Neues Design für KI-gestützte Radarsysteme
3D-Radarsensoren mit neuem Antennendesign scannen die Umgebung von autonomen Fahrzeugen.
Dank der Radar-Expertise des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM wird die Sensorik für autonome Fahrzeuge künftig nicht nur günstiger, sondern auch im Erkennungsvermögen besser. Zusammen mit Industriepartnern erschufen die Forschenden ein Radarsystem mit einer Trennschärfe von unter einem Grad und einem Erfassungswinkel von 180 Grad. Der Vorteil: Am Fahrzeug muss nur noch weniger als die Hälfte der Radarsensoren verbaut werden. Ermöglicht wurden diese Fortschritte durch eine Kombination aus neuen Elektronik- und Packaginglösungen in Verbindung mit der Nutzung von künstlicher Intelligenz bei der Auswertung der Radarsignale.
Die integrierten Sensorsysteme automatisierter Fahrzeuge müssen zuverlässig in der Erfassung der Umgebung sein, damit das System auch kleine Gegenstände im Radius von mindestens einhundert Metern rund um das Auto detektieren und den Unterschied zwischen Menschen, Tieren und Gegenständen mit größtmöglicher Sicherheit abschätzen kann. Doch heutige Radarsensoren kommen lediglich auf zwei Grad Trennschärfe bei einem Erfassungswinkel von neunzig Grad, weshalb mit dem nun entwickelten Radarsystem die Winkelauflösung und Erfassungsbereich verdoppelt werden konnte. Dadurch können auch Objekte, die sich in einem Abstand von mehr als einem Grad zu einander befinden, eindeutig voneinander getrennt detektiert werden.
Zusätzlich sollen die neuen Systeme einen Winkelbereich von idealerweise rund neunzig Grad in der Horizontalen abdecken. Um den Erfassungsbereich der Radare auf die bisher noch nicht möglichen 180 Grad zu erweitern, bauten die Forschenden dreidimensionale Antennenstrukturen auf. Die Herausforderung dabei: Bei einem größeren Detektionsbereich leidet die Detailwahrnehmung der Sensoren. Damit die Radare trotz weiteren Umblicks eine hohe Winkelauflösung bieten, mussten die Forschenden kreativ werden. Projektverantwortlicher Christian Tschoban erklärt die Idee: „Geholfen haben uns die KI-Algorithmen: Mit ihnen konnten wir die Messwerte einzelner Radarsensoren koppeln und so die Winkelauflösung entscheidend erhöhen.“
Nachdem die Einzelkomponenten von den Projektbeteiligten gefertigt wurden, sind zwei Demonstratoren aufgebaut und evaluiert worden. Der Technologiedemonstrator mit 3D-Antennen und integrierter KI konnte in ersten Tests bereits seine Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen: Mit einer Winkeltrennfähigkeit von unter einem Grad weist er eine sehr hohe Detektionssicherheit auf. Kurz vor Projektabschluss testeten die Forschenden auch den zweiten funktionalen Demonstrator unter realen Bedingungen. An einem Fahrzeug befestigt, detektierte er zuverlässig die Hindernisse auf der Strecke. Dank des höheren Erfassungsbereichs der neuen Radarsensoren müssen statt der bislang üblichen etwa 16 Radarsensoren je Fahrzeug nur noch sechs Sensoren verbaut werden, um die Rundum-Detektion mit der geforderten Sicherheit zu erreichen. Dies reduziert die Fertigungskosten für die Radarsysteme auf weniger als die Hälfte.
Fh.-IZM / JOL
