14. Oktober 2020 - Redaktion Providentia

Autonome Fahrzeuge: Welche Sensoren zum Einsatz kommen

Die Sensoren im eigenen Fahrzeug sind nur so gut, wie die Umstände dies erlauben. Eine Ergänzung der eigenen durch externe Informationen erhöht die Präzision und Sicherheit. Hier eine Übersicht über Sensoren, die derzeit in Fahrzeugen verbaut sind.

Ultraschall: Einparkhilfe und Totwinkelalarm

Dieser Sensor wird häufig zur Einparkhilfe eingesetzt. Er arbeitet akustisch und verfügt nur über eine geringe Reichweite von höchstens zehn Metern. Außer als Parkhilfe kommt er etwa als Sensor in Totwinkelwarn-Systemen zum Einsatz, die beim Spurwechsel vor Kollisionen mit dem rückwärtigen Verkehr schützen sollen. Auch wenn vergleichsweise wenig leistungsfähig, sind sie günstig und robust. Platziert rund um die Karosserie, werden sie für künftige autonom fahrende Autos unverzichtbar sein.

Kamera: Umfeldüberwachung bei guten Sichtverhältnissen

Die Kamera zählt ebenfalls zu den günstigsten Systemen zur Umfeldüberwachung im Auto, ist aber auf gute Sichtverhältnisse angewiesen. Dunkelheit, Nebel oder starker Regen schränken deren Zuverlässigkeit ein. Obwohl eine Mono-Kamera nur ein zweidimensionales Bild liefert, sind moderne Algorithmen in der Lage, aus den Daten ein dreidimensionales Modell der Umgebung zu errechnen. Das gelingt besonders dann gut, wenn Daten weiterer Sensoren zur Verfügung stehen, etwa von einem Radar. Viele Hersteller setzen jedoch gleich Stereo-Kameras ein, die wie menschliche Augen mehr räumliche Informationen bieten. Genutzt wird der Videosensor vor allem für Notbremssysteme. Eine Bilderkennungssoftware identifiziert dabei etwa kreuzende Fußgänger und Radfahrer, um Kollisionen zu vermeiden. 

Radar: Erfasst Abstände und Geschwindigkeiten – auch bei Nacht

Der elektromagnetische Sensor ist seit einigen Jahren immer häufiger im Fahrzeug zu finden, vor allem in Abstandsregel-Tempomaten (ACC). Die Technik gilt als robust und relativ günstig. Der Radar ermöglicht das Messen von Abständen und Geschwindigkeiten, hat aber Probleme, nichtmetallische Hindernisse wie Menschen zu erkennen. Neben dem günstigen Nahbereichsradar zur Erkennung von Objekten in bis zu 30 Meter Entfernung gibt es teurere Systeme für den Mittel- und Fernbereich mit bis zu 250 Meter Reichweite. Erstere kommen vor allem als Querverkehrswarner bei Ein- und Ausparksensoren zum Einsatz, letztere bei der Abstandsregelung auf der Autobahn oder in Notbremssystemen.

Lidar: Notbremsassistent, der Menschen gut erkennt

Der Sensor sendet einen Lichtstrahl aus und berechnet aus dessen Reflektionszeit die Entfernung zu einem Objekt und ist in der Lage, 3-D-Karten zu erstellen. Die Technik wird heute vor allem bei Notbremsassistenten für die Stadt zur Hinderniserkennung eingesetzt, wo sie zu relativ günstigen Preisen zuverlässige Ergebnisse liefert. Im Vergleich mit einem Radar kann der Lidar vor allem Menschen besser erkennen. 

Laserscanner: 360-Gradabdeckung in hoher Auflösung

Diese Spezialform eines Lidars beobachtet mithilfe eines drehbaren Spiegels das komplette 360-Grad-Umfeld in hoher Auflösung und bis in große Entfernungen. Gerade für das autonome Fahren gilt dieser Sensor als unverzichtbar. Bislang ist die Technik allerdings nur in Prototyp-Fahrzeugen zu finden und entsprechend teuer.

Car-2-X-Technik: In Dialog mit externen Sensorstationen treten

Neben den klassischen Sensoren mit ihrer „Einbahnstraßen-Kommunikation“ wird künftig die Vernetzung mit der Umgebung an Bedeutung gewinnen. Dazu gehören auch Informationen aus externen Infrastrukturen wie Providentia++. Das Auto ist dabei nicht mehr allein auf seine Sinne angewiesen, sondern kann mit der Umgebung in Dialog treten – etwa Informationen aus einem digitalen Zwilling für sich nutzen. Im Gegensatz zur „autonomen Fremdortung“ klassischer Sensoren spricht man von „kooperativer Fremdortung“ – das Hindernis meldet sich aktiv beim Fahrzeug oder gibt Antwort auf eine Anfrage. Mehrere Autos können sich so über ihre Routen abstimmen, oder Passanten können Transponder tragen, die Autos von ihnen fernhalten. 

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