Fraunhofer-Institut entwickelt "KameRad"-Modul 04.06.2019, 15:35 Uhr

Autonomes Fahren: Radar-Sensor-Module sorgen für mehr Sicherheit

Gemeinsam mit vielen Partnern hat ein Berliner Fraunhofer-Institut an der Entwicklung eines Radar-Kamera-Moduls gearbeitet, welches in Zukunft das autonome Fahren deutlich sicherer machen soll. Die Kombination verschiedener Technologien in Kombination mit Machine-Learning sorgt bei dem Modul für deutlich kürzere Reaktionszeiten im Straßenverkehr.

Darstellung des Kamera-Radar-Moduls mit Gehäuse.

Darstellung des Kamera-Radar-Moduls mit Gehäuse.

Foto: Fraunhofer IZM/Volker Mai

160 mal schnellere Reaktionszeit als gängige Sensorsysteme

Autonome Fahrsysteme stoßen immer noch an ihre Grenzen. Die verwendete Technik ist noch nicht ausgereift genug und teilweise zu unsicher. Läuft beispielsweise vor dem Fahrzeug ein Kind auf die Straße und das Auto ist mit 50 km/h unterwegs, benötigt ein Mensch im allgemeinen Durchschnitt rund 1,6 Sekunden, ehe der Bremsvorgang eingeleitet wird. Er hat in diesem Zeitraum bereits eine Strecke von mehr als 20 Metern zurückgelegt. Die in den heutigen Fahrzeugen verbauten Sensorsysteme für das autonome Fahren hingegen verkürzen die Reaktionszeit auf rund 0,5 Sekunden. Ein guter Wert, doch auch hier hat das Fahrzeug rund 7 Meter zurückgelegt, ehe der Bremsvorgang eingeleitet wird. Das Fraunhofer-Institut hat mit seiner Forschung im Bereich autonomes Fahren für eine deutliche Verbesserung gesorgt. Laut einer vorliegenden Studie der University of Michigan reagiert das neue Radar-Sensor-Modul des Instituts rund 160 mal schneller als ein Mensch und rund 50 mal schneller als die aktuell üblichen Sensorsysteme. Bei oben genanntem Beispiel wäre das Fahrzeug nur noch 15 Zentimeter gefahren, ehe der Bremsvorgang eingeleitet wurde.

Autonomes Fahren: Fraunhofer-Institut in Kooperation mit verschiedenen Partnern

Entwickelt wird das neue Projekt vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in Zusammenarbeit mit unterschiedlichen Fachpartnern aus der Industrie und Forschung, um eine möglichst effiziente Lösung für das autonome Fahren zu finden. Partner der Industrie sind unter anderem bekannte Marken und Unternehmen wie AVL, Jabil Optics, John Deere, InnoSenT und Silicon Radar, welche in Teilen bereits selbst erhebliche Investitionen in die Erforschung des autonomen Fahrens investiert haben. Auf Seiten der Forschung sind unter anderem das DCAITI und das Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme FOKUS mit an Bord. In enger Abstimmung und Zusammenarbeit wurde unter Federführung des Fraunhofer-Instituts das „KameRad“-Sensorsystem für das autonome Fahren entwickelt.

So funktioniert das Radar-Sensor-Modul „KameRad“

Autonomes Fahren in seiner ganzen Komplexität ist auf eine gute Zulieferung und eine schnelle Verarbeitung von Daten angewiesen. Das „KameRad“-System besteht aus einer Kombination aus Radar- und Video-Sensoren, deren Daten direkt im Modul gefiltert und verarbeitet werden. Dabei sortiert das System die nicht relevanten Informationen direkt aus, sodass diese nicht die Leitungen blockieren und somit die Leistung minimieren. Die Daten der miteinander gekoppelten Sensoren werden somit zusammengeführt und durch neuronale Netzwerke direkt im Modul verarbeitet. Dabei werden diese Daten durch neuronale Netzwerke auf Basis von Machine-Learning-Prozessen analysiert und hinsichtlich der verschiedenen Verkehrszustände bewertet. Das System sendet aufgrund der Auswertung ausschließlich Reaktions-Anweisungen an das Fahrzeug, sodass die Bus-Leitungen des Fahrzeuges durch die neuen Anweisungen nicht blockiert werden. Dies sorgt für die gewünscht schnellen Reaktionszeiten und die Verbesserung der Sicherheit. Das Fahrzeug kann autonom und auf Basis aller verfügbarer Daten schnell und sicher reagieren und den Bremsvorgang einleiten, ehe ein menschlicher Fahrer die Gefahrensituation überhaupt bemerkt hätte.

„KameRad“ wird bereits im Berliner Stadtverkehr eingesetzt

Dass es sich bei den Forschungen des Fraunhofer-Instituts nicht um rein theoretische Forschungen handelt, haben die Entwickler bereits bewiesen. So arbeitet das Fraunhofer-Institut unter anderem mit den Projekt-Partnern AVL List GmbH und DCAITI zusammen, um die ersten Prototypen sowohl im Labor als auch unter echten Bedingungen im Straßenverkehr zu testen. Unter anderem wird hierbei der Berliner Stadtverkehr für die Testfahrten verwendet, welcher durch seine hohe Verkehrsdichte und seinen durchaus hohen Anspruch an autonom arbeitende Systeme zu überzeugen weiß. Die Stimmen der Forscher zeigen unterdessen, dass sich das Projekt bisher bereits bei allen einschlägigen Tests hervorragend bewähren konnte, sodass ein reibungsloser Test im realen Straßenverkehr erwartet wird.

Abschluss 2020

Bereits im Jahr 2020 soll das aktuelle Forschungsprojekt im Fraunhofer-Institut abgeschlossen sein. Die sehr kurzen Reaktionszeiten und die damit verbundene Steigerung der Sicherheit im Straßenverkehr könnten die Akzeptanz des autonomen Fahrens nochmals deutlich erhöhen.

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