Häufig kommen Frontkameras im Rahmen von Notbremsassistenten zum Einsatz.Continental
Im folgenden Beitrag berichten wir über die ADAS-Frontkameras der Firmen Bosch, Continental, Delphi, Kostal und TRW (sowie über Denso, Sony und Valeo).
Bosch
Die Multifunktionskamera MPC2 von Bosch ist eine monokulare Kamera mit skalierbarem Hard- und Softwarekonzept. Damit lässt sie sich flexibel an den gewünschten Funktionsumfang anpassen. Optimiert ist die Kamera für videobasierte Assistenzfunktionen wie die Fußgängerwarnung, Kollisionswarnung, Spurassistenz, Verkehrszeichenerkennung und die intelligente Scheinwerfersteuerung.
Multifunktionskamera MPC2Bosch
Um farbige Linien besser zu erkennen, wertet ihr CMOS-Farbimager zusätzlich zur roten auch die blaue Farbinformation aus. Das Sichtfeld des Sensors beträgt 50 ° horizontal und 28 ° vertikal. Mit einer Auflösung von 1280 x 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 MPC2 weniger als 5 W. Zur Integration ins Fahrzeug bietet die MPC2 CAN-, FlexRay- und Ethernet-Schnittstellen.
Die Stereo-Videokamera SVC1Bosch
Mit der skalierbaren Stereo-Videokamera SVC1 von Bosch sind mit einem einzigen Sensor viele Fahrerassistenzfunktionen realisierbar. Dazu zählen neben der automatischen Notbremsung, dem Bau- und Engstellenassistent auch Spur-, Ausweich- und Parkassistenzsysteme. Die SVC1 ermöglicht eine schnelle, genaue 3D-Messung von Objekten, Fußgängern und Freiflächen. Die 3D-Messreichweite liegt bei über 50 m. Die beiden hoch dynamischen CMOS-Farbimager haben eine Auflösung von jeweils 1280 x 960 Pixel und eine Winkelauflösung von 25 Pixel pro Grad. Über ein lichtstarkes Linsensystem erfasst die SVC1 einen horizontalen Sichtbereich von 50 ° sowie einen vertikalen von 28 °. Die Recheneinheit vereint auf nur einem Chip eine programmierbare Logik und einen Dual-Core-Mikroprozessor mit integrierter CAN- oder Ethernet-Schnittstelle. Dabei beträgt die Stromaufnahme weniger als 5,8 W. Die SVC1 kombiniert die Mono-Funktionalität mit der 3D-Stereo-Messung und ist nach Angaben von Bosch „die derzeit kleinste Stereo-Kamera im Markt“.
Continental
MonokameraContinental
Die aktuelle Generation der Monokamera von Continental überwacht ein Sichtfeld von 53° (horizontal) sowie 29° (vertikal) vor dem Fahrzeug – und zwar mit einer Auflösung von 22 Pixeln pro Grad (1280 x 960) bei einer Pixelgröße von 3,75 µm und einem Durchmesser des Linsenelements von 2,58 mm. Die komplette Datenverarbeitung erfolgt in der Kamera (OneBox-Design). Die Einbindung in die Fahrzeugkommunikation geschieht über eine CAN-/Flexray-Schnittstelle mit einer Zykluszeit von 60 ms. Abhängig vom gewünschten Funktionsumfang ist die Monokamera ist in verschiedenen Varianten erhältlich. Die möglichen Funktionen sind: vorausschauende Kollisionswarnung, Fernlichtassistent, Verkehrszeichenassistent, Spurverlassenswarnung und Spurhalteassistent. Auch in der Nacht sind alle Funktionen verfügbar. Der nominale Energieverbrauch der Monokamera liegt bei 4,6 W (0,33 A bei 14 V), das Modulgewicht bei 189 g. Die Monokamera ist aktuell lieferbar.
StereokameraContinental
Die aktuelle Generation der Stereokamera von Continental überwacht ein Sichtfeld von 53 ° (horizontal) sowie 29 ° (vertikal) vor dem Fahrzeug. Der Durchmesser der Linsenelemente beträgt 2,58 mm, der Abstand zwischen den beiden Kameras 220 mm. Die Kameras arbeiten mit einer Auflösung von 22 Pixeln pro Grad (1280 x 960) bei einer Pixelgröße von 3,75 µm. Die komplette Datenverarbeitung erfolgt in der Kamera (OneBox-Design); die Tiefeninformationen werden aus dem Stereobild abgeleitet. Die Einbindung in die Fahrzeugkommunikation geschieht über eine CAN-/Flexray-Schnittstelle mit einer Zykluszeit von 60 ms. Zusätzlich zu den Funktionen der Monokamera erkennt die Stereokamera beliebige dreidimensionale Körper wie zum Beispiel Fahrzeuge und Fußgänger mit ihrer genauen Geschwindigkeit und Position. Auf Basis dieser Information kann eine automatische Notbremsung ausgelöst oder das Fahrbahnprofil vermessen werden (Road Profile Detection). Auch in der Nacht sind alle Funktionen verfügbar. Der nominale Energieverbrauch der Stereokamera liegt bei 15,4 W (1,1 A bei 14 V), das Modulgewicht bei 440 g. Die Stereokamera ist aktuell lieferbar.
Delphi
Unter der Produktbezeichnung IFV170T wird Delphi ab Ende 2014 ein Mono-Kamerasystem produzieren, das gemeinsam mit einem Radarsystem installiert werden kann, um so eine Datenfusion zu ermöglichen. Bei einem Sichtfeld von 61,3 ° horizontal beziehungsweise 46,6 ° vertikal weist die Kamera eine Auflösung von 1280 * 960 Pixel bei einer Pixelgröße 3,75 μm auf. Die 165 g „schwere“ Monokamera verfügt über mehrere Schnittstellen: CAN dient zur normalen Kommunikation mit dem Fahrzeug, während ein privater CAN-Bus direkt mit dem Radarsystem kommuniziert. Die Ethernet-Schnittstelle ist für Entwicklungszwecke verfügbar (HDMI sowie Micro-HDMI für Videoaufzeichnung).
Delphi
Das skalierbare fusionierte Kamera-Radar-System ermöglicht die Realisierung von LDW, TSR, FCW etc. Zwar arbeitet das Gesamtsystem bei Nacht korrekt, aber die OEMs rechnen dabei dennoch mit einer reduzierten Leistung kalkuliert. Durch die Kombination der Möglichkeiten verschiedener Sensor-Technologien erzielt Delphi „genauere, vollständigere und robustere Ergebnisse“. So kann Radar am schnellsten Objekte erkennen, aber noch nicht exakt einordnen (Fußgänger, Pkw, Lkw). Das übernimmt die Kamera, die mit Zieldaten arbeitet, die sie vom Radarsystem erhält. Die Kamera identifiziert und klassifiziert das Objekt. Daher erlaubt die Kombination auch die Implementierung von komplexen und kritischen Sicherheitsfunktionen, was das Gesamtsystem entlastet. In manchen Situationen – beispielsweise bei Sonnenblendung, Nebel etc. ist ein Kamerasystem mitunter regelrecht blind, während ein System aus zwei verschiedenen Sensor-Technologien hier klare Vorteile bietet.
Kostal
Kostal hat der Redaktion Informationen über vier verschiedene Kameras übermittelt. Bei den Kostal-Kameras der ersten und zweiten Generation handelt es sich jeweils um Mono-Kameras mit prismatischem Optikkörper. Während die Kostal-Kamera der ersten Generation zwischen 2010 und 2013 in Europa und Asien SOP hatte, wird der SOP der zweiten Kamera-Generation im ersten Quartal 2015 sein – und zwar in Europa, Asien und Nordamerika.
Kamera der ersten GenerationKostal
Die 240 g schwere Kamera der ersten Generation arbeitet mit einer Auflösung von 752 x 480 bei 6 µm Pixelgröße mit einem Sichtwinkel von 36 ° (horizontal und vertikal) und liefert ihre Daten an die CAN-Schnittstelle. Die Kamera mit einer Leistungsaufnahme von 2,6 W bereitet intern die Daten für die vom Kunden erlebbaren Funktionen LDW und HBA (Fernlichtassistent) auf. Kostal zufolge weist sie den „kleinsten Scheiben-Footprint im Markt (etwa 10 cm2)“ auf. Ein Regen/Lichtsensor sowie eine Scheibenheizung sind bereits integriert. Durch das scheibenadaptive Prisma hat die Kamera eine robuste optische Strecke, da keine Beschlags-/Schmutz-/Staubanfälligkeit besteht.
Prisma-Kamera der zweiten GenerationKostal
Kostals Prisma-Kamera der zweiten Generation bringt 310 g auf die Waage und arbeitet mit einer Auflösung von 1280 x 960 bei 3,75 µm Pixelgröße mit einem Sichtwinkel von 46 ° (horizontal) beziehungsweise 36 ° (vertikal). Sie liefert ihre Daten an Schnittstellen der Typen CAN, Flexray und Ethernet. Die Kamera mit einer Leistungsaufnahme von 3,8 W bereitet intern die Daten für die vom Kunden erlebbaren Funktionen AEB (auf Objekte und Fußgänger, rein optisch, EU-NCAP-konform), LDW, LKA, HBA, TSR sowie für Third-Party-Funktionen auf. Nach dem Erst-SOP soll die Kamera außerdem die Datenaufbereitung für ACC, Baustellenassistent und Straßenoberflächen-Erkennung (RTR) übernehmen. Kostal zufolge weist sie den „kleinsten Scheiben-Footprint im Markt (etwa 10 cm2)“ auf. Ein Regen/Lichtsensor sowie eine Scheibenheizung sind bereits integriert. Durch das scheibenadaptive Prisma hat die Kamera eine robuste optische Strecke, da keine Beschlags-/Schmutz-/Staubanfälligkeit besteht. Das Sicherheitskonzept entspricht ASIL-B, und zur Bildverarbeitung nutzt Kostal den optischen Fluss zur spatiotemporalen Objektverfolgung.
Lufttubus-Kamera der zweiten GenerationKostal
Kostals Lufttubus-Kamera der zweiten Generation hat eine Masse von 280 g und arbeitet ebenfalls mit einer Auflösung von 1280 x 960 bei 3,75 µm Pixelgröße mit einem Sichtwinkel von 46 ° (horizontal) aber mit 32 ° (vertikal). Sie liefert ihre Daten auch an Schnittstellen der Typen CAN, Flexray und Ethernet. Die Kamera mit einer Leistungsaufnahme von 3,8 W bereitet intern die Daten für die vom Kunden erlebbaren Funktionen AEB (auf Objekte und Fußgänger, rein optisch, EU-NCAP-konform), LDW, LKA, HBA (inklusive Matrix-Beam), TSR sowie für Third-Party-Funktionen auf. Nach dem Erst-SOP soll die Kamera außerdem die Datenaufbereitung für ACC, Baustellenassistent und Straßenoberflächen-Erkennung (RTR) übernehmen. Kostal zufolge weist sie einen „kostenoptimierten optischen Pfad“ auf. Das Sicherheitskonzept entspricht ASIL-B, und zur Bildverarbeitung nutzt Kostal sowohl den optischen Fluss zur spatiotemporalen Objektverfolgung als auch eine 3D-Umfeldmodellierung mittels Structure-from-Motion. Der SOP ist für das zweite Quartal 2016 in Europa, Asien und Nordamerika geplant.
Multifokale Kamera der dritten GenerationKostal
Die Kostal-Kamera der dritten Generation arbeitet multifokal – und zwar voraussichtlich mit mehreren unterschiedlichen Sichtfeldern, wobei der Abstand der redundanten Monokameras unter 35 mm liegt. Diese Kamera wird ab 2018 (SOP) nicht nur die Schnittstellen wie bei den Kameras der zweiten Generation (CAN, Flexray und Ethernet) bieten sondern auch deren kundenerlebbare Funktionen unterstützen. Hinzu werden erweiterte Sicherheits- und Komfortfunktionen wie Kreuzungsassistent, Ampelassistent etc. kommen. Kostal zufolge wird die Kamera eine „sehr hohe Auflösung im zentralen Sichtbereich (Fernsicht)“ sowie einen „sehr großen Erfassungswinkel (Quersicht)“ bieten und dabei „Funktionen mit erhöhter Sicherheits/Verfügbarkeitsanforderung (redundant Mono)“ unterstützen.
TRW
Die skalierbare S-Cam3TRW
Die S-Cam3 ist die neue skalierbare Kamera von TRW. Diese erzielt dank eines leistungsfähigeren Prozessors eine sechsmal höhere Rechenleistung und eine verbesserte Funktionalität bei Nacht als das Vorgängermodell. Mit dem „Structure from Motion“-Ansatz erzeugt die Monokamera Tiefeninformationen aus dem 2D-Bilderstrom. Durch die Eigenbewegung des Fahrzeugs verändert sich die Kameraperspektive, sodass der Sensor dieselbe Situation aus variierenden Blickwinkeln aufnimmt. Das Sichtfeld beträgt 52° horizontal und 39° vertikal, die Auflösung liegt bei 1.280 x 960 Pixel und die Abmessungen sind TRW zufolge „die kompaktesten aller vollintegrierten Kameras weltweit“. Das Modulgewicht liegt bei weniger als 100 Gramm, der nominale Energieverbrauch bei etwa 6 W, und der Linsenelementdurchmesser beträgt 10 mm. Die S-Cam3 unterstützt Funktionen wie Fußgänger- und Verkehrszeichenerkennung, FCW, AEB, ACC, LDW, Fernlichtassistent und eine Charakterisierung der Fahrbahnoberfläche. Die Monokamera wird Anfang 2015 produktionsbereit sein und geht ab 2016 in verschiedenen Fahrzeugmodellen in Serie.
Nur wenige Tier-1s haben Stereokameras im AngebotContinental
Weitere Anbieter
Darüber hinaus haben auch Denso und Valeo Frontkameras im Programm, während Sony derzeit an einem Automotive-Kameradesign arbeitet, zu dem das Unternehmen aber noch keine Detailinfos nach außen geben wollte.
PS: Die Bedeutungen von über 600 fachspezifischen Abkürzungen wie FCW, AEB etc. finden Sie unter diesem Link.
Alfred Vollmer
(av)
