Werden hochauflösendes Radar und Lidar die Autos von morgen sicherer machen?

Da ist ein Problem mit einem der Sicherheitssysteme im 2018 Nissan Sentra: Es funktioniert nicht.

Lassen Sie mich klarstellen: Es gibt eine Problem mit einem der Sicherheitssysteme in vielen neuen Nissans, einschließlich Sentras, Altimas, Muranos und Pathfinders, und in vielen Autos anderer großer Marken, die heute auf der Straße sind, und es unterstreicht ein grundlegendes Problem mit Moderne Mobilität: Da Autos zunehmend auf Technologien wie Radar, Lidar und Kameras angewiesen sind, werden die Einschränkungen dieser bestehenden Systeme immer größer offensichtlich.

„Kfz-Radarsysteme sind kurzsichtig“, heißt es in der Fachzeitschrift Mikrowellen und HF schrieb kürzlich. „Ihnen fehlt die Auflösung, um Objekte in der Nähe des Fahrzeugs zu unterscheiden, während weggeworfene Getränkedosen und andere Metallgegenstände Fehlalarme auslösen können, die das Unfallrisiko erhöhen. Außerdem fällt es ihnen schwer, Informationen für das Fahren auf der Autobahn schnell genug zu verarbeiten.“

Das scheint ideal für ein entscheidendes Sicherheitsmerkmal zu sein, oder? Kaum.

Wir sprechen speziell über das Frontkollisionswarnsystem im Sentra 2018 und die Reihe von Fahrerassistenzfunktionen, die den Fahrer schützen; Nissan nennt es ein Safety Shield, und gab im Mai bekannt, dass sechs Modelle – insgesamt rund 1.000.000 Nissans – serienmäßig über eine automatische Notbremsung verfügen werden. AEB verlässt sich auf das Radar im Frontgrill, um Hindernisse vor dem Auto zu erkennen, vor möglichen Kollisionen zu warnen und auf die Bremse zu treten, wenn der Fahrer dies nicht kann. Schade es funktioniert nicht richtig. Ein Problem mit dem von Bosch gebauten Radarmodul führt dazu, dass einige Sensoren während der Fahrt immer wieder deaktiviert werden, wobei ein lauter Piepton und zwei orangefarbene Warnsignale auf der Instrumentenkonsole zu hören sind.

Andere Augen für heutige Fahrzeuge, darunter Videokameras und Lidar, bringen ihre eigenen Probleme mit sich. Das Problem der Sensoren ist bei allen Modellen und in der gesamten Automobilindustrie allgegenwärtig – und neue Technologien könnten die Lösung sein.

Hier kommt „hochauflösendes Radar“

Videokameras sind zweidimensional, können die Tiefe nicht erkennen – und sind daher nicht wirklich nützlich, wenn es darum geht, einen Fußgänger auf dem Zebrastreifen vor Ihnen zu erkennen. Hier kommt Radar ins Spiel und seine Fähigkeiten zur dreidimensionalen Kartierung. Hier ist die Sache: Radar hat sich seit Jahrzehnten nicht wirklich verändert. Kennen Sie das schwungvolle, klingelnde Ding, das Flughafentürme benutzen? Ja, Radar. Und Experten sind sich uneinig, ob es den Präzisionsanforderungen von Autos genügt.

„Für die heutigen Sicherheitsrichtlinien … ist Radar absolut ausreichend“, sagte Kamal Khouri, VP of Advanced Driver Assistance Systems bei NXP Semiconductors, gegenüber Digital Trends. „Obwohl Radar möglicherweise nicht in der Lage ist, ein erkanntes Objekt zu klassifizieren, ist es in der Lage, Objekte aus großer Entfernung zu erkennen und deren Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit zu bestimmen. Das kann eine Kamera nicht leisten.“

NXP ist weltweit führend bei Radarsystemen für Kraftfahrzeuge, aber selbst Khouri ist bereit, die Mängel des Radars anzuerkennen. In einem Interview mit dem Connected Car Magazine stellte er fest: „Die Schwäche des heutigen Automobilradars liegt in seiner Auflösung und seiner Fähigkeit, Objekte eindeutig zu identifizieren und zu klassifizieren.“ Ein heutiges Radarsystem kann Ihnen sagen, dass ein Objekt vorhanden ist, kann Ihnen aber nicht sagen, um welches Objekt es sich handelt.“

Aber wie zuvor Musik und Fernsehen wird auch Radar dank einer neuen Generation von Start-ups, die möglicherweise die Antwort auf ein Problem haben, von dem Sie nicht einmal wussten, dass Ihr Auto es hat, hochauflösender. Betreten Sie hochauflösendes Radar. Aber was genau ist das?

Laut Roger Keen, Radar-Segmentmanager bei NXP, bedeutet hochauflösendes Radar Verbesserungen bei einer Reihe von Schlüsselattributen: Reichweite, Doppler und Azimut bzw. Winkel.

„Lassen Sie uns kurz einen Blick auf die Winkelauflösung werfen“, sagte Keen gegenüber Digital Trends. „Bei autonomen Fahrzeugen ist die Verbesserung der Winkelauflösung am deutlichsten, da sie nicht nur Radarsystemen dies ermöglicht Sie ermöglicht es Radarsystemen, zwei Objekte in derselben Entfernung zu unterscheiden, aber sie ermöglicht es Radarsystemen auch, einen Fußgänger von einem leichten Fahrzeug zu unterscheiden großer LKW. Dies ist offensichtlich sehr wichtig bei der Entwicklung von Sensorsystemen für autonome Fahrzeuge von morgen.“

Aus diesem Grund arbeitet NXP an eigenen hochauflösenden Chips. Auf der CES 2018 kündigte das Unternehmen dies an MR3003 Radar-Transceiver, ein hochauflösendes Teil, das speziell für Automobilanwendungen entwickelt wurde. Aber eine ganze Reihe von Start-ups wollen den etablierten Giganten im Rennen um hochauflösende Bilder herausfordern.

Es gibt eine Firma namens Uhnder das zusammen mit Teilelieferant Magna haben baute ein hochauflösendes Radar, Zum Beispiel. Es heißt ICON RADAR und „hilft dabei, die Lücke zwischen Level 3 und Level 5 zu schließen, um ein völlig zuverlässiges autonomes Fahren zu erreichen“, schreiben die Unternehmen.

Dann gibt es Geisterwelle, was das Radar revolutioniert – das erkennt man daran, dass es sich um den Titel der Homepage des Unternehmens handelt, also muss es wahr sein (das ist Sarkasmus, falls Sie sich nicht sicher sind). Und Oculii, das Festkörper-HD-Radar herstellt, das auf fortschrittlicher Signalverarbeitung und einer schwindelerregenden Reihe von Schlagworten basiert, um... nun, Sie haben die Idee verstanden.

Digital Trends wandte sich an mehrere dieser geheimnisvollen Startups, aber keines wollte sich an dieser Geschichte beteiligen – vielleicht ein Versuch, „Geschäftsgeheimnisse“ zu schützen. Es kann auch ein Signal dafür sein, dass HD-Radar immer noch nur eine Idee in einem Ordner auf dem Schreibtisch eines Marketingmitarbeiters ist. Aber es könnte eine andere Lösung geben.

Kann Lidar das Problem lösen?

Lidar ist wie Radar, aber mit Lichtstrahlen statt Schallwellen, und Systeme für heutige Autos bestehen aus großen rotierenden Eimern, die auf dem Dach sitzen und Tausende von Dollar pro Stück kosten. Ihr Fahrzeug benötigt mehrere, um ein 3D-Bild der Straße vor Ihnen zu zeichnen – aber das scheint doch nicht wirklich eine praktische Lösung zu sein, oder? Deshalb probieren viele Unternehmen neue Dinge aus, insbesondere Solid-State-Geräte, die drastisch schrumpfen und Geld sparen. Aber sind sie besser?

„Keiner von ihnen erreicht mit Sicherheit auch nur annähernd die wichtigsten Leistungsspezifikationen, die tatsächlich erforderlich sind“, sagt Austin Russell, Gründer und CEO von Luminar, erzählte uns Anfang des Sommers. „Wenn Sie einen Solid-State-Lidar für 100 US-Dollar möchten, können Sie sich bei Best Buy einen holen. Es ist ein Golf-Entfernungsmesser. Klar, technisch gesehen hat es eine Reichweite von ein paar hundert Metern – es zeigt an, wie weit die Flagge entfernt ist. Aber gilt das auch für autonome Autos? Absolut nicht."

Russel hat Jahre damit verbracht, ein besseres System zu entwickeln, alternative Chemie zu verwenden und die Physik von Lidar mit einer völlig anderen Lichtwellenlänge neu zu überdenken. Die Herausforderung besteht darin, dass keine Standardkomponenten verfügbar waren. Also hat Luminar sie gebaut. Alle von ihnen.

„Anstatt zu unserer Fabrik in San Jose zu gehen und ein paar Silizium-Fotodioden und 905-Nanometer-Dioden zu besorgen Wir mussten diese 1.550-Nanometer-Laser herstellen, da wir Laser von den gleichen Anbietern hatten, bei denen alle anderen sie kaufen kratzen. Sie wissen schon, entwerfen Sie sie. Wir mussten unser eigenes Spezialmaterial herstellen – Indium-Gallium-Arsenid-Fotodioden, das ist das Material, das man verwenden muss, um das zu sehen Aufgrund der Wellenlänge des Lichts kann man kein Silizium mehr verwenden, das wirklich einfach zu verwenden ist … wir mussten sogar unsere eigenen Chips dafür herstellen System."

Die Chips von Luminar könnten bestehende Lidar-Sensoren verbessern, aber bedeutet das, dass Autohersteller eines Tages die Anzahl der Sensoren reduzieren könnten – insbesondere, wenn Radar, wie wir gesehen haben, vielleicht nicht so gut funktioniert?

Derzeit: Keine Lösung auf dem Radar

Wie ein gesundes Frühstück müssen auch Autos über ein Gleichgewicht verschiedener Sensoren verfügen. Experten sagen, dass Radar weiterhin von entscheidender Bedeutung sein wird – aber Autos werden zunehmend auf Lidar angewiesen sein.

„Man braucht eine Kombination aus Kameras, Radar und Lidar, um ein selbstfahrendes System zu schaffen“, Jada Tapley, VP of Advanced Engineering bei Aptiv, sagte es uns Anfang des Jahres.

„Die Branche nutzt aus gutem Grund drei Sensorsysteme“, sagte Khouri gegenüber Connected Car Mag. „Das liegt daran, dass kein einzelnes System in seiner Fähigkeit, autonomes Fahren oder ADAS-Funktionen (Advanced Driver Assistance Systems) zu ermöglichen, vollständig ist. Alle Systeme – Kamera, LiDAR, Radar – haben ihre eigenen Stärken und Schwächen.“

Und angesichts der bestehenden Schwächen scheint die Technologie ein limitierender Faktor zu sein, sowohl bei Sicherheitssystemen wie AEB als auch bei der Suche nach vollständig autonomen Fahrzeugen. Denken Sie daran, dass die Ingenieure immer noch um eine Lösung ringen – und Sie sollten vielleicht etwas weniger aggressiv vorgehen.

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