-Flash-Lidars mit besonders hoher Auflösung. Dieser „Hi-Res 3D Flash Lidar“ von Continental ist eine zukunftsweisende Lösung und ergänzt das derzeitige Portfolio an Umfeldsensoren, die zur Realisierung des hoch- und vollautomatisierten Fahrens benötigt werden. Ein wesentlicher Vorteil der Lidar-Sensortechnologie besteht darin, dass sie sowohl Bildverstehen in Echtzeit als auch Funktionen der Umgebungserfassung bietet. Diese Technologie ermöglicht ein erheblich umfassenderes und detaillierteres Bild der gesamten Fahrzeugumgebung sowohl bei Tag als auch bei Nacht und arbeitet auch bei widrigen Wetterbedingungen zuverlässig.

Kleine Box, große Wirkung: Der „Hi-Res 3D Flash Lidar“ von Continental. Foto: Continental

 

Lidar-Sensoren kommen auch jetzt schon in Assistenzsystemen wie dem Notbremsassistenten zum Einsatz. Um die Umgebung punktgenau zu erfassen, senden die Lidar-Sensoren Laserstrahlen aus. Diese Strahlen treffen auf Objekte und werden reflektiert. Sie kommen zurück zur Quelle und werden dort von einem Detektor erfasst, der aus der Laufzeit des Laserstrahls die Entfernung zum Objekt berechnet. Durch die Auswertung dieser Daten können also Abstand und Position einzelner Punkte genau benannt werden. Diese Daten werden klassifiziert, indem die einzelnen Messpunkte zu Objekten gruppiert werden. Das alles geschieht in Bruchteilen von Sekunden, quasi in Echtzeit. Die Lidar-Technologie scannt die Umgebung rund tausend Mal pro Sekunde. Aus den Daten wird jedes Mal eine 3D-Karte des kompletten Umfelds erstellt. Die Lidar-Sensoren wissen also über Verkehrssituationen Bescheid und leiten Reaktionen ab, bevor der Mensch sie überhaupt wahrnimmt. Die Reaktionszeit des Menschen beträgt eine Sekunde – da war der Lidar bereits 1000 Mal aktiv. Anhand der gesammelten Daten werden Bewegungsprofile einzelner Verkehrsteilnehmer erstellt. Das Auto weiß also rechtzeitig, ob es proaktiv handeln soll, um etwa eine kritische Situation gar nicht erst aufkommen zu lassen.