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Autonomes Fahren: Diese Technologien stecken in selbstfahrenden Autos

Selbstfahrende Autos sind aus der Diskussion rund um das Thema Future Mobility nicht mehr wegzudenken. Die Autos der Zukunft fahren nicht nur elektrisch, sondern auch autonom. Der menschliche Fahrer wird zum Beifahrer – oder besser gesagt zum Fahrgast. Er muss dem Bordcomputer beim Einsteigen nur mitteilen, wohin die Reise gehen soll. Den Rest erledigt das Auto. Unfälle und Staus haben Seltenheitscharakter, da alle Fahrzeuge untereinander und mit ihrer Umgebung vernetzt sind.

So sieht zumindest die Theorie aus. In der Praxis sind wir von all dem noch weit entfernt – und dennoch arbeiten moderne Autos schon heute mit Systemen, die auch künftig als Basis für das autonome Fahren dienen werden. Sensoren, Kameras und insbesondere Systeme wie Lidar und Radar spielen in diesem Zusammenhang eine entscheidende Rolle. Aber was steckt hinter den Begriffen?

Lidar (Light Detecting And Ranging)

Jeder, der sich mit selbstfahrenden Autos beschäftigt, stößt früher oder später auf den Begriff Lidar. Dabei handelt es sich um die Kurzform von „Light Detection And Ranging“, ein optisches Messverfahren, das im Lexikon der Physik wie folgt definiert wird: „Grundlage der Methode ist die Messung der reflektierten oder rückgestreuten Intensität eines gepulsten Laserstrahls (Laser) in Abhängigkeit von der nach dessen Aussendung vergangenen Zeit.“

Anders ausgedrückt: Mit Lidar können – mithilfe von Laserstrahlen – die Abstände und Geschwindigkeiten von Objekten präzise gemessen und deren Position im Raum ermittelt werden. Beim autonomen Fahren dient Lidar dazu, Hindernisse zu erkennen und diese zu umfahren. Mit der Technologie können neben anderen Fahrzeugen auch Radfahrer, Passanten und Tiere erkannt werden.

Waymo

 

Radar (Radio Detection And Ranging)

Vom Prinzip her ähnelt Radar dem Lidar, nur dass hier elektromagnetische Wellen ausgesendet und im Anschluss deren Echos ausgewertet werden. Basierend auf der Laufzeit und dem Frequenzunterschied der zurückkommenden Wellen lassen sich unter anderem der Abstand zu und die Geschwindigkeit von einem Objekt ermitteln.

Im Gegensatz zu Lidar ist Radar bereits seit vielen Jahren ein fester Bestandteil moderner Autos und wird unter anderem für Assistenzsysteme wie den Abstandsregeltempomat (Adaptive Cruise Control), das Notbremssystem, das Blind Spot Information System oder den Staupiloten genutzt. Auch Ein- und Ausparksensoren nutzen Radar.

Das erste Adaptive Cruise Control-System wurde übrigens bereits 1997 von Toyota vorgestellt.

Kameras behalten die Umgebung im Blick

Ein weiterer fester Bestandteil von autonomen Fahrzeugen sind Kameras. Kameras kommen in Autos schon seit Jahren zum Einsatz – zum Beispiel als Rückfahrkamera. In Kombination mit den Parksensoren visualisiert der Bordcomputer das Bild der Weitwinkelkamera am Heck und zeigt dem Fahrer den Bereich hinter seinem Fahrzeug an. Auf diese Weise gestaltet sich insbesondere in großen, unübersichtlichen Fahrzeugen der Parkvorgang deutlich einfacher und sicherer.

Die Weiterentwicklung der Rückfahrkamera ist die 360-Grad-Kamera, die das komplette Umfeld des Fahrzeugs visualisiert. Über vier Weitwinkelkameras (Fischaugen), die sich an den beiden Außenspiegeln, der Motorhaube und der Heckklappe befinden, wird ein 360-Grad-Live-Bild zusammengesetzt.

Tesla

Sensoren, Prozessoren und vieles mehr

Tesla setzt insgesamt sogar acht Kameras ein, die eine 360-Grad-Rundumüberwachung der Fahrzeugumgebung in bis zu 250 Metern Entfernung ermöglichen. Die acht Kameras werden durch zwölf Ultraschallsensoren und ein nach vorne gerichtetes Radar ergänzt, wodurch Objekte mit wesentlich höherer Zuverlässigkeit erkannt werden können – auch bei schlechten Sichtverhältnissen (Nebel, Regen, etc.). Die gesammelten Daten werden in Echtzeit von einem leistungsstarken Bordcomputer mit Bild-, Ultraschall- und Radarsignal-Software verarbeitet.

Künftig werden dann zudem LTE-Module im Fahrzeug die Kommunikation mit der Außenwelt (anderen Fahrzeugen, Verkehrszeichen, Ampeln, etc.) sicherstellen.

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