Infrarot-Licht ist die Basis Die Augen autonomer Fahrzeuge

Wie funktioniert LiDAR?

Neben dem weiten „Blick“ nach vorne (sogenanntes „long-range LiDAR“; bis ca. 300 m Entfernung), muss auch das unmittelbare Umfeld des Autos verlässlich erfasst werden. Dieses sogenannte short- bzw. mid-range LiDAR (bis ca. 90 m Entfernung), deckt klassische Verkehrssituationen wie Überholvorgänge auf der Autobahn oder den Stadtverkehr ab. Unabhängig davon werden zwei Arten von LiDAR-Sensoren unterschieden: 

Beim Flash-LiDAR wird mit Hilfe eines kurzen Laserpulses das gesamte Blickfeld beleuchtet. Die nachgelagerte Sensorik registriert das reflektierte Licht und ermittelt so in welcher Richtung sich ein detektiertes Objekt befindet. Mit Hilfe der Laufzeit, die das Licht von der Lichtquelle zu einem entgegenkommenden Fahrzeug und zurück zum Sensor benötigt, lässt sich die Entfernung des Autos ermitteln.
 
Flash-LiDAR-Systeme sind technisch relativ einfach zu realisieren und haben einen breiten Sichtwinkel. Allerdings müssen kleinere Abstriche bei der Auflösung gemacht werden. Hinzu kommt eine relativ geringe Reichweite von rund 50 Metern. Mögliche Einsatzgebiete für diese Technologie sind darum neben Short-Range-LiDAR-Anwendungen auch sogenannte Pre-Crash-Sensoren oder Notbremsassistenten, die beispielsweise im hektischen Stadtgebiet Kollisionen verhindern sollen. Flash-LiDAR eignet sich zum Beispiel gut für seitlich am Fahrzeug angebrachte Sensoren zur Erfassung des Querverkehrs oder auch der Ausleuchtung des toten Winkels.

Scanning-LiDAR-Systeme eignen sich vor allem zur Ausleuchtung vor dem Fahrzeug sowie zum Scan des Bereichs hinter dem Auto. Dabei wird mit einem Laserstrahl in kleinen Winkel-Schritten die Umgebung des Fahrzeugs rasterförmig erfasst und geprüft. Ein einzelner Sensor oder ein Sensorarray detektiert die reflektierten Lichtsignale. Neben der sehr hohen Winkelauflösung von ca. 1/10° ist auch die hohe Reichweite von bis zu 300 m ein zentraler Vorteil. Scanning-LiDAR-Systeme liefern hoch aufgelöste, „punktwolkenartige“ 3D-Bilder, aus denen man die Form verschiedener Objekte auslesen und so beispielsweise Autos, Fußgänger, Fahrradfahrer, oder Wild erkennen kann. Das Rastern des Laserstrahls wird in der Regel mit Hilfe eines speziellen mikro-elektromechanischen System (kurz: MEMS) gesteuert. Diese machen die gesamte Lösung kompakter und günstiger.