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4D-Imaging-Radar

Mehr Sicherheit für gefährdete Verkehrsteilnehmer

25. Februar 2025, 13:00 Uhr | Redaktion: Irina Hübner

Fahrerassistenzsysteme können dabei helfen, gefährdete Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger oder Fahrradfahrer besser zu schützen. 4D-Imaging-Radar ist hierbei ein vielversprechender Ansatz zur 360-Grad-Wahrnehmung von Fahrzeugen.

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Im Straßenverkehr in Deutschland besteht für Fußgänger und Fahrradfahrer weiterhin eine große Gefahr, vor allem innerhalb geschlossener Ortschaften. Wie eine Analyse des Statistischen Bundesamts zeigt, waren 66 Prozent der 902 Verkehrsteilnehmer, die im Jahr 2023 hierzulande innerorts zu Tode gekommen sind, zu Fuß oder mit dem Fahrrad unterwegs. Diesbezüglich besteht noch großer Handlungsbedarf, um die Zahl der Unfälle und Toten maßgeblich zu reduzieren. So sieht der »Pakt für Verkehrssicherheit« des Bundes, der Länder und der Kommunen vor, die Zahl aller Verkehrstoten im Zeitraum von 2021 bis 2030 um weitere 40 Prozent zu senken.

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Hinsichtlich der geplanten Steigerung der Verkehrssicherheit gewinnen Fahrerassistenzsysteme an Bedeutung, die dabei helfen, Unfälle mit gefährdeten Verkehrsteilnehmern wie Fußgängern, Fahrradfahrern oder E-Scooter-Fahrern zu vermeiden. Weltweit schreitet die Entwicklung der Standards für die Verkehrssicherheit weiter voran. Einige dieser Standards geben genaue Maßnahmen für den Schutz der genannten Personengruppen vor. Das New Car Assessment Program (NCAP) fordert in seinen Bewertungen von Fahrzeugen beispielsweise, diese Verkehrsteilnehmer über Sensoren zu erfassen. Mit dem 4D-Imaging-Radar kommt hierfür ein neuer und vielversprechender Ansatz ins Spiel.

Gefährdete Verkehrsteilnehmer besser erkennen

Beim modernen 4D-Imaging-Radar erfassen Sensoren ringsum an einem Fahrzeug sowohl die Entfernung und die Geschwindigkeit als auch den horizontalen und den vertikalen Richtungswinkel von Objekten. Durch diese genauen Informationen entstehen hochauflösende Bilder und eine präzise 360-Grad-Kartierung der Umgebung, vom Nahbereich bis in eine einige Hundert Meter Entfernung. Auf diese Weise können Fahrzeuge gleichzeitig mehrere Objekte wahrnehmen und stets richtig zwischen Verkehrsteilnehmern wie anderen Fahrzeugen und Personengruppen unterscheiden.

Typischerweise arbeitet das 4D-Imaging-Radar im Millimeterwellen-Frequenzbereich (24 GHz bis 77 GHz). Von Calterah gibt es für den Einsatz dieses Radarsystems eine neue Lösung, die zwei leistungsstarke Andes-SoCs mithilfe der patentierten Flex-Cascading-Technologie kombiniert, um hohe Auflösungen und eine Erfassungsreichweite von bis zu 400 m zu gewährleisten. Die Architektur beider SoCs umfasst jeweils einen Quad-Core-Prozessor, einen digitalen Signalprozessor (Digital Signal Processor, DSP) sowie einen Radar-Signalprozessor (Radar Signal Processor, RSP).

Klar im Vorteil gegenüber Vorgänger-Lösungen

Mit Lösungen für das 4D-Imaging-Radar gelingt es, Objekte und komplexe Verkehrssituationen in unterschiedlichen Entfernungen genau und zuverlässig zu erkennen und zu bestimmen. Eng beieinander liegende Objekte werden dabei voneinander abgegrenzt. Das betrifft zum Beispiel Fußgänger, die sich neben oder versteckt hinter Fahrzeugen befinden. Insgesamt steigert das die Verkehrssicherheit und schützt gefährdete Verkehrsteilnehmer enorm. Die vom 4D-Imaging-Radar gelieferten Echtzeit-Informationen helfen Fahrern und automatisierten Fahrfunktionen, im Straßenverkehr schnell Gefahren zu identifizieren und einen sicheren Abstand zu halten oder noch rechtzeitig auszuweichen.

Anders als bei älteren Generationen von Radarsystemen wird nun zusätzlich der vertikale Richtungswinkel und damit die Höhe von Objekten gemessen. Dieser Fortschritt legt den Grundstein für eine noch bessere Kartierung des dreidimensionalen Raums.

Im Gegensatz zu Kameras und Lidar-Systemen bleibt das 4D-Imaging-Radar außerdem von äußeren Einflüssen wie schlechtem Wetter und Lichtverhältnissen unbeeinträchtigt. Es funktioniert sowohl bei Regen, Nebel und Schnee als auch in der Dunkelheit und bewährt sich deshalb in verschiedenen Umgebungen. Ein weiterer Vorteil: Im Vergleich zu Lidar fallen die Kosten wesentlich niedriger aus.

Passende technologische Basis wählen

Eine große Herausforderung beim 4D-Imaging-Radar besteht darin, kleine Objekte und solche mit geringer Geschwindigkeit zu erkennen. Hinzu kommt die schwierige Aufgabe, Objekte mit starkem und schwachem Radarsignal zu unterscheiden. Das alles zu meistern, erfordert neben fortschrittlicher Technik auch die richtigen, leistungsstarken Algorithmen, die in Echtzeit die Daten der Radarsensoren analysieren, Störsignale herausfiltern und Objekte oder Personen korrekt identifizieren. Der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen (ML) gleicht Schwächen wie unzureichende Bildauflösung aus und optimiert die Entscheidungsfindung im Straßenverkehr.

Neuer Entwicklungsstand bringt die Branche voran

Für Fahrzeughersteller und Zulieferer bietet das 4D-Imaging-Radar die perfekte Gelegenheit, für mehr Sicherheit auf den Straßen zu sorgen, gefährdete Verkehrsteilnehmer effektiver zu schützen und neue Branchenstandards zu erfüllen. Durch den weiteren technologischen Fortschritt und die zunehmende Nutzung der Lösung sinken zudem ihre Kosten. Die nächsten Innovationen beim Antennen- und Sensordesign, den Halbleitern und der Signalverarbeitung führen voraussichtlich dazu, dass die Systeme für das 4D-Imaging-Radar noch kompakter werden. Dadurch lassen sie sich noch flexibler und unauffälliger in Fahrzeuge integrieren.

Konkreter Einsatz in der Praxis

Von der Platzierung der Radarsensoren in Fahrzeugen hängt die Funktionstüchtigkeit der Technik ab. In der Regel werden sie für den 360-Grad-Blick an der Front, dem Heck und den Seiten angebracht. Die Sensoren benötigen eine stabile Stromversorgung und effektive Lösungen für das Wärmemanagement wie Kühlkörper und Kühlsysteme, um optimale Leistung sicherzustellen und Überhitzung zu vermeiden. Außerdem setzt die Verarbeitung von Daten in Echtzeit leistungsstarke Rechenressourcen und eine passende Softwarearchitektur voraus.

Die Daten aus dem 4D-Imaging-Radar mit denen weiterer Sensoren wie Kamera- und Lidar-Sensoren zu kombinieren, steigert die Genauigkeit der Umgebungswahrnehmung noch einmal. Wahrscheinlich werden vor allem Radar- und Kameralösungen in Zukunft verstärkt gemeinsam genutzt. Sie ergänzen sich und gewährleisten Redundanz. Das spielt auch im Hinblick auf automatisierte Fahrfunktionen eine große Rolle. Eine Verknüpfung der Sensoren versetzt Fahrzeuge besser in die Lage, sicher und zuverlässig zu navigieren. Nicht zuletzt profitieren davon auch gefährdete Verkehrsteilnehmer.

Partnerschaften für die sichere Mobilität von morgen

Die Weiterentwicklung der Technologie für das 4D-Imaging-Radar wird die Erfassungsreichweite, die Auflösung und die Datenverarbeitung weiter verbessern. In der Folge erkennt das System andere Verkehrsteilnehmer zukünftig noch genauer und aus größerer Entfernung.

Voraussichtlich wird es durch die Zusammenarbeit von Fahrzeugherstellern, Technologieanbietern und Regulierungsbehörden auch eine Standardisierung der Lösung geben. Sie birgt das Potenzial, die Entwicklung und Implementierung der 4D-Imaging-Radar-Technik weiter zu optimieren und noch effizienter zu gestalten.

nach Unterlagen von Calterah