Auf dem Weg zum Autonomen Fahren spielen optische Lasersysteme zur Umgebungserfassung eine zentrale Rolle. Besonders herausfordernd und attraktiv für OSRAM: solche mit langer Reichweite.
Die Vision vom Autonomen Fahren nimmt weiter Gestalt an. Doch bis wir uns überall in unseren Fahrzeugen zurücklehnen und Zeitung lesen können, wird noch Zeit vergehen. „Roboterautos, die Passagiere vollautonom von A nach B bringen, wird es in näherer Zukunft vor allem auf festen Strecken geben“, ist Gunnar Moos, Leiter des Bereichs Autonomes Fahren bei OSRAM, überzeugt. „Zum Beispiel Robotaxis, die Fahrgäste zum Flughafen shuttlen.“
Für den Großteil des Verkehrs ist diese Zukunftsvision aber noch weiter entfernt. „Wir werden zunächst teilautonome Assistenzsysteme sehen, die etwa bei Autobahnfahrten zugeschaltet werden“, sagt Moos. „Wir sprechen hier von Stufe drei des Autonomen Fahrens: Der Fahrer darf die Verantwortung an hochautomatisierte Systeme abgeben, muss aber innerhalb weniger Sekunden wieder übernehmen können – etwa in einem Baustellenbereich.“
Genau für diese Anwendungen entwickeln Moos und seine Kollegen in Berlin und München derzeit ein hochauflösendes LiDAR-Modul. Hinter LiDAR verbirgt sich „Light Detection and Ranging“, ein optisches Messsystem, um Objekte zu erfassen. Dabei erzeugt das LiDAR-Gerät kurze Laserpulse, die vom Objekt reflektiert werden. Ein Sensor misst die Laufzeit und die Richtung jedes Impulses. So kann das Gerät mithilfe der Lichtgeschwindigkeit den Abstand zwischen sich und dem Objekt genau berechnen.
Tüte oder Kind?
Gegenüber Radarsensoren haben LiDAR-Systeme den Vorteil, dass sie auch auf lange Distanz eine hohe Auflösung ermöglichen. Moderne Systeme leisten Zehntausende Datenpunkte. Die Fähigkeit dreidimensional zu „sehen“ und den Abstand zu Objekten direkt zu messen, ist auch eine entscheidende Stärke im Vergleich zu hochauflösenden Kamerasystemen. So erkennt LiDAR-Technik etwa den Unterschied zwischen einem Schatten und einem räumlichen Objekt. Und sie hat im Gegensatz zu Kameras keine Probleme bei Gegenlicht.
Dennoch ist Moos überzeugt, dass gerade in der Kombination der drei Systeme die Zukunft des Autonomen Fahrens liegt. „LiDAR-Systeme werden oft als ein Konkurrenzprodukt zu Kamera- oder Radarsystemen gesehen. Fakt ist: Sie ergänzen sich. Die spannende Frage ist, wie die Daten der verschiedenen Systeme zusammengeführt werden.“ Sensorfusion heißt das im technischen Jargon. Sie wird es autonomen Fahrzeugen erlauben, selbst in 200 Metern Entfernung eine Person sicher zu erkennen. Oder auch, ob es sich bei dem Objekt, das die Fahrbahn kreuzt, um eine Tüte oder ein Kind handelt.
Aus groß mach klein
Ob und wann LiDAR für den Massenmarkt zum Einsatz kommt, hängt jedoch stark von den Kosten ab. Noch sind die in Konzeptautos verbauten Modelle zu groß und teuer. „Die innovative Leistung besteht darin, die Module so klein und so kostengünstig zu gestalten, dass sie kompatibel für den Massenmarkt werden“, so Moos. „Mit unserer Industrialisierungs- und Automobilerfahrung sehen wir uns hier klar im Vorteil.“ Denn nicht nur die Technologie ist anspruchsvoll. Die Automobilbranche stellt sehr hohe Anforderungen an Robustheit und Qualität. „Eine Robotaxi-Flotte kann regelmäßig gewartet und kalibriert werden. Bei privaten Serienfahrzeugen müssen die Systeme hingegen auch nach Jahren noch einwandfrei funktionieren. Das sicherzustellen, kann nicht jeder.“
Und so konzentriert sich OSRAM auf das technisch anspruchsvolle sowie wirtschaftlich attraktive LiDAR-Segment für den Massenmarkt. Bauen kann es dabei auf die breite Expertise im eigenen Haus. Diese umfasst zuvorderst die hochwertigen Infrarot-Laseremitter, welche OSRAMs Halbleitersparte Opto Semiconductors für ein breites Spektrum an Distanzen und Anwendungen anbietet. Sie sind in puncto Leistung, Genauigkeit und Qualität weltweit führend. Zehn Millionen Chips sind bereits im Einsatz – ohne einen einzigen Defekt. Hinzu kommen die Expertise bei Strahlführung, Steuerelektronik und Detektordesign. Sowie die Signalverarbeitung aus der Beteiligung am kanadischen LiDAR-Spezialisten LeddarTech.
Die Bedenken der Bevölkerung
„Derart komplexe Technologien lassen sich nur in enger Zusammenarbeit mit den Kunden spezifizieren und entwickeln“, so Moos. „Gespräche mit Scheinwerfer- und Fahrzeugherstellern laufen bereits. Einen Prototyp des LiDAR-Moduls werden wir Anfang des Jahres auf der Messe CES in Las Vegas vorstellen.“
Und wenn sich künftig doch eine andere Technologie für das Autonome Fahren durchsetzen sollte? „LiDAR hat viele technische Argumente auf seiner Seite. In puncto Sicherheit kommt ein strategisches hinzu: Es bildet mit Kamera und Radar ein redundantes System, und kann so die Daten dazu liefern Autonomes Fahren sicherer zu machen. Und das kann entscheidend sein für den Erfolg selbstfahrender Fahrzeuge. So zeigt eine Studie in Deutschland: Die Bevölkerung freut sich zwar auf selbstfahrende Fahrzeuge, mehr als 70 Prozent der Befragten haben jedoch Bedenken hinsichtlich der Sicherheit. Daher bin ich überzeugt: Mit verlässlichen, hochwertigen LiDAR-Modulen werden wir auf lange Sicht erfolgreich sein.“