Das Messverfahren beim 3D-Flash-Lidar

Bild 1: Frequenzspektrum verschiedener Sensortypen für das automatisierte Fahren. 3D-Flash-Lidar

Bild 1: Frequenzspektrum verschiedener Sensortypen für das automatisierte Fahren. Continental

Für das 3D Flash Lidar-Verfahren wählte Continental bewusst einen für das menschliche Auge ungefährlichen Klasse-1-Laser, der mit einer Wellenlänge von 1064 nm im Infrarotbereich arbeitet. Dadurch führt auch direkte Sonneneinstrahlung nicht zu einer Signalüberlagerung – ob und in welcher Form Tageslicht vorhanden ist, spielt für die Güte des Signals keine Rolle. Kombiniert man diese Lidar-Sensoren mit Radar- und Kamerasensoren, so ergibt sich durch das breite, auf Systemebene abgedeckte Frequenzspektrum ein hohes Maß an Redundanz und Robustheit gegenüber Störeinflüssen jeglicher Art (Bild 1).

Entscheidender Unterschied des 3D-Flash-Lidar-Verfahrens gegenüber anderen Lasersensoren, die im Automobilmarkt bereits heute angeboten werden, ist der Verzicht auf jegliche Form mechanisch bewegter Teile. Möglich ist dies, indem jeder Laserpuls auf das gleiche Blickfeld aufgefächert wird, in dem die Empfänger-Optik arbeitet. Eine an der Quelle (Laseraustritt) angebrachte, speziell entwickelte Diffusor-Linse erlaubt es, durch einen einzelnen Laserpuls pro Messung die Szenerie vor dem Sensor zu beleuchten. Wenn die reflektierte Laser-Energie durch die Empfänger-Linse die Oberfläche des Sensors erreicht, wird das zurückkehrende Signal detektiert. Mit einer Auflösung von 64 Pixeln in der Höhe und 192 Pixeln in der Breite weist das 3D-Abbild mit insgesamt mehr als 12.200 Pixeln eine sehr hoher Punkt- und Winkelauflösung auf.

Bild 2: Grundsätzlicher Betrieb mit Laser-Einzelimpulsen. 3D-Flash-Lidar

Bild 2: Grundsätzlicher Betrieb mit Laser-Einzelimpulsen. Continental

Zudem steht dieses Bild (Punktewolke und Informationen über die Intensität) wie bei einer Kamera unmittelbar zur Verfügung und muss nicht erst aus nacheinander abgetasteten Einzelsignalen zusammengesetzt werden. Die zugrunde liegende, von Continental patentierte ROIC-Technologie (Read-out Integrated Circuit) erlaubt es, eintreffende Photonen unmittelbar in digitale Signale umzuwandeln. Eine weitere Verarbeitung der Punktewolke führt zu einer Objektliste, wie sie in der Automobilindustrie üblicherweise zum Einsatz kommt.

Die Grundlagen für diese an Bedeutung zunehmende Technik erforschte Advanced Scientific Concepts Inc. (ASC) seit Mitte der 1990er Jahre. Continental gab die Übernahme von ASC im März 2016 bekannt. Das kalifornische Unternehmen hat 3D-Flash-Lidar-Kameras bereits für Anwendungen außerhalb der Automobilindustrie – etwa für die Raumfahrt – entwickelt. So kommt die Kamera auf der NASA-Mission OSIRIS-Rex zum Einsatz, um die automatisierte Führung, Navigation und Steuerung bei der Entnahme vom Proben auf einem Asteroiden durchzuführen. Außerdem dient der gleiche Sensor auch zur Steuerung von Kopplungsmanövern auf der Internationalen Raumstation ISS.

Die Messgenauigkeit ist beachtlich. Wie sich das in der Praxis zeigt, sehen Sie auf der folgenden Seite anhand von einigen Bildbeispielen.

Seite 2 von 41234