First Sensor So wird ein Sensor zum effizienten Automotive-System

In sicherheitskritischen Anwendungen arbeiten verschiedene Sensoren redundant und teilweise auch mit abgestuften Bereichen zusammen.
In sicherheitskritischen Anwendungen arbeiten verschiedene Sensoren redundant und teilweise auch mit abgestuften Bereichen zusammen.

Autonomes Fahren und Green Mobility sind nur zwei der wichtigsten Treiber für die automobile Sensorik. Die Sensorkomponenten selber sind meist schon verfügbar, doch um aus ihnen ein effizientes automobiles System zu machen, bedarf es tiefes Applikations-Know-how des Sensorherstellers.

Martin Kümmel, Business Development der First Sensor Mobility GmbH erklärt, worauf es in Zukunft immer stärker ankommen wird.

Wer Sicherheit, Umweltverträglichkeit und Komfort in Verkehr und Automobilbau optimieren will, kommt an intelligenten, elektronischen Systemen nicht vorbei. Und wo immer elektronisch etwas zu steuern und zu regeln ist, braucht es IST-Werte, die von Sensoren geliefert werden. Der prominenteste Einsatzbereich für Sensorik sind die Advanced Driver Assistance Systems (ADAS), die PKW am Ende zu autonom agierenden Fahrzeugen machen sollen. 

Im Standard SAE J3016 sprechen Experten von sechs Stufen der Fahrautomation. Stufe 0 bedeutet keine Automation, die Stufe 1 sind Assistenzsysteme, Stufe 2 Teilautomation („Feet off“) und Stufe 3 bedeutet eine bedingte Automatisierung. Mit Stufe 3 ist autonomes Fahren gemeint, bei dem der Fahrer auf die Anforderung zum Eingreifen reagieren muss („Hands off“). Der Übergang von Stufe 2 und Stufe 3 ist aktuell der Bereich, in dem sich die technologisch führenden Hersteller in ersten Serienmodellen bewegen. Die nächste Stufe 4 ist autonomes Fahren, das auch dann fortgeführt wird, wenn der Fahrer nicht reagiert („Brain off“) Stufe 5 ist die Vollautomatisierung und bedeutet dann, dass die dynamische Fahraufgabe unter allen Umgebungsbedingungen vom System ausgeführt wird („Driver off“). Doch bis dahin ist es noch ein weiter Weg.

Die aktuelle öffentliche Diskussion um Unfälle mit „autonom fahrenden“ PKW verkennt aus Expertensicht die Zielsetzung. Auch ein fortgeschrittenes, ADAS-assistiertes Fahrzeug wird Unfälle nicht immer und unter allen Umständen verhindern können. Vielmehr geht es darum, mit dem Einsatz von ADAS in den verschiedenen Stufen deutlich weniger Fehler zuzulassen, als sie ein menschlicher Fahrer ohne deren Hilfen machen würde. Schon von daher sind neben den Technikern in nächster Zeit insbesondere die Juristen gefordert, die rechtliche Rahmenbedingungen für die weitere Automatisierung im Straßenverkehr setzen müssen.

Redundanz

Auf technischer Ebene stößt die fortschreitende Automatisierung eine Reihe von Trends an. So werden bei den Kamerasystemen digitale HDR-CMOS-Kameras bereits von den Kameraherstellern in Embedded-Systemen integriert. Ein Beispiel: Sechs Kameras und Videoprozessoren als gekapselte, A-Spice und ASIL-konforme Einheit, die den OEMs für die Fahrzeugrundumsicht eine fertige, konfigurierbare Lösung bereitstellt – in die zudem noch Signale anderer Sensoren integriert werden können. 

Auch dort, wo es sicherheitsrelevant wird, ist verstärkt Integration gefragt. Anwendungen mit hoher Sicherheitsrelevanz, die beispielsweise der Gefahrenerkennung dienen und eventuell über ein Abbremsen oder Lenken sogar aktiv in die Fahrzeugbedienung eingreifen, müssen hochzuverlässig sein. Sie können sich also auch nicht auf nur einen „Sinn“ verlassen. In diesen Systemen arbeiten verschiedene Sensoren redundant und teilweise auch mit abgestuften Bereichen zusammen. Ein Beispiel sind Avalanche Photodioden in LIDAR-Systemen als weit „vorausschauende“ Sensorik, die dann mit optischen Kamerasystemen, Sensoren für Lenkwinkel und Geschwindigkeit kombiniert werden, um das Verhältnis von Fahrzeug zu starren oder bewegten Objekten in der Außenwelt zu bestimmen. Zusätzliche Sensoren wie Nachtsicht oder Ultraschall komplettieren diese fortgeschrittenen Assistenzsysteme.

In einem Bereich gibt die europäische Automobilindustrie heute vor Herstellern aus anderen Regionen der Welt den Ton an: digitale Kommunikation der Sensoren. Der Hintergrund: Die funktionale Sicherheit im Auto verlangt heute Abtastraten, die sich mit analogen Systemen nur noch sehr schwer erreichen lassen.