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Künftig könnten die Sensoren aus den Kühlergrills verschwinden.
Foto: Audi AG
Künftig könnten die Sensoren aus den Kühlergrills verschwinden.

Forschungsprojekt

Lidar und Radar – künftig versteckt im Scheinwerfer

Präzise Abstandsmessung zum Vordermann ist für autonomes Fahren unabdingbar – künftig könnten die dafür nötigen Sensoren direkt in die Fahrzeugscheinwerfer integriert werden.

Bislang ist einem Fahrzeug auch von außen gut und deutlich anzusehen, ob es mit einem Abstandsradar oder Lidarsystem ausgestattet ist oder nicht. Entweder sind die Sensoren im Kühlergrill oder in der Schürze untergebracht – fehlt die teure Sonderausstattung, werden einfache Blenden eingesetzt. Zwar sind aktuelle Systeme schon kleiner als zum Serienstart vor rund zehn Jahren, unsichtbar sind sie noch lange nicht, wie das Beispielbild des Audi A6 zeigt.

Die Forscher am Fraunhofer Institut haben sich daher nun zu einer Projektgruppe „Smart Headlight“ zusammengetan, deren Ziel die Integration der Sensorik in den Scheinwerfer ist – unsichtbar und in der Leistung nicht beeinträchtigt. „Wir integrieren Radar- und Lidar-Sensoren in die Scheinwerfer, die ja sowieso vorhanden sind und die ein Optimum an Transmission für optische Sensoren und Lichtquellen sowie für Verschmutzungsfreiheit garantieren“, sagt Tim Freialdenhoven, Wissenschaftler am Fraunhofer FHR. Lidar-Sensoren (Light Detection And Ranging) arbeiten mit einem Messprinzip, das auf der Bestimmung der Zeit zwischen dem Aussenden eines Laserpulses und dem Empfangen des reflektierten Lichts beruht, und kann auf diese Weise Entfernungen sehr genau messen.

LED-Scheinwerfermodell mit Multispektral-Combinern zur koaxialen Zusammenführung von optischem Licht, LiDAR- (rot) sowie Radarstrahlung (grün) zur platzsparenden Sensorintegration für Fahrerassistenzsystem der nächsten Generation
LED-Scheinwerfermodell mit Multispektral-Combinern zur koaxialen Zusammenführung von optischem Licht, LiDAR- (rot) sowie Radarstrahlung (grün) zur platzsparenden Sensorintegration für Fahrerassistenzsystem der nächsten Generation
LED-Scheinwerfermodell mit Multispektral-Combinern zur koaxialen Zusammenführung von optischem Licht, Lidar- (rot) sowie Radarstrahlung (grün) zur platzsparenden Sensorintegration für Fahrerassistenzsystem der nächsten Generation
3D-Visualisierung der multispektralen Scheinwerferoptik
3D-Visualisierung der multispektralen Scheinwerferoptik
3D-Visualisierung der multispektralen Scheinwerferoptik

Um Sensoren und LED-Scheinwerfer in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen, bedarf es einer besonderen Technik: Ein speziell beschichteter Spiegel, auch Interferenzfilter genannt, lässt das sichtbare Scheinwerferlicht mit einer Wellenlänge von 400 bis 750 Nanometern gerade durch. Die infraroten Lidar-Strahlen mit einer Wellenlänge von 860 bis 1550 Nanometern werden jedoch über die Spiegelfläche abgelenkt – vergleichbar mit einem Periskop. Das aktuelle Forschungsprojekt ist auf Lidar-Systeme, also Infrarottechnik optimiert, künftig soll der Spiegel weiter angepasst werden, um auch Radarstrahlen gezielt ablenken zu können.

Radar durchdringt Nebel, Lidar unterscheidet Objekte

Die Systeme unterscheiden sich vor allem in ihren Fähigkeiten: Während die elektromagnetischen Radarstrahlen auch dichten Nebel durchdringen und hohe Reichweiten erzielen, so bietet das infrarotbasierte Lidarsystem durch eine Unterscheidung von Wärmestrahlung auch die Möglichkeit, Menschen, Tiere und sich bewegende Objekte sicherer zu unterscheiden. Daher arbeiten die Forscher des Fraunhofer-Instituts daran, beide Systeme zu kombinieren und gemeinsam in Scheinwerfern der nächsten Generation unterzubringen. Mit der Technologie werden die Möglichkeiten der Sensorintegration für Fahrerassistenzsysteme deutlich erweitert. Kleinere Lichtmodule, kompaktere Lidar-Sensoren und integrierte Radarsensoren erlauben die Umsetzung von Multisensorkonzepten, insbesondere für das autonome Fahren bei steigenden Designanforderungen und begrenztem Bauraum. Auf diese Weise können autonome Systeme künftig nicht nur einen Menschen erkennen, sondern zudem seine Geschwindigkeit, seine Entfernung und den Winkel analysieren, in dem er zum Auto steht.

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