Fraunhofer-Forschungsergebnisse 17.03.2021, 07:00 Uhr

Autonomes Fahren: Sensoren lösen endlich fatales Problem

Mit dieser Entwicklung könnte autonomes Fahren deutlich sicherer werden. Fraunhofer-Forschende haben ein spezielles Sensornetzwerk entwickelt, das ein großes Problem löst: die richtige Positionierung der Sensoren am Fahrzeug.

Illustration Sensor

Die neuen Antennen könnten eine Rundum-Wahrnehmung der Sensoren fürs autonome Fahren ermöglichen.

Foto: panthermedia.net/sangoiri

Autonomes Fahren ist klar ein Mobilitätsthema der Zukunft. Daran besteht wohl kein Zweifel. Schon jetzt ist es selbstverständlich, dass Neufahrzeuge beispielsweise serienmäßig mit Spurhaltesystemen ausgestattet sind und vor einem plötzlichen Hindernis selbstständig eine Vollbremsung einleiten, ohne dass der Fahrer aktiv werden muss. Für beides werden Sensoren oder Kameras benötigt, die permanent die Umgebung scannen und analysieren. Je besser diese arbeiten, desto sicherer sind auch die Insassen des Fahrzeugs, da alle automatischen Entscheidungen natürlich auf diesen Daten basieren. Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM haben nun einen Weg gefunden, genau diese Daten auf eine neue Qualitätsstufe zu stellen.

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Autonomes Fahren nimmt zu – Sicherheit ist wichtig

Es gibt unterschiedliche Meinungen darüber, wie schnell die Zahl selbst fahrender Autos auf den Straßen steigen wird. Das Beratungsunternehmen PwC schätzt, dass es bis zum 2030 allein in Europa zehn Millionen autonome Fahrzeuge geben wird und doppelt so viele in China. Aktuell lässt es die Gesetzeslage bei uns zwar noch nicht zu, dass Auto ohne den sogenannten Sicherheitsfahrer unterwegs sind, aber der Grad der Automatisierung wächst ohne Frage.

Dabei muss die Sicherheit beim autonomen Fahren natürlich an erster Stelle stehen. Nur so ist es möglich, dass der Mensch mittelfristig der Maschine genug vertraut, um ihr die Lenkung zu überlassen. Dann könnten all die positiven Effekte greifen, die autonomes Fahren nach Ansicht von Experten verspricht: hoher Komfort, effizienterer Energieverbrauch, weniger Staus durch eine intelligente Verkehrsstruktur, mit der die Fahrzeuge vernetzt sind – und mehr Sicherheit für die Passagiere.

Gute Daten für autonomes Fahren benötigt

Automatische Systeme haben gegenüber menschlichen Fahren große Vorteile. Unter anderem lassen sie sich nicht ablenken, unterliegen keinen Stimmungen, die ihre Entscheidungen beeinflussen könnten, und sie reagieren deutlich schneller als eine reale Person. Dafür sind aber Sensoren nötig, die für das autonome Fahren zuverlässige Daten liefern, beispielsweise Radarsensoren, die aktuell vor allem flächig verbaut werden. Die Autohersteller bringen sie hauptsächlich an Front und Heck des jeweiligen Fahrzeugs an, sodass sie einen Bereich von 180 Grad abdecken. Es verbleiben also tote Winkel.

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Genau das wollen die Fraunhofer-Forscher ändern. Für das Projekt KoRRund hatten sie sich das Ziel gesetzt, eine 360-Grad-Echtzeiterfassung zu erreichen. Die Sensoren sollten also kleinste Hindernisse aus jeder Perspektive wahrnehmen können: Autonomes Fahren soll so sicherer werden. Die Wissenschaftler haben sich dafür mit den Industriepartnern Bosch und Schweizer Electronic AG zusammengetan. Auf der Seite der Wissenschaft war zusätzlich das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) beteiligt.

Flexibel formbare Antennen lassen sich gut in die Karosserie integrieren

Unterm Strich ist es dem Team gemeinsam gelungen, Hochfrequenz-Antennen mit den Methoden der Höchstintegration zu entwickeln. Das Übertragen der Technik von einem zweidimensionalen Aufbau in die dritte Dimension gelang den Projektpartnern durch neue, flexible Bereiche. Faktisch handelt es sich dabei um klappbare Aufbauten, die mit etablierten Fertigungstechnologien hergestellt werden können. Die Fraunhofer-Forscher glauben, dass die Compression Mold Technologie, also das Formpressen, ein guter Weg sei, 3D-strukturierte Radarmodule zu produzieren.

Das ursprünglich flache Hochfrequenz-Substrat haben die Wissenschaftler in gebogener Form verkapselt. Das heißt, das Substrat wird formgebend hinterspritzt und die auf dem Substrat montierte Hochfrequenz-Schaltung zeitgleich übermoldet, also schützend umspritzt. Bei Flip Chips wird sie unterfüllt. Das Ergebnis ist eine Freiformfläche für Antennen, die bei 76 Gigahertz eingesetzt werden können und extrem platzsparend sind. Mit dieser Technik ist es möglich, 3D-Antennen in jeder gewünschten Form herzustellen, die zudem robust sind und günstig in der Produktion.

Material Antenne

Die neue Radartechnik ist in der Form frei wählbar.

Foto: Fraunhofer IZM

Die flexible Formgebung führt dazu, dass sich die Antennen sehr frei am Fahrzeug platzieren lassen. Jetzt sind entsprechende Konzepte gefragt, um die Radarsensoren so anzubringen, dass sie die relevanten Sichtfelder abdecken und gleichzeitig zum Fahrzeugdesign passen. Diese Entwicklung könnte das autonome Fahren wieder einen wichtigen Schritt voranbringen.

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Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

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