Mit Lidar sieht man besser

Kamerasysteme allein reichen nicht für die Fahrzeugsicherheit aus

12. August 2022, 14:04 Uhr | Kathrin Veigel
MicroVision Lidar-Sensorsystem
Der Sensor des Lidar-Sensorsystems Mavin DR von MicroVision deckt eine große Reichweite ab und erfasst Hindernisse, die sich schnell nähern, mit hoher Präzision.
© MicroVision

Autonomes Fahren wird durch eine sehr gute Sicht und schnelle Reaktion der Systeme möglich und vor allem: sicher. Für diese Sicherheit greifen verschiedene Systeme, Sensoren und Aktuatoren ineinander – allen voran Lidar-basierte Systeme. Fehlen sie, sind vermehrte Unfälle die Folge.

Einem aktuellen Bericht der amerikanischen National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA, zivile US-Bundesbehörde für Straßen- und Fahrzeugsicherheit) zufolge ist es für kamerabasierte Systeme allein zu schwierig, die Sicherheit in (teil-)autonomen Fahrzeugen zu gewährleisten. Der jüngste Bericht der NHTSA über Unfälle mit Fahrzeugen, die mit Level 2 Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) ausgestattet sind, zeigt, dass bei vielen der gemeldeten Unfälle ausschließlich die Kameratechnik zum Einsatz kam. Laut der Behörde sind Kamerasysteme unzureichend, um in Echtzeit »sehen« zu können, was im Verkehr passiert und darauf basierend proaktiv zu handeln.

Reine Kamerasysteme sind mit einer zweidimensionalen Ansicht in einer dreidimensionalen Welt einfach beschränkt. Die derzeitigen Kameramodultechnologien bieten bei wechselnden Lichtverhältnissen unzuverlässige Daten und sind nicht für große Reichweiten und weite Sichtfelder geeignet. Zudem stellen hohe Geschwindigkeiten sowie Regen und Nebel auf Autobahnen zu große Herausforderungen an die Systeme.

Nachteilig ist auch die hohe Rechenleistung, die Kamerasysteme erfordern. Damit diese Objekte im Straßenverkehr zuverlässig identifizieren können, ist ein hoher Trainingsaufwand notwendig. Und selbst nach ausgiebigem Training können Kameras bewegte Objekte aus den Augen verlieren, etwa wenn ein Fahrzeug verdeckt wird oder die Fahrspur wechselt.

Mit Lidar mehr sehen und schneller reagieren

Kameras bieten aufgrund ihrer niedrigen Kosten und ihrer geringen Größe nicht das gleiche Maß an Daten, Reichweite und Auflösung wie eine Lidar-Lösung. Diese Systeme senden Laserimpulse aus und erfassen das zurückgeworfene Licht, das getroffene Objekte reflektieren. Das System verarbeitet diese Informationen, um Hindernisse, wie etwa Fußgänger oder andere Fahrzeuge zu erkennen und liefert nahezu sofort Messwerte für Entfernungen und Objekte an das ADAS-System des Fahrzeugs. Zusätzlich ermöglicht die Technologie ein genaueres dreidimensionales Abbild der Fahrzeugumgebung sowie eine schnelle und vorausschauende Verarbeitung entsprechender Daten.

Lidar funktioniert auch bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen, selbst bei direkter Sonneneinstrahlung und völliger Dunkelheit, und ermittelt Entfernungen unabhängig von der Straßenbeschaffenheit. Außerdem bieten solche Systeme eine sofortige Bestimmung der Geschwindigkeit von Objekten in Bewegung, nicht nur in Bezug auf das Fahrzeug, sondern auch in Relation zur Umgebung. Die Laserimpulse erzeugen eine ultrahochauflösende Punktwolke, die befahrbare und nicht befahrbare Bereiche der Straße zeigt, ohne dass eine Klassifizierung der Objekte erforderlich ist. Hinzu kommen dynamische Ansichten bei hohen Geschwindigkeiten und gleichbleibend schnellere Reaktionszeiten für erhöhte Sicherheit im Verkehr.

Tests in realistischer Umgebung für den Einsatz im Straßenverkehr

Damit die richtigen Punkte in die richtige Wolke kommen, testet MicroVision seinen neuen Sensor Mavin DR mit Szenarien, die echte Situationen im Straßenverkehr nachstellen. So kann der Sensor auf einer mehrspurigen, stark befahrenen Fahrbahn Objekte korrekt erkennen und darstellen sowie die Geschwindigkeit jedes dieser Objekte messen. Hierbei hilft die dynamische Sensorreichweite, geringe Latenz und die hochauflösende Punktwolke. So lässt sich der Sensor für ADAS-Systeme verwenden, die bei hoher Geschwindigkeit funktionieren müssen, und ist damit relevant für das autonome Fahren.

In einem weiteren Test erkennt der Sensor plötzlich auftauchende Objekte in einem Tunnel, zum Beispiel ein langsam fahrendes Fahrzeug. Ein Lidar-Sensor wie Mavin ist in der Lage, auch in einer komplizierten Umgebung wie einem Tunnel, Objekte einwandfrei zu erkennen. Die Tests hat MicroVision in verschiedenen Videos dokumentiert, die über die Unternehmens-Webseite frei zugänglich sind. 

Mit den Tests hat MicroVision zudem gezeigt, dass ein Sensor alleine für sicheres autonomes Fahren nicht reichen wird. Zu schnell ändern sich die Bedingungen im Straßenverkehr, zu eingeschränkt ist das Leistungsvermögen von Kameras. Die Zukunft wird deshalb den Lidar-Sensoren gehören.


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