Freescale Autonomes Fahren ist das große Ziel

Dem autonomen Fahren gehört die Zukunft – viele für das selbstfahrende Auto notwendige Technologien sind bereits heute verfügbar. Technisch werden sich 2014 vor allem Fahrerassistenzsysteme und die Fahrzeugkommunikation weiter entwickeln. Die besondere Herausforderung für die Halbleiterhersteller ist dabei, trotz ungünstiger Umgebungsbedingungen High-Performance-Leistungen zu ermöglichen.

Das selbstfahrende Auto – einst als Science Fiction belächelt – ist inzwischen zum Greifen nahe. Der Bedarf für solche mobilen Systeme, die weit über eine einfache Komfortsteigerung in Staus hinausgehen, ist offensichtlich. Selbstfahrende Autos eröffnen ein neues Lebensgefühl: Zeit, die man bisher im Stoßverkehr verbracht hat, kann künftig für zusätzliche Produktivität genutzt werden. Google hat das Rennen um das perfekte selbstfahrende Auto eröffnet. Audi und Daimler sowie viele andere Hersteller möchten natürlich die Nase vorne haben und Kunden davon überzeugen, dass es durchaus möglich ist, uns von unserem Auto chauffieren zu lassen – natürlich innerhalb solider technischer und gesetzlicher Grenzen.

Es bleibt noch viel zu tun, aber die ersten Schritte sind klar: Software und Technologie müssen integriert werden (was bereits geschieht), und zudem muss sichergestellt werden, dass die Fahrzeuge über einen 360-Grad-Rundumblick verfügen – sowohl sensorisch als auch visuell. 2014 wird ein für die Fahrzeughersteller wichtiger Entschluss gefasst, denn dann wird die NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration) entscheiden, ob sie die Car2X-Technologie zwingend vorschreibt. Darüber hinaus muss noch eine Vielzahl weiterer gesetzlicher Vorschriften erarbeitet und umgesetzt werden. Bei der technischen Entwicklung wird es in den nächsten Monaten vor allem um Assistenzsysteme und Fahrzeugkommunikation gehen.

Rasante Entwicklung bei ­Fahrerassistenzsystemen

Intelligente Fahrerassistenzsysteme (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) zählen in der Automobiltechnik zu den interessantesten Innovationsbereichen. ADAS tragen dazu bei, den Komfort und die Sicherheit unserer Fahrzeuge zu steigern, deren Energieverbrauch im Sinne einer umweltfreundlicheren Mobilität zu senken und unsere Lebensqualität in einem immer komplexeren und beengteren Umfeld zu verbessern. Von einfachen Systemen, die Defizite des Fahrers bei gelegentlichen Ablenkungen – zum Beispiel durch Warnungen – kompensieren, bis hin zu Systemen, die den Fahrer im Stoßverkehr oder Stau entlasten: Intelligente Fahrerassistenzsysteme unterliegen einer rasanten Entwicklung, die uns letztlich in eine Welt der autonomen Mobilität führen wird. Auch wenn diese immer gewissen technischen und gesetzlichen Einschränkungen unterliegen wird.

Viele für das selbstfahrende Auto notwendige Technologien sind bereits heute verfügbar: Kamerasensoren, Radarmodule (Bild 1), Infrarottechnologie für Nachtsicht und Sensoren für eine Laserabtastung. Zwei Klassen von Sensoren scheinen sich perfekt zu ergänzen und optimal für eine sogenannte Sensorfusion zu eignen: Die Kombination von Radar und Kameras, welche die Entwicklungsaktivitäten über die nächsten drei bis fünf Jahre beherrschen wird.

Die Marktforscher von ABI Research prognostizieren, dass der weltweite ADAS-Markt bis Ende 2020 auf 260 Mrd. US-Dollar anwachsen wird. Technisch geht es im nächsten Schritt darum, die Reichweite und Auflösung von Radar- und Kamerasensoren zu verbessern und die Ergebnisse mit den Echtzeitdaten aus einem Car2X-Netz abzugleichen, um sich ein komplettes Bild vom Umfeld des Fahrzeugs machen zu können. Für eine signifikante Senkung der Unfallzahlen müssen die oben beschriebenen Radar- und Kamerafunktionen eines ADAS zudem so kosteneffizient werden, dass die Mehrzahl der Fahrzeuge damit ausgestattet werden kann. Denn um vor Gefahren aus jedem beliebigen Winkel schützen zu können, müssen entsprechende Sensoren in jedem Auto mehrfach verbaut werden.

Herausforde­rungen für die ­Halbleitertechnik

Die Automobilindustrie auf der ganzen Welt unternimmt Anstrengungen, damit kein einziger Mensch mehr durch Autos ums Leben kommt. Kunden und Gesetzgeber drängen auf immer bessere Sicherheitsstandards in der Automobiltechnik. Aktive und vorausschauende Sicherheitssysteme zur Unfallvermeidung nehmen deshalb in modernen Fahrzeugen einen immer höheren Stellenwert ein. Die weltweit wachsende Nachfrage nach solchen Systemen zwingt die Halbleiterhersteller zu einer permanenten Weiterentwicklung ihrer Lösungen.

Heutige Automotive-ADAS-Anwendungen müssen zum Beispiel die Herausforderung meistern, trotz ungünstiger Umgebungsbedingungen eine High-Performance-Datenanalyse zu leisten. Steuergeräte sind oft erhöhten Umgebungstemperaturen und schlechter thermischer Anbindung ausgesetzt. Zudem limitieren geringe Baugrößen die erlaubte Verlustleistung. Dies ist etwa der Fall, wenn die Frontkamera im Dachhimmel beim Rückspiegel angebracht wird. Da die Bildverarbeitung sehr hohe Rechenleistung bei gleichzeitig sehr großem Speicherbedarf erfordert, ist die Verwendung von DRAMs mit Automotive-Qualität zwingend. Eine weitere Herausforderung ist die anspruchsvolle Kombination von hoher Rechenleistung und funktionaler Sicherheit nach ISO 26262. Während Anbieter aus dem Bereich Applikationsprozessoren etwa für Tablets oder Smartphones keine Erfahrung mit Automotive-Anwendungen oder funktionaler Sicherheit haben, fehlt anderen Anbietern aus dem Automotive-Umfeld die Erfahrung mit High Performance Computing. Freescale deckt als einer von wenigen Anbietern seit vielen Jahren beide Bereiche ab und bereitet mit seinem umfangreichen Angebot für Bilderfassung und -auswertung, Radar- und Sensorlösungen den Weg für das selbstfahrende Auto.