Hochauflösende Radarsensoren können den Spurwechsel noch sicherer machen. Ihr Einsatz wird auch in den aktuellsten NCAP-Standards geregelt.

Hochauflösende Radarsensoren können den Spurwechsel noch sicherer machen. Ihr Einsatz wird auch in den aktuellsten NCAP-Standards geregelt. (Bild: AdobeStock 312737093, Song_about_summer)

Die NCAP-Standards – also die New Car Assessment Programme; Sicherheitsbewertung von Autos durch eine amerikanische Verbraucherschutz-Organisation – unterscheiden sich von Region zu Region. In den USA untersteht das NCAP der National Highway and Traffic Safety Administration (NHTSA), während es sich beim Global NCAP um eine zentralisierte Organisation handelt. Dennoch verfolgen alle Organisationen ein gemeinsames Ziel, nämlich die Festlegung von Standards, die die Autos selbst sowie das Autofahren sicherer machen sollen. Hierzu vergeben diese Einrichtungen Bewertungen in Form von null bis fünf Sternen, mit deren Hilfe die Verbraucher fundierte Entscheidungen beim Kauf neuer Autos fällen können.

In vielen Fällen war Euro NCAP die erste Organisation, die neue Standards einführte und damit die Messlatte für die weltweite Automobilindustrie höher legte. Das jüngste Regelwerk mit der Nummer 79 legt die minimale Distanz und die Arbeitsgeschwindigkeit von Radarsystemen für Totwinkelerkennung und die Spurwechsel-Assistenz fest.

Radarsysteme im Euro NCAP

Für Radarsysteme hilft Abschnitt 5.6.4.8 („Minimum distance and minimum operation speed“) beim Ermitteln der minimalen Geschwindigkeit Vsmin, bis zu der eine ACSF (Automatically Commanded Steering Function) der Kategorie C einen Spurwechsel vornehmen kann, zusammen mit einer Mindestdistanz Srear, die das Radarsystem unterstützen kann.

Anders ausgedrückt lässt sich mit dieser Vorschrift ermitteln, bis zu welcher Distanz der Radarsensor bei einer ACSF der Kategorie C, die einen Spurwechsel durchführt, bei einer Mindestgeschwindigkeit von 20 km/h Hindernisse detektieren muss.

Spurwechsel sicherer machen

Sicher ist ein Spurwechsel-Manöver dann, wenn ein herannahendes Fahrzeug genügend Zeit zum Reagieren (d. h. zum Verzögern) hat, damit zu allen Zeiten eine sichere Distanz zwischen beiden Fahrzeugen gewahrt bleibt. Im Einzelnen stuft das Regelwerk R69 in Abschnitt 5.6.4.7 einen potenziellen Spurwechsel durch das eigene Fahrzeug dann als kritisch ein, wenn das Fahrzeug, das sich in der anvisierten Fahrspur nähert, 0,4 Sekunden nach Beginn des Spurwechsel-Manöver mit mehr als 3 m/s² verzögern müsste, um sicherzustellen, dass die Distanz zwischen beiden Fahrzeugen niemals geringer wird als die Strecke, die das eigene Fahrzeug in einer Sekunde zurücklegt.

Wenn die Distanz und die Geschwindigkeit des herannahenden Fahrzeugs sowie die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs bekannt sind, ist es möglich, die kritische Distanz Scritical (siehe Abschnitt 5.6.4.7.1) zwischen beiden Fahrzeugen am Beginn des Spurwechsels zu berechnen. Ein Spurwechselvorgang wird nicht zugelassen, wenn die Distanz zwischen den beiden Fahrzeugen zu Beginn des Manövers geringer ist als Scritical. In Bild 1 ist Scritical als Funktion der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs dargestellt. Die kritische Entfernung beträgt hier etwa 180 m, wenn das eigene Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 20 km/h fährt.

Bild 1: Kritische Distanz für einen Spurwechsel als Funktion der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs.
Bild 1: Kritische Distanz für einen Spurwechsel als Funktion der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs. (Bild: Texas Instruments)

Das Erkennen eines herannahenden Fahrzeugs und das Abschätzen seiner Entfernung ist somit entscheidend für einen effektiven Spurwechsel. Wie in Abschnitt 5.6.4.8 des Regelwerks ausgeführt, muss jeder Hersteller die Mindestdistanz Srear angeben, bis zu der das Fahrzeug ein sich von hinten näherndes Fahrzeug in der benachbarten Fahrspur detektieren kann (die Vorschrift verlangt, dass das Testen von Srear mit einem Zweirad erfolgt).

Auf der Basis des deklarierten Srear-Werts definiert das Regelwerk eine minimale Betriebsgeschwindigkeit Vsmin. Diese wird als die geringste Geschwindigkeit berechnet, bei der das eigene Fahrzeug einen Spurwechsel vornehmen kann, wenn das sich nähernde Fahrzeug mit 130 km/h fährt und sich in der Distanz Srear befindet.

Hersteller müssen Mindestdistanz angeben

Wenn das eigene Fahrzeug kein herannahendes anderes Fahrzeug in der benachbarten Fahrspur erkennt, legt das Regelwerk die Worst-Case-Annahme zugrunde, dass ein nicht detektiertes Fahrzeug in der Distanz Srear existiert, das sich mit einer Fahrgeschwindigkeit von 130 km/h nähert. Unter diesen Umständen wird unterhalb einer Geschwindigkeit von Vsmin kein Spurwechsel erlaubt. Sollte das eigene Fahrzeug jedoch ein sich näherndes Zielobjekt in einer Entfernung von weniger als Srear erkennen, kann ein Spurwechsel auch bei einer Geschwindigkeit von weniger als Vsmin eingeleitet werden, sofern die Situation als unkritisch eingestuft wird (wenn also die Distanz zwischen dem sich nähernden und dem eigenen Fahrzeug größer als Scritical ist, wie in Abschnitt 5.6.4.7.1 definiert). Bild 2 zeigt, wie z. B. ein Motorrad in 170 m Reichweite vom Sensor erkannt wird.

Bild 2: Erkennung eines Motorrads durch den Radarsensor in mehr als 170 m Entfernung.
Bild 2: Erkennung eines Motorrads durch den Radarsensor in mehr als 170 m Entfernung. (Bild: Texas Instruments)

Corner-Radar in Single-Chip-Ausführung

Der AWR2944 von TI ist der ein Corner-Radarsensor in Single-Chip-Ausführung, mit dessen Hilfe Automobilhersteller diese NCAP-Sicherheitsanforderungen einhalten können. Er bietet sehr gute Corner-Radar-Eigenschaften in Verbindung mit einer hohen Hochfrequenz-Performance. Diese wird durch einen vierten Sender erreicht, der gegenüber traditionellen Bausteinen mit drei Sendern für eine um 33 Prozent höhere Winkelauflösung sorgt. Das Ergebnis eines Tests ist in Bild 3 zu sehen. Im Vergleich zu Bild drei wurde das Fahrzeug in über 200 m Entfernung erkannt.

Bild 3: Erkennung eines Autos in über 200 m Entfernung. Hier kommt ein hochauflösender Radarsensor zum Einsatz.
Bild 3: Erkennung eines Autos in über 200 m Entfernung. Hier kommt ein hochauflösender Radarsensor zum Einsatz. (Bild: Texas Instruments)

Radar im Euro NCAP

Der aktualisierte NCAP-Standard legt in Abschnitt 5.6.4.8 fest, bei welcher Minimalgeschwindigkeit zusammen mit einer Mindestdistanz ein Spurwechsel erlaubt ist. Diese Vorgaben sind für die Entwicklung von Corner-Radarsystemen wichtig. OEMs müssen basierend auf den von ihnen eingesetzten Sensorsystemen diese Mindestdistanz angeben, um den Spurwechselvorgang noch sicherer zu machen. Hochauflösende Radarsysteme können dazu beitragen, lassen sich herankommende Fahrzeuge noch schneller und in größerer Entfernung detektieren.

Mithilfe eines hochauflösenden Radarsystems mit größerer Reichweite können Autos herannahende Fahrzeuge schneller und in größerer Entfernung detektieren, um Spurwechsel und das Befahren von Kreuzungen sicherer zu machen. Indem sie es den Automobilherstellern erleichtern, die neuesten NCAP-Sicherheitsvorschriften zu erfüllen, können die Radarsensoren von TI das Autofahren auf der ganzen Welt sicherer machen. (na)

Bhavin Kharadi

arbeitet an mmWave/RF/Radar-Sensoren bei Texas Instruments.

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