30.09.2020

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.

Abb.: Projektziel: Inte­gra­tion der funktio­nalen Ober­flächen eines...
Abb.: Projektziel: Inte­gra­tion der funktio­nalen Ober­flächen eines Radar­sensor-Systems in das Schein­werfer-Innere. (Bild: M. Junghähnel, Fh.-FEP)

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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