Kameras und Sensoren sind für die Orientierung autonom fahrender Autos unerlässlich, sie sind die Augen und Ohren der Fahrzeuge. Jedes dieser künstlichen Sinnesorgane benötigt Bauraum und erhöht zudem das Gewicht eines Autos. Lidar-Systeme sind für die Orientierung der Autos im Straßenverkehr aktueller Stand der Technik.
Der Begriff Lidar steht für „Light Detection und Ranging“. Durch Lasersignale, die ausgesendet und reflektiert werden, lassen sich Entfernungen messen. Damit kann die Software das eigene Fahrzeug in der Umgebung verorten und Fahrmanöver einleiten.
Lidar-Systeme nutzen Spiegel, die sich um eine Achse drehen und dabei die Laser-Reflexionen weitergeben. Ein relativ hohes Gewicht und viel Bauraum sind die Konsequenz, außerdem sind die Spiegel anfällig für Erschütterungen. Abhilfe können Festkörper-Lidar-Systeme (Solid State Lidar) schaffen, die aber – salopp ausgedrückt – kurzsichtig sind.
Kompakte Technik
Ein Forscherteam am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) in Dresden zeigt eine kompaktere Möglichkeit. Die dort entwickelten Mikroscannerspiegel (MEMS-Scanner) sind deutlich kleiner als herkömmliche Lidar-Systeme. Ein Mikrospiegelmodul scannt das Umfeld, indem der Spiegel das Licht eines Lasers in zwei Dimensionen verteilt. Ein Detektor erkennt zudem die Lichtreflexion eines Objektes, zum Beispiel von einem anderen Auto oder einem Gebäude.
„Das Besondere ist, dass die von uns entwickelten MEMS-Spiegel ihre Umgebung sicher in allen Reichweiten erfassen. Zudem sind sie so leicht und integrierbar, dass sie trotz ihrer Beweglichkeit durch Vibrationen im Automobil nicht beeinflusst werden und so ihre Umgebung ohne Messunschärfen detektieren“, erklärt Dr. Grahmann, Forscher am Fraunhofer IPMS. „Damit erfüllen Scannerspiegeldesigns des IPMS sowohl über mechanische Beweglichkeit als auch die Stabilität eines Solid State Lidar. Auf diese Weise kann autonomes Fahren sicher umgesetzt werden.“ Da der vom IPMS entwickelte MEMS-Scanner aus einkristallinem Silizium hergestellt wird, ist er zudem äußerst robust, schockstabil und ermüdungsfrei.„
Auf der Productronica (12.-15. November 2019), einer Messe für Elektronikentwicklung in München, stellt das Fraunhofer IPMS die neue Technologie erstmals vor.
Fazit
Der Weg zum selbstfahrenden Auto ist noch weit. Neue Technologien, die das autonome Fahren sicherer machen und gleichzeitig möglichst leicht und klein sind, helfen bei der Entwicklung zukünftiger Mobilitätskonzepte. Auch bei teilautonomen Autos oder für Fahrassistenten werden entsprechende Sensoren und Kameras zum Einsatz kommen.
