Full-Range Radar ermöglicht bessere Erkennungsmöglichkeiten für das autonome Fahren

Friedrichshafen/Las Vegas, 11.01.2019.

Auf der diesjährigen CES hebt ZF sein Portfolio an Sensoren hervor, die sowohl das Umfeld als auch den Innenraum des Fahrzeugs akkurat wahrnehmen können. Dadurch helfen sie, die Sicherheit von personengeführten und automatisierten Autos zu verbessern. Die daraus resultierende ZF-Sensor-Architektur – inklusive eines neuen Full-Range Radars, Solid-State LiDAR, neuartigen Kameras sowie akustischer Sensorik – werden mit den Supercomputern der ZFProAI-Produktfamilie zu einem leistungsfähigen Sensor-Gesamtsystem verknüpft.

Als „Augen“ das Full-Range Radar, Solid-State LiDAR sowie S-Cam-, Remote- und Innenraumkameras; als „Ohren“ Sound.AI: Das sind einige der Lösungen, mit denen ZF dazu beiträgt, Autos alle Sinne für sicheres automatisiertes Fahren zu verleihen. Bild: ZF

„Als Systemarchitekten des autonomen Fahrens haben wir ein Sensorset entwickelt, das Autos mit allen notwendigen Sinnen ausstattet, um ihre Umgebung digital wahrnehmen zu können“, sagt Torsten Gollewski, Leiter der ZF-Vorentwicklung und Geschäftsführer der Zukunft Ventures GmbH. „Es kann die Umfelddaten sehr genau und redundant in Echtzeit ermitteln und verarbeiten, was elementar ist, um sichere automatisierte Fahrfunktionen zu ermöglichen.“Das ZF Sensorset umfasst Radar, Kameras, LiDAR und akustische Sensoren der neusten Generation, sowie – im Bereich der Software – Tools und Algorithmen für das Erkennen und Klassifizieren von Objekten sowie der Steuerung des Fahrzeugs, die vom Zentralrechner ZF ProAI verwaltet werden. Die gesamte Architektur ist auf anspruchsvolle Automotive-Anforderungen ausgelegt, etwa auf extreme Temperaturen und Vibrationen. Diese hochmodernen Sensorsysteme sind besonders wichtig, um kommende Sicherheitsanforderungen (z.B. nach NCAP) zu erfüllen.

Besserer Weitblick mit Full-Range Radar

Der an der Fahrzeugfront verbaute, hochauflösende Full-Range Radar von ZF besitzt hohe Detektionsleistung in den vier Dimensionen Geschwindigkeit, Abstand, Seitenwinkel und Höhe. Dieses leistungsfähige 77-GHz-System wurde für fortschrittlichste ADAS-Anwendungen, für automatisiertes und autonomes Fahren entwickelt. Wie andere Radarsysteme sendet es elektromagnetische (Radio-)Wellen aus, um nach dem Echo-Prinzip den Abstand, Winkel und Geschwindigkeit von Objekten zu erfassen. Der hochauflösende Sensor kann zusätzlich noch genaue Höhenmessungen vornehmen, um ein dreidimensionales Bild der Umgebung anzufertigen. Das funktioniert auch bei schlechten Wetter-, Licht- und Sichtverhältnissen, ähnlich wie bei den Medium-Range Radarsystemen von ZF. Diese unterstützen eine Breite an ADAS-Funktionen.

Bringt Licht in die Automatisierung

LiDAR-Sensoren, die auf Lasertechnologie basieren, können zusammen mit Software-Tools zudem ein genaues 3D-Modell der Fahrzeugumgebung erstellen. Damit können sie helfen, Objekte und Freiraum sehr präzise zu erkennen – und damit auch komplexe Verkehrssituationen bei fast allen Lichtverhältnissen. Die neuen, hochauflösenden Solid-State LiDAR-Sensoren, die ZF mit Ibeo entwickelt, können auch Fußgänger und kleine Hindernisse dreidimensional im Blick behalten. Das spielt für das hochautomatisierte Fahren ab Level 3 und höher eine wichtige Rolle. Der Verzicht auf bewegliche Komponenten (Solid-State) macht diese Innovation wesentlich robuster als bisherige Lösungen. Dank modularem Design mit wählbaren Sichtfeld-Optionen eignen sich diese LiDAR-Systeme für ein breites Anwendungsspektrum.

Kameras rund um das Fahrzeug

Die S-Cam4 von ZF steht für die Weiterentwicklung und den Ausbau des S-Cam-Portfolios. Mit 100-Grad-Sichtwinkel und einem 1,7-Megapixel-Bildsensor mit High Dynamic Range (HDR) bietet die Technologie große Leistung bei der Erkennung von Fußgängern und Fahrradfahrern im urbanen Umfeld. Gleichzeitig kann sie mit Längs- und Quersteuerungsalgorithmen von ZF für die adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC), das automatische Notbremsen (AEB), den Spurhalteassistenten (LKA) sowie weiteren Funktionen kombiniert werden.

Darüber hinaus tragen Remote Camera Heads, die in sehr kleinen Gehäusen Platz finden, dazu bei, die gesamte unmittelbare Umgebung um ein Fahrzeug herum zu erfassen und per Video an den Fahrer zu streamen, oder die vorhandenen Objekte zu kategorisieren. Bis zu 12 Kameras können miteinander kombiniert werden und lassen so ein 360-Grad-Abbild des Fahrzeugumfeldes entstehen. Bei jeder Remote-Kamera lässt sich eine Sensorauflösung zwischen 1,2 und 8 Megapixel sowie ein Sichtfeld zwischen 28 und 195 Grad wählen. Damit kann ein Multi-Kamera-System an die spezifischen Anforderungen des Kunden angepasst werden.

Den Innenraum im Blick: sicher und komfortabel

Mit dem hochautomatisierten Fahren werden sich die Bewegungsspielräume der Insassen im Fahrzeuginnenraum erweitern. Eine 3D-Innenraumkamera von ZF kann dabei neue Komfort- und Sicherheitsvorteile bieten. Als Teil des ZF Interior Observation System (IOS) ermöglicht sie, Echtzeit-Informationen über Größe, Position und Haltung der Passagiere zu sammeln. Das trägt dazu bei, unterschiedliche Sicherheitskomponenten des Fahrzeugs im Notfall so einzustellen, dass Folgen eines Aufpralls möglichst abgemildert werden. Fahrerüberwachungssysteme werden auch bei Übergabeszenarien zwischen Mensch und dem Autopiloten eine sehr wichtige Rolle spielen: mit dem IOS lässt sich so auch feststellen, ob der Fahrer die Hände am Lenkrad hat, ob er das Fahrzeug aktiv steuert und ob sein Blick auf die Straße gerichtet ist.

Hellhörig für Gefahren

Per Sound.AI hilft ZF dabei, Autos zusätzlich das Hören zu ermöglichen: Unter anderem erkennt dieses System anhand der Signale eines Martinshorns, aus welcher Richtung sich Einsatzfahrzeuge nähern („siren detection“). Das System kann dem Fahrer auch wichtige Informationen über das Display liefern – samt Handlungsempfehlungen wie „rechts heranfahren“ oder „Rettungsgasse bilden“. Vollautomatisierte Fahrzeuge ab Level 4 können diese Manöver selbst übernehmen.

„Unsere geballte Sensor-Power kann schon heute dazu beitragen, zukünftige Anforderung durch Technologien aus einer Hand abzudecken. Unsere Systeme zur Umfelderkennung sind daraufhin entwickelt, so präzise zu arbeiten, wie es sicheres hochautomatisiertes und autonomes Fahren erfordert. Dabei funktionieren sie unabhängig von Wetter- und Lichtverhältnissen und sind mit allen sicherheitsrelevanten Redundanzen ausgestattet“, so Torsten Gollewski. Um aus der Datenflut von Radar, Kameras, LiDAR und Sound.AI ein klares digitales Umgebungsmodell zu generieren, stellt ZF außerdem die ZF ProAI Produktfamilie bereit: Es sind die derzeit leistungsstärksten Zentralrechner im Automotive-Umfeld. Quelle: ZF

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