Der Autoscheinwerfer als Radarsensor
Integration der funktionalen Oberflächen eines Radarsensors in das Innere eines Scheinwerfers.
Für moderne Fahrassistenzsysteme ist die Verwendung der Radartechnologie ein unverzichtbarer Technologiebestandteil. Durch den Einbau einer stetig wachsenden Zahl von Sensoren in Kombination mit der begrenzten Verfügbarkeit exponierter Messstellen ist kaum noch Bauraum für die Installation von Sensoren verfügbar. Gemeinsam mit Partnern entwickelte das Fraunhofer-Institut für organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt „RadarGlass“ Radarsensoren, die in die Frontscheinwerfer eines Autos integriert werden können. Durch die Integration der Radarsensoren in die Frontscheinwerfer sind diese vor Schnee, Eis und Regen geschützt und die äußere Fahrzeughülle wird nicht beeinträchtigt. Designer künftiger Autogenerationen sind nicht durch zusätzliche Sensoraufbauten am Fahrzeug in ihrer Kreativität eingeschränkt.
Die Wissenschaftler untersuchten zunächst, mit welchem Dünnschichtsystem sich Radarwellen verlustarm steuern lassen, ohne dass es die Beleuchtungsaufgabe des Scheinwerfers einschränkt. Dazu wurde eine dünne transparente funktionale Beschichtung für eine im Scheinwerfer angebrachte Baugruppe entwickelt, mit der sich die Radarstrahlen gezielt formen und lenken lassen. Die Beschichtung kann die Strahlausbreitung je nach Einsatzart unterschiedlich manipulieren: Um beispielsweise Fußgänger zu erfassen und zu erkennen, werden die Radarstrahlen zur Seite gelenkt. Wie ein Auge lässt sich die Strahlausformung auf den Nah- oder Fernbereich anpassen. Um die Ausbreitung der Radarstrahlen zu lenken und zu formen, müssen kleine Bereiche der Beschichtung mittels Laser präzise strukturiert werden, sodass diese als Antennen für die Radarwellen fungieren können.
„Im Rahmen des Projekts haben wir ein Dünnschichtsystem entwickelt, dass im sichtbaren Bereich nahezu transparent ist und zudem auch hochfrequente Wellen formen kann“, erläutert Manuela Junghähnel, Projektleiterin am Fraunhofer-FEP. „Der Herstellungsprozess ist so weit optimiert, dass die Beschichtung die Farbe der Lichtquelle unverändert lässt und Temperaturschwankungen zwischen -30 °C und +120 °C standhält.“ Ein Demonstrator ist für den Fernbereich ausgelegt. Damit lässt sich das Radar mit einer Verstärkung von 20 dBi Antennengewinn in einer kleinen Strahlbreite von fünf Grad in Fahrtrichtung bündeln. Hindernisse in bis zu dreihundert Metern Entfernung sind erfassbar.
Durch das Projekt „RadarGlass“ konnten viele Einsatzmöglichkeiten in der Automobil- und Automobilzulieferindustrie erschlossen werden, wobei aus dem aktuellen Entwicklungstrend zu autonomen Fahrzeugen vielfältige Impulse zu erwarten sind. Neben Lizenzvereinbarungen werden weitere Kooperationsprojekte mit der Industrie angestrebt, um die Radarsensoren in der Serienproduktion umzusetzen.
Fh.-FEP / RK
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