Geschärfter Weitblick

Ausgefeilte Lidar-Technik: Ohne sie geht beim autonomen Fahren der Zukunft fast nichts

Veranschaulichung der Funktionsweise von Osram-Infrarot-Lasern
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Hightech-Chipdesign ermöglicht es Lidar, die Umgebung besser zu erkennen.
  • Christian Schulz
    vonChristian Schulz
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Trotz vollmundiger Ankündigungen wird es Jahre dauern, bis echtes autonomes Fahren Realität wird. Ohne ausgeklügelte Lidar-Technik geht bei den Autos der Zukunft kaum etwas.

München – Lidar ist eine oder sogar die Schlüsseltechnologie bei der Entwicklung autonomer Fahrzeuge. Zusammen mit Radar, GPS und hochsensiblen Kamerasystemen bildet es die „Sehfähigkeit“ des Autos, die Umgebung zu erfassen. Lidar steht dabei für „Light Detection and Ranging“: Ein Infrarotlicht, das eine dreidimensionale Karte der Umgebung erstellt, die dann vom Fahrzeug erkannt wird. Je besser die Bildinformationen sind, desto leichter kann die Bordelektronik diese während der Fahrt verarbeiten. Viele Entwickler selbstfahrender Technologie bestehen darauf, dass die von Lidar in Kombination mit anderen Sensoren bereitgestellten, sich doppelnden Daten für sichere selbstfahrende Systeme erforderlich sind. Doch die Technik ist teuer. Marken wie Tesla und Nissan setzen daher lieber auf günstigere Kamerasysteme.

Ausgefeilte Lidar-Technik: Ohne sie geht beim autonomen Fahren der Zukunft fast nichts

Da die Rolle der Lidar-Technik für viele jedoch elementar für autonomes Fahren ist, sind Firmen, die sich mit den Entwicklungen auf dem Gebiet befassen, heiß begehrt. So hat sich das amerikanische Tech-Unternehmen Aurora mit Blackmore einen Anbieter von Lidar-Technik geschnappt. Blackmore hatte zuvor nennenswerte Investitionen von Autoherstellern und Risikokapitalgebern, darunter Toyota und BMW iVentures, bekommen. Aurora-CEO Chris Urmson sagt: „Lidar ist entscheidend für die Entwicklung des sichersten und zuverlässigsten selbstfahrenden Systems – das unsere Straßen einmal sicherer befahren kann als ein menschlicher Fahrer.“ (Apple iCar soll 120.000 Euro kosten – sieht so das Ende der deutschen Autoindustrie aus?)

Lidar ist ein Infrarotlicht, das eine dreidimensionale Karte der Umgebung erstellt, die dann vom Fahrzeug erkannt wird.

Automobilzulieferer Hyundai Mobis, zum koreanischen Hyundai-Konzern gehörig, hat in das amerikanische Unternehmen Velodyne Lidar investiert. Die Investition ist eine strategische Partnerschaft, da die beiden Unternehmen in diesem Jahr erste gemeinsam entwickelte Lidar-Sensoren präsentieren wollen, um Level-3-Systeme für automatisierte Fahrzeuge in Serie zu produzieren. Die Südkoreaner werden hierfür kognitive Software in die neuesten Lidar-Sensoren von Velodyne integrieren. Velodyne ist einer der Pioniere bei Lidar-Lösungen und Anwendungen für autonome Fahrzeuge. 2017 brachte das Unternehmen den „VLS-128 LiDAR“ auf den Markt, der seinerzeit das höchstauflösende Lidar für autonome Fahrzeuge weltweit war. Im Dezember 2018 investierte Nikon 25 Millionen US-Dollar in das Unternehmen. Hyundai Mobis betrachtet die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen als einen der wichtigsten künftigen Technologiebereiche. (Tesla Model 3 ohne Fahrer: Frau erschrickt zu Tode und sprintet los)

Ausgeklügelte Lidar-Technik: Ford teilt Daten seiner autonomen Flotte öffentlich

Ford hatte 2019 als einer der ersten Autohersteller einen Datensatz („Multi-AV Seasonal Dataset“ ) seiner autonomen Fahrzeugflotte veröffentlicht. Dieser bot Entwicklern freien Zugriff auf die Informationen, um die Robustheit autonomer Systeme zu verbessern. Um den Datensatz zu erstellen, fuhren Ingenieure Ford Fusion Hybridmodelle im Großraum Detroit (US-Bundesstaat Michigan) umher und deckten dabei eine Vielzahl von Fahrumgebungen ab, darunter Autobahnen, Überführungen, Flughäfen, Brücken, Tunnel und Baustellen. (Elon Musk will Tesla Roadster schon 2022 schweben lassen – mit der Kraft von SpaceX-Raketen)

Der Datensatz spiegelt auch saisonale Unterschiede wider, da er unter verschiedenen Wetterbedingungen erfasst wurde. Das Entwicklungsfahrzeug war mit vier Lidar-Sensoren, sechs 1,3-Megapixel-Kameras, einer Fünf-Megapixel-Kamera und einer Trägheitsmesseinheit ausgestattet. Die Hardwareplattform bestand aus vier Quad-Core i7-Prozessoren mit 16 GB RAM, Netzwerkgeräten und einem Kühlmechanismus. Nach Informationen von Ford ist jedes Protokoll des Datensatzes mit einem Zeitstempel versehen und enthält die Rohdaten der Sensoren, dazu Kalibrierungswerte, 3D-Karten etc. (Tesla Autopilot zurück auf kurvigster Straße der Welt: Lernt das Selbstfahr-System tatsächlich so schnell?)

Bei der neuen S-Klasse von Mercedes-Benz ist die Lidar-Technik geschickt im Kühlergrill integriert.

Ausgeklügelte Lidar-Technik: Moderne Infrarot-Laser bringen gewaltige Vorteile

Ford ist aber nicht das einzige Unternehmen, das die Daten seiner autonomen Fahrzeugflotte mit der Öffentlichkeit teilte. 2019 veröffentlichte Waymo sein Open Dataset. Auch Fahrdienst-Vermittler Lyft hat der Öffentlichkeit Forschungsdaten zur autonomen Fahrtechnologie der Stufe fünf angeboten. Darüber hinaus hat Aptiv eine Open-Source-AV-Plattform mit Sicherheitsdaten namens nuScenes gestartet. Die Plattform ist in 1.000 Szenen aus Boston und Singapur unterteilt, die laut Aptiv für einige der komplexesten Fahrszenarien in jeder städtischen Umgebung repräsentativ sind. (Teslas Autopilot-Software in Baustelle überfordert: Model 3 bremst Polizei aus)

Die Lidar-Technik ist hochkomplex und entsprechend sensibel. Bisher kam es bei den hierfür eingesetzten Infrarot-Lasern bei steigenden Temperaturen zu Abweichungen in der Wellenlängenstabilität von bis zu 40 Nanometern, wodurch das System etwas verschwommen sieht. Ein neuartiges Chipdesign des deutschen Lichtspezialisten Osram reduziert die Verschiebung der Wellenlängen nun auf lediglich zehn Nanometer und ermöglicht dadurch deutlich klarere und schärfere Bilder der Umgebung. (Panasonic revolutioniert Head-up-Display – Neuer Kniff: die blaue Linie für den Fahrer)

Lidar-Frontkamera: Objekterkennung auf große Distanzen und bei hohen Geschwindigkeiten spielt auch bei Lkw eine große Rolle.

Ausgeklügelte Lidar-Technik: Auch Lkw sollen in Zukunft autonom fahren

Daimler setzt bei seinen hochautomatisierten Lkw in der Erprobung auf Luminar Technologies, einen der führenden Anbieter von Lidar-Hardware und -Software. Ziel ist es, Trucks mit der Fahrerassistenzstufe vier auf die Straßen zu bringen. Der Fokus liegt zunächst im Fernverkehr auf US-amerikanischen Highways. Hier sollen die Systeme gerade bei höheren Geschwindigkeiten in Sachen Objekterkennung und Datenverarbeitung leistungsfähiger werden. Zur Stärkung der Partnerschaft hat Daimler Trucks eine Minderheitsbeteiligung an Luminar erworben.

„Luminar hat Pionierarbeit bei der Entwicklung einer entscheidenden Technologie geleistet, um automatisierte Fahrzeuge auf die Straße zu bringen“, so Dr. Peter Vaughan Schmidt, Leiter der Autonomous Technology Group bei Daimler Trucks, „Luminar hat sich als visionär in seinem Bereich gezeigt. Das Unternehmen verfügt über einzigartige Technologien für die Objekterkennung auf große Distanzen und bei hohen Geschwindigkeiten auf Highways. Es ist unser gemeinsames Ziel, den sicheren Einsatz von hochautomatisierten Lkw zu ermöglichen.“ (Von Patrick Solberg/press-inform)

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