Sensorik im Fahrzeuginnenraum für Sicherheit und Situationserkennung
Ermöglichung von Fahrerüberwachung, Gestenerkennung und Insassenerkennung durch Infrarot-LEDs und VCSEL-basierte Sensortechnologien
Fahrerüberwachungssysteme (DMS)
Fahrerüberwachungssysteme (DMS) setzen sich rasch durch, um die Verkehrssicherheit zu gewährleisten und das Fahrerlebnis zu verbessern. Zwei Megatrends im Bereich Mobilität – Sicherheit und autonomes Fahren – werden von Aufsichtsbehörden wie der Europäischen Union und der US-amerikanischen National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) gefördert, die von Automobilherstellern den Einbau von Fahrerüberwachungssystemen verlangen. Seit 2023 hat das European New Car Assessment Programme (Euro NCAP) direkte DMS zu einer zentralen Voraussetzung für das Erreichen einer 5-Sterne-Sicherheitsbewertung gemacht. Zu den bewerteten Schlüsselfunktionen gehören die Erkennung von Müdigkeit beim Fahrer sowie eine verminderte Aufmerksamkeit des Fahrers.
Abgesehen von den sicherheitssteigernden Aspekten können Fahrerüberwachungssysteme auch komfortbezogene Funktionen wie die Identifizierung und Authentifizierung des Fahrers unterstützen oder Augmented-Reality-Head-up-Displays für ein besseres Fahrerlebnis anpassen. Auch die Erkennung, ob sich die Hände des Fahrers am Lenkrad befinden, gewinnt mit der zunehmenden Verbreitung von automatisierten Fahrfunktionen der Stufe L2+ immer mehr an Bedeutung.
Die Infrarotbeleuchtung spielt eine zentrale Rolle bei der Realisierung kamerabasierter Fahrerüberwachungssysteme. Mit der Einführung der OSLON Black IR:6 C-Serie erweitert ams OSRAM sein Infrarot-Portfolio für die Automobilindustrie um leistungsstarke 940-nm-IR-LEDs, die auf Chip-Ebene ein reduziertes rotes Leuchten aufweisen. Dies unterstützt eine zuverlässige Fahrerüberwachung bei schlechten Lichtverhältnissen und in der Nacht und gewährleistet gleichzeitig eine hohe Akzeptanz bei den Fahrzeuginsassen.
Systeme zur Überwachung des Fahrzeuginnenraums und der Insassen (IMS/OMS)
Angesichts der bevorstehenden Sicherheitsstandards für Insassen und der zunehmenden Fahrzeugautonomie werden Innenraumüberwachungssysteme auch geschätzt, weil sie ein differenziertes Verständnis der Situation im Fahrzeuginnenraum ermöglichen. Insbesondere Funktionen zur Insassenüberwachung und zur Erkennung der Anwesenheit von Kindern sind in der NCAP-Roadmap enthalten: Diese dienen als Sicherheitsgurt-Erinnerung, zur aktivierung adaptiver Airbags oder dazu, Eltern darauf hinzuweisen, dass Kinder in geparkten Fahrzeugen zurückgelassen wurden. Ergänzt
werden diese sicherheitsrelevanten Funktionen durch Anwendungsfälle im Bereich Komfort und Interaktion im Innenraum, was zu einer Nachfrage nach kamerabasierten Systemen mit großem Sichtfeld geführt hat, die entlang der Innenraumachse des Fahrzeugs positioniert sind. In einigen Fällen integrieren diese Systeme auch Funktionen zur Fahrerüberwachung, was multifunktionale Sensorarchitekturen im Innenraum ermöglicht und den Weg für fortschrittlichere Innenraumintelligenz ebnet.
Eine zuverlässige und unauffällige Infrarotbeleuchtung ist ein entscheidender Faktor für diese Systeme. Die Infrarotlichtquellen von ams OSRAM sind so konzipiert, dass sie eine robuste Überwachung des Innenraums und der Insassen gewährleisten und dabei für Fahrer und Beifahrer nahezu unmerklich bleiben, insbesondere im Nachtbetrieb.
Gesture sensing
Gesture Sensing can be separated into two categories. In complex gesture sensing systems, the exact hand pose and even positions of single fingers are detected. So called simple gesture sensing systems allow the detection of a hand approaching a smart surface or display, or simple hand movement like upside down or left to right movements.
Systemarchitekturen
Zur Realisierung von Sensorsystemen im Fahrzeuginnenraum kommen verschiedene Systemarchitekturen zum Einsatz: von 2D-NIR-Bildgebungssystemen, die den NCAP- und gesetzlichen Anforderungen entsprechen, bis hin zu fortschrittlicheren 3D-fähigen Konzepten wie Active Stereo Vision (ASV), Structured Light (SL) und Indirect Time of Flight (iToF).
Die gängigsten Sensorsysteme im Fahrzeuginnenraum werden mit 2D-NIR-Bildkameras realisiert und nutzen IR-LEDs als Strahler.
Auch 3D-Sensorsysteme verwenden Flutbeleuchtung, allerdings unter anderen Rahmenbedingungen. Während ASV ähnliche Anforderungen an die IR-Beleuchtung stellt wie die 2D-Bildgebung, benötigen SL-basierte Systeme einen zusätzlichen Punktmusterprojektor zur Tiefenerfassung, der am besten mit VCSEL-basierten Beleuchtungsmodulen realisiert wird. Die iToF-Systeme hingegen profitieren in hohem Maße von den schnellen Anstiegs- und Abfallzeiten der VCSELs, die für robuste und hochauflösende iToF-Systeme erforderlich sind.
Die meisten Sensorsysteme im Fahrzeuginnenraum arbeiten heute bei einer Wellenlänge von 940 nm. Die Wahl der Beleuchtungstechnologie, des Lichtwegdesigns und der Wellenlänge erfordert sorgfältige Abwägung – und genau hier bietet ams OSRAM dank seiner umfassenden Expertise im Systemdesign mit beiden Technologien und Wellenlängen Designunterstützung in enger Partnerschaft mit den Kunden.
Das Angebot von ams OSRAM
ams OSRAM bietet ein umfangreiches Sortiment an Beleuchtungs- und Sensorlösungen, wie beispielsweise die IR-LED-Familien OSLON Black und SYNIOS, die im Bereich der IR-Beleuchtung marktführend sind, oder TARA2000-AUT-SAFE, dem ersten AECQ-102-zertifizierten VCSEL-Modul-Flutlichtstrahler auf dem Markt mit einer Verriegelungsfunktion zur Gewährleistung der Augensicherheit, der seit dem 2. Quartal 2021 für viele Kunden in Serienproduktion ist. Der kapazitive Sensor AS8579 von ams OSRAM nutzt eine neuartige Technik für ein ausfallsicheres Design zur Erkennung der Handhaltung. Er ermöglicht den Einbau in die branchenweit erste vollständig zuverlässige Lösung zur Erkennung der Handhaltung am Lenkrad und bietet Automobilherstellern den einfachsten Weg zur Einhaltung der UN-Regelung 79. Fotodioden und LEDs können zur einfachen Gestenerkennung eingesetzt werden.
Ausgewählte Produkte
ams TARA2000-AUT-SAFE for In-Cabin Sensing
ams TARA2000-AUT - Automotive Flood Illuminator
OSRAM OSLON™ Black, SFH 4728BS A01
OSRAM OSLON™ Black, SFH 47278BS A01