14.09.2016 - 21:53

Laserscanner für Level 3

Während die Politik aktuell die Gesetzentwürfe und eine mögliche Ethikkomission diskutiert, geht die Evolution des autonomen Fahrens ebenfalls weiter. Der Automobiljournalist Christoph M. Schwarzer hat für intellicar.de den Laserscanner als nächsten großen Trend in der Industrie ausgemacht. Demnach soll der Serieneinsatz der Hardware für Level 3 der Automatisierung bereits 2017 anlaufen. Schwarzer wird konkret und sieht einen hochpreisige Audi als Firstmover.

Der Serieneinsatz der neuen Hardware beginnt 2017

Endlich loslassen können. Ohne Angst. Das wird – bezogen auf das Lenkrad im Auto – mit der nächsten Stufe der Fahrautomatisierung Wirklichkeit sein. Level 3 heißt das im internationalen Fachjargon, und in Deutschland nennt sich das hochautomatisiert: Der Fahrer gibt „für einen gewissen Zeitraum und eine spezifische Situation“, wie es bei der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) formuliert wird, die Verantwortung an die Elektronik ab. Anders als bisher muss er die Systeme nicht permanent überwachen. Noch ist das Gesetz nicht verabschiedet, dass diesen qualitativen Unterschied erlaubt. Aber es ist in der Mache und soll spätestens 2018 in Kraft sein. Und damit es auch im Auto klappt, kommt neben Radar, Kamera(s) und Ultraschallsensoren sehr wahrscheinlich eine weitere Hardware zum Einsatz: Der Laserscanner.

Audi zum Beispiel testet Laserscanner bereits unter schwersten Bedingungen in Skandinavien:

Schließlich ist ein Laserscanner ein optisches Gerät, und darum braucht es freie Sicht – sogar eine Heizung könnte im Serienprodukt zum Einsatz kommen.

Den Fahrschlauch erkennen

Die Frage ist aber nicht, wie die Schwächen dieser neuen Hardware überwunden werden können, sondern welchen Nutzen sie erbringt. Und der liegt in der präzisen Identifikation von Konturen (Randbebauung der Fahrbahn) und Hindernissen (andere Verkehrsteilnehmer). Aus den Daten errechnet die Software den Weg, der frei ist, oder wie es bei der Firma Ibeo in Hamburg heißt: Den Fahrschlauch, in dem sich das Auto gefahrlos bewegen kann.

Das ist ein elementarer Vorgang für alle Stufen der Fahrautomatisierung. Ein Laserscanner ermöglicht etwa das Wiederanfahren nach dem Anhalten im Stop&Go-Verkehr. Bis jetzt muss dazu ein Impuls über Gaspedal oder Tempomat-Hebel gegeben werden. Einzige Ausnahme: Teslas Autopilot mit den bekannten Risiken.

Zurück zu Ibeo, der Hard- und Softwareschmiede in Deutschlands zweitgrößter Stadt Hamburg: ZF hat sich im August zu 40 Prozent bei Ibeo eingekauft. Ibeo hat ein fertiges Produkt entwickelt, dass bald über den Zulieferergiganten Valeo verkauft wird. Die Eckdaten von „ScaLa“: 145 Grad Sichtfeld, 40 Millisekunden Updaterate, 510 Gramm Gewicht bei Außenmaßen von 108 mal 100 mal 60 Millimeter.

Konturenscharfes Bild durch Time-of-Flight-Messung

Das Grundprinzip eines Laserscanners ist die Time-of-Flight-Messung: Lichtgeschwindigkeit ist konstant. Der Scanner sendet einen Puls aus, der von Objekten reflektiert wird. Aus der Zeit, die der Puls braucht, um zum Startpunkt zurückzukommen, lässt sich die Entfernung errechnen. Das Ergebnis ist ein vorerst zwei- und auf Sicht dreidimensionales Bild.

Mit den unförmigen Drehdingern (Velodyne), die anfangs auf den Google-Autos zu sehen waren und die pro Stück fast 100.000 US-Dollar gekostet haben, hat ein kommendes Serienprodukt aber nichts zu tun. Laserscanner, siehe ScaLa von Ibeo, sind klein. Zu Beginn werden sie nur nach vorne messen, und zwar in Ergänzung des Radars. Das Zusammenführen unterschiedlicher Hardware wie Radar und Laserscanner nennt Ibeo Fusionssystem, und hierbei kommt es wie so oft auf die Qualität der Softwareentwicklung an. 30 der 50 Mitarbeiter bei Ibeo kümmern sich nur darum. Es lebe der Algorithmus.

In der Autoindustrie ist es üblich, tiefgehende fachliche Aufgaben an Forschungspartner zu übergeben. Am Ende aber will der Käufer einfach in den Verkaufsraum gehen und ein Fahrzeug mitnehmen. Rupert Stadler, Vorstandsvorsitzender von Audi, redet bereits von Level 4 (deutsche Bezeichnung: Vollautomatisierung) ab dem Jahr 2020 und das in einem Batterie-elektrischen Typ A9 e-tron.  Es ist eine plausible Spekulation, dass Level 3 schon 2017 in einem hochpreisigen Audi mit Verbrennungsmotor angekündigt wird.

Fusionssysteme mit teilweiser Redundanz

Aus Herstellersicht birgt Level 3 die Gefahr der Produkthaftung – ein Laserscanner ist in Zusammenarbeit mit einem Radar teilweise redundant, aber genau diese doppelte Sicherheit ist notwendig, um auf der Autobahn (hier geht es los mit der Hochautomatisierung) verlässlich zu sein. Der Laserscanner ist perfekt für das Erkennen des freien Fahrschlauchs und eventueller Hindernisse; der Radar kann bei hohen Geschwindigkeiten Abstände sehr gut messen.

Wie überzeugt Ibeo in Hamburg von der Technik ist, will man ab 2017 im Harz unter Beweis stellen: Auf einer 32 Kilometer langen Strecke durch das Mittelgebirge mit den vielen Kurven, brüchigen Fahrbahnen und etlichen Touristen soll ein Auto autonom fahren. Auf Level 5 also, dem Fernziel. Dabei verzichtet Ibeo auf das Fusionssystem aus Radar, Kameras und Ultraschallsensoren und setzt allein auf Laserscanner. Einfach nur um zu zeigen, wie es geht.

Kommt zu den gesammelten Daten aus dem Realverkehr – egal aus welcher Hardware diese erhoben werden – nun noch die Echtzeitkarte vom Dienst HERE, ist klar, dass die Skeptiker zurückrudern müssen: Die pessimistische Idee, autonomes Fahren werde niemals funktionieren, ist Unsinn. Sie wird schneller von der Wirklichkeit kassiert werden, als manch analoger Fahrer sich das vorstellen kann.

Autor: Christoph M. Schwarzer

Autor: jst

– PODCAST –

Wir starten mit einer neuen Staffel unseres Podcasts und freuen uns über unseren Partner Bosch Service Solutions GmbH. Für den Auftakt dieser Staffel, die 10 Folgen umfassen wird, sprechen dann auch direkt mit Arne Schönfeld. Er ist Head of Sales & Marketing für die DACH-Region bei Bosch Service Solutions. Was müssen die Services rund um die Mobilität leisten und welche Rolle spielt dabei ein Restaurant samt passendem Blumenstrauß? Das beantwortet Arne Schönfeld in der aktuellen Podcast-Folge.
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