Mit LIDAR große Distanzen zuverlässig messen

Das vollständig autonome Fahren gilt noch immer als wichtige Zukunftstechnologie, deren flächendeckender Einsatz sich jedoch verzögert. Ein Grund dafür liegt in der benötigten enorm hohen Zuverlässigkeit der Überwachungssensorik. Um den Verkehrsraum vor Fahrzeugen zu kontrollieren, finden in gängigen PKWs meist Radar-Sensoren und Stereo-Kameras Verwendung, bei denen jedoch laterale Auflösung bzw. Reichweite nicht hinreichend sind für das autonome Fahren.

Stand der Technik

Deshalb kam in den vergangenen Jahren das Lidar-Verfahren (Light Detection and Ranging) verstärkt zum Einsatz, das auf der Analyse der Reflexion von Lasersignalen basiert. Das derzeit führende Technologieprinzip mit rotierenden Prismen ist aufgrund der Lagertechnik jedoch teuer. Alternative Konzepte mit Mikrospiegeln haben Probleme mit großen Distanzen, da die Empfangsapertur für das rückgestreute Licht zu klein ist. Auch eine Erhöhung der Laser-Sendeleistung ist schwierig, da die Sicherheit des menschlichen Auges nicht gefährdet werden darf.

Technologie

Soll die Laserstärke im sicheren Bereich bleiben, kann für mehr Reichweite die Empfangsoptik vergrößert werden. Dies zieht aber eine Vergrößerung der Detektorfläche nach sich. Das wiederum bedeutet: höhere Kosten für die Detektionseinheit. Forschenden des Instituts für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) des KIT ist es gelungen, diesen Zusammenhang aufzubrechen. Ihr neues Technologieprinzip nutzt statt einer großen Linse mehrere Linsenraster, die sich mithilfe eines Piezo-Aktors gegeneinander im Mikrometerbereich verschieben lassen. Diese Linsenraster können vergrößert werden, ohne die Detektorfläche zu vergrößern.

Vorteile

Dabei lässt sich der Verschiebevektor so verändern, dass das System passend für Empfangsstrahlen in bestimmten Winkeln eingestellt werden kann. Diese Empfangsstrahlen können dann punktgenau auf einen kosteneffizienten Detektor mit kleiner Fläche fokussiert werden. Das Linsenraster ist als Kunststoff-Spritzgussteil ein günstiges Bauteil. In Verbindung mit piezo-elektrischen Aktoren lässt sich so ein sehr leichtes, aber steifes System realisieren, das unempfindlich gegenüber Vibrationen ist und zuverlässig auch große Distanzen vermisst.

Optionen für Unternehmen

Unternehmen erreichen mit dieser Technologie ein reichweitenstarkes, sicheres Lidar-System – ganz ohne Vergrößerung der Laserleistung oder des Empfangschips. Es kann der entscheidende Schritt sein, um autonome Fahrsysteme endlich zur Serienreife zu bringen. Das KIT sucht Partner für den Einsatz des Systems.