Marktübersicht: ADAS-Kameras und Lidar

Bosch

Die Multifunktionskamera MPC2 von Bosch. Bosch

Die Multifunktionskamera MPC2 von Bosch ist eine monokulare Kamera mit skalierbarem Hard- und Softwarekonzept und bereits die zweite Kamerageneration von Bosch. Sie lässt sich flexibel an den gewünschten Funktionsumfang anpassen. Optimiert ist diese Kamera für Fußgängeranwendungen, Kollisionswarnung, Spurassistenz, Verkehrszeichenerkennung, automatische Notbremsung sowie das gleichzeitige Erfassen von Fahrzeugen und Fußgängern für Fusionssysteme mit Radar.

Um farbige Linien besser zu erkennen, wertet der CMOS-Farbimager der MPC2 zusätzlich zur roten auch die blauen Farbinformationen aus. Das Sichtfeld des Sensors beträgt 50° horizontal und 28° vertikal. Mit einer Auflösung von 1280 × 960 Pixel und einer Winkelauflösung von 25 Pixeln pro Grad kann die MPC2 Objekte in einer Entfernung von mehr als 120 m auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen erkennen. Die Bildfrequenz beträgt 30 Bilder pro Sekunde, der Energieverbrauch der Kamera weniger als 5 W. Zur Integration ins Fahrzeug bietet die MPC2 CAN-, Flexray und Ethernet-Schnittstellen.

Boschs Stereo-Videokamera SVC1 nutzt einen einzigen Sensor, dennoch lassen sich damit viele Fahrerassistenzfunktionen realisieren. Dazu zählen neben der automatischen Notbremsung, dem Bau- und Engstellenassistent auch Spur-, Ausweich- und Parkassistenzsystemen.

Die Stereo-Videokamera SVC1 von Bosch. Bosch

Der SVC1 ermöglicht eine schnelle, genaue 3D-Messung von Objekten, Fußgängern und Freiflächen. Die 3D-Messreichweite liegt bei über 50 m. Die beiden hochdynamischen CMOS-Farbimager haben eine Auflösung von 1280 × 960 Pixel und eine Winkelauflösung von 25 Pixeln pro Grad. Über ein lichtstarkes Linsensystem erfasst die Kamera einen horizontalen Sichtbereich von 50° sowie einen vertikalen von 28°.

Auf der Recheneinheit des SVC1 ist auf nur einem Chip eine programmierbare Logik und ein Dual-Core-Mikroprozessor mit integrierter CAN- oder Ethernet-Schnittstelle vereint. Dabei beträgt die Stromaufnahme weniger als 5,8 W. Die SVC1 kombiniert die Mono-Funktionalität mit der 3D-Stereo-Messung.

Bei Bosch bahnt sich allerdings schon eine neue Generation von Kameras an. Diese sollen dank Multipfad-Ansatz und künstlicher Intelligenz eine robuste Objekterkennung ermöglichen. Beispielsweise erkennt die kommende Generation das Fehlen von Fahrbahnmarkierungen, teilweise verdeckte Fußgänger und ob ein Fahrbahnrand befahrbar ist oder nicht. Die optische Zeichenerkennung ermöglicht es, Text und Ziffern auf Verkehrsschildern zuverlässig zu lesen.

Continental

Continentals Multifunktionskamera mit Lidar. Continental

Continentals neue Monokamera MFC500 ist eine modulare, skalierbare sowie vernetzte Kameraplattform und bietet Lösungen für ADAS und AD. OEMs können wählen, ob die Fahrfunktionen und Umfelderkennung in die Kamera integriert oder sie in einem separaten Steuergerät (ADCU) beheimatet ist. Sowohl neuronale Netze als auch künstliche Intelligenz helfen der Kameraplattform bei der Fußgängererkennung. Sie überwacht ein Sichtfeld von 125° horizontal und 60° vertikal.

Daneben bietet Continental mit der MFL4x0 auch noch eine Multifunktionskamera mit Lidar an. Diese Kameralösung kombiniert einen IR-SR-Lidarsensor mit einer CMOS-Kamera, die dank geringer Abmessungen auch in den Spiegelfuß kleiner Fahrzeuge passt. Außerdem ist die gesamte Funktion in der MFL4x0 integriert.

Das verbaute Sensormodul ist in der Lage, mit hoher Zuverlässigkeit Objekte zu kategorisieren, die sich vor dem Fahrzeug befinden, um eine drohende Kollision zu verhindern. Wenn die relative Geschwindigkeit zum erkannten Objekt weniger als 50 km/h beträgt, kann ein Zusammenstoß vermieden werden. Wenn der Geschwindigkeitsunterschied größer ist, werden durch die Notbremsfunktion Aufprallstärke und Schwere des Unfalls erheblich gemindert. Weitere Funktionen sind etwa der Verkehrszeichenassistent, die Spurverlassenswarnung oder der Fernlichtassistent.

Die Multifunktionskamera MFC500 von Continental. Continental

Der CMOS-Farbbildsensor hat eine Auflösung von 840 × 630, während das Lidar mit einer Wellenlänge von 905 nm arbeitet. Horizontal überwacht das Kamerasystem ein Sichtfeld von 40°, vertikal sind es 29°, wohingegen der Blickwinkel des Lidars 27° × 12° beträgt.

Welche Kameras ZF, Valeo und Hella bieten, finden Sie auf der nächsten Seite.

ZF

Die S-Cam4-Familie ist die aktuelle skalierbare Kameraserie von ZF. Wahlweise sind die Kameras als Monokamera mit einer Linse oder als Tricam mit einem zusätzlichen Teleobjektiv für den Fernbereich und eine Fischaugenlinse für den Nahbereich erhältlich. Die Tricam-Variante eignet sich für teilautomatisierte Fahrfunktionen wie Autobahn- oder Stauassistenten. Für beide Systeme aus der S-Cam4-Familie integriert ZF den EyeQ4-Prozessor und die Objekterkennungsalgorithmen von Mobileye mit den eigenen Algorithmen.

Die S-Cam4-Serie von ZF. ZF

ZFs Monokamera S-Cam 4 besitzt einen neuen Formfaktor und kann so ein breiteres Sichtfeld ermöglichen als die aktuellen Kamerasensoren des Zulieferers. Sie bietet ein 52° großes, vertikales sowie ein 39° großes, horizontales Blickfeld. So ist sie auf zukünftige Marktanforderungen wie die neuen Testprotokolle des Euro NCAP für automatische Notbremsungen (Automatic Emergency Braking – AEB) für kreuzende Radfahrer oder andere ungeschützte Verkehrsteilnehmer zugeschnitten.

Zudem arbeiten ZF und Hella im Rahmen einer strategischen Zusammenarbeit gemeinsam an weiteren Kamera- und Sensorlösungen.

Valeo

Valeo segmentiert den Kameramarkt grob in die Bereiche Rückfahrkamera und Umfeldkamerasysteme (Surround View), Frontkamera sowie Kameras für das automatisierte und autonome Fahren. Rückfahrkameras und Umfeldkamerasysteme erzeugen ein Kamerabild für den Fahrer, während Frontkameras und Kameras für das automatisierte und autonome Fahren.

Frontkamera für Fahrassistenzsysteme von Valeo. Valeo

Je nach Anwendungsfall und Leistungsgrad kommen Kameras mit unterschiedlicher Auflösung und Blickwinkeln zum Einsatz. Die Auflösung bewegt sich aktuell zwischen 1,3 und 1,7 Megapixeln. Die Auflösung ist für viele Anwendungsfälle ausreichend. Für Systeme mit höheren Leistungsansprüchen sind bei Valeo derzeit Kameras mit 8 Megapixeln in der Entwicklung. Der Blickwinkel bewegt sich zwischen 50° und 75°, bewegt sich aber hin zu 100° und kann für höhere Ansprüche aber auch darüber hinausgehen.

Für Fahrfunktionen der Stufe 4 hält Valeo eine echte Redundanz seitens der Umfelderkennung für notwendig. Radar, Lidar und Kamera müssen sich gegenseitig ergänzen und bestätigen. Für hochautomatisierte Systeme mit Spurwechsel für die Autobahn und für vollautomatisierte Systeme im städtischen Bereich sind daher zusätzliche Kameras rund um das Fahrzeug nötig. Hierbei kommen je nach Anwendungsfall Kameras mit sehr unterschiedlichen Auflösungen zum Einsatz. Die Bandbreite geht dabei von 2 Megapixeln bis zu einem Vielfachen davon. Der Blickwinkel bewegt sich bei diesen Kameras im Bereich der Frontkameras.

Hella

Ab 2019 will Hella eigene kamerabasierte Fahrsysteme auf den Markt bringen. Hella

Für 2019 plant Hella die Markteinführung eines kamerabasierten Fahrassistenzsystems und bringt mit seinem Tochterunternehmen Hella Aglaia eine offene Plattform für kamerabasierte Fahrerassistenz-Systeme auf den Markt. OEMs haben dadurch die Möglichkeit, Hardwarekomponenten und serienreife Softwarefunktionen wie Lichtsteuerung, Spur-, Verkehrszeichen, Fußgänger- und Objekterkennung individuell zusammenzustellen und gegebenenfalls auch nachzurüsten. Damit sind Softwaresysteme nicht an bestimmte Hardware gebunden und lassen sich auf Plattformen unterschiedlicher Hersteller einsetzen. Zudem besteht auch die Möglichkeit, sie mit verschiedenen Software-Komponenten von Hella und anderen Anbietern zu erweitern.

Kamerasysteme und Lidar-Lösungen von Veoneer, Innoviz, Mobileye und Leddartech folgt auf Seite 3.

Veoneer

Die Mono-Vision-Systeme von Veoneer erkennen Objekte und machen so verschiedene Fahrerassistenzsysteme möglich, wie beispielsweise einen Notbremsassistenten. Daneben erlauben die Kameras aber auch adaptive Geschwindigkeitsregelung, Fahrzeug-, Fußgänger- und Radfahrererkennung, Verkehrszeichenerkennung, Fahrspurerkennung und Spurhalteassistenten.

Mono-Kamera von Veoneer. Veoneer

Die Stereo-Vision-Systeme basieren auf einem Paar hochsynchronisierter Kameras, die zusammen mit den Algorithmen von Veoneer in der Lage sind, Fußgänger und andere Objekte aus der Sicht des Fahrers zu erkennen. Die Stereokameras befinden sich hinter dem Rückspielgen und erfassen Objekte bis zu einer Entfernung von 100 Metern.

Generell kommen Stereo-Kameras häufig als redundantes System für Radargeräte und Lidars in automatisierten Antriebssystemen zum Einsatz. Die Stereo-Vision-Systeme von Veoneer reagieren auf Objekte auf der Straße und erfüllen die Anforderungen von Euro NCAP2020. Die Stereo-Kamerasysteme ermöglichen neben den Funktionen, die auch schon die Mono-Kameras erlauben, noch folgende: Freiraumerkennung, Oberflächenerkennung, allgemeine Objekterkennung.

Stereo-Kamera von Veoneer. Veoneer

Veoneer entwickelt und liefert sowohl für seine Mono-Vision-Systeme als auch für seine Stereo-Vision-Systeme die Hard- und Software.

Innoviz

Innoviz' Lidarsystem Innovizone. Innoviz

Innoviz bietet mit dem Innovizpro ein Stand-Alone-Lidar, das am Dach des Autos befestigt wird. Das Blickfeld beträgt bei 73° × 20° bei 20 FPS. Zudem ist das Innovizpro-Lidar beständig gegen Sonnenlicht und Regen.

Für 2019 ist dann das erste Solid-State-Lidar Innoviz One geplant, das ausschließlich für Automotive-Anwendungen konzipiert ist. Es macht Bilder mit einem Blickfeld von 120° × 25° und 25 FPS und hat eine Reichweite von 250 m.

Mobileye

Für den Einsatz in Flotten und Bussen bietet Mobileye die nachrüstbaren Kameralösungen Mobileye6 und Mobileye Shield+. Mobileye6 identifiziert potenzielle Gefahrensituationen und warnt den Fahrer durch akustische und optische Signale. Zu den Funktionen gehört vorausschauende Kollisionswarnung, Fußgänger- und Fahrradfahrerkennung, Spurhaltewarnung, Geschwindigkeitsbegrenzungsanzeige und Verkehrszeichenerkennung, Abstandsüberwachung und -warnung sowie intelligente Fernlichtkontrolle. Mobileye Shield+ arbeitet ähnlich, ist jedoch für Busse und große Fahrzeuge konzipiert und hat deswegen auch mehrere Kameras. Neben den Funktionen von Mobileye6 hat Shield+ einen Totwinkelwarner.

Das nachrüstbare Kamerasystem von Mobileye. Mobileye

Für den Einsatz in Pkws gibt es von Mobileye die Eyeq-SoCs, die das Unternehmen seit mehreren Jahren entwickelt und 2018 in vierter Generation auf den Markt brachte. Für 2020 plant Mobileye mit dem Eyeq5-SoC. Während sich die beiden ersten Generationen nur für Fahrerassistenzsysteme eigneten, sind die folgenden Generationen auch für autonomes Fahren auf Level 2 (Eyeq3), Level 3 (Eyeq4) sowie Level 4 und 5 (Eyeq5) konzipiert.

Leddartech

Das kanadische Unternehmen Leddartech spezialisiert sich auf Lidar-Lösungen und bietet neben ganzen Sensormodulen auch einen SoC für Lidarsysteme. Die Leddar-Plattform basiert auf einer leistungsfähigen Lidar-Engine, die Leddar-Core-SoCs mit der patentierten digitalen Signalverarbeitungssoftware Leddarsp kombiniert. Leddartechs Lidar-Technologie kann andere Fahrzeuge bis zu einer Reichweite von 300 m und Fußgänger bis zu 200 m erkennen.