Mobilität und Arbeit

LiDAR - Fahrzeugumfeldsensorik für das autonome Fahren

Anwendungen für eine verbesserte Lebensqualität

In autonomen Fahrzeugen ist der Mensch nur noch Mitfahrer, das Auto steuert selbständig und erkennt Hindernisse und Gefahren. Damit das Fahrzeug seine Umwelt erfassen kann, kommen LiDAR-Sensoren zum Einsatz. LiDAR (Light Detection and Ranging) ermöglicht die Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessung zwischen Objekten und Fahrzeug und beruht auf der Aussendung von Lasersignalen in die Umgebung, deren Reflexion detektiert und analysiert wird. Das Fraunhofer IPMS entwickelt dafür Mikroscannerspiegel, die die hohen Anforderungen des autonomen Fahrens erfüllen und gleichzeitig klein und integrierbar sind. Verfolgt wird der Ansatz eines „scannenden Auges“, das digitales Sehen in drei Dimensionen ermöglicht. Ein Mikrospiegelscanner-Modul erfasst die Umgebung, indem der Spiegel Laserstrahlung in zwei Dimensionen verteilt. Die dritte Dimension im Raum wird anhand des vom Objekt reflektierten Lichts mit Hilfe verschiedener Methoden wie z.B. Laufzeitmessung, codierte Pulse oder der Demodulation von FMCW-Signalen bestimmt. Die MEMS-Spiegel des Fraunhofer IPMS können eine Umgebungserfassung in der Reichweite weniger Zentimeter bis zu mehreren hundert Metern gewährleisten. Aufgrund ihres geringen Gewichts und der guten Integrierbarkeit sind die Module trotz ihrer Beweglichkeit vibrationsunempfindlich und können die Umgebung ohne Messunschärfe detektieren. Die aus einkristallinem Silizium  gefertigten MEMS-Scanner sind äußerst robust und ermüdungsfrei und erfüllen die Anforderungen sowohl hinsichtlich der optischen Scanbereiche als auch der Schock und Vibrationsstabilität. Damit erfüllen sie die Zuverlässigkeitsanforderungen eines Solid State LiDAR. Die CMOS-kompatible Siliziumtechnologie erlaubt zudem eine skalierbare, kosteneffektive Herstellung der Module und ermöglicht deren Integration in bestehende Systeme. Die Anwendung der LiDAR-Technologie für ein MEMS-Scanner-basiertes „Auge“ für Fahrzeuge ist somit ein vielversprechender Weg hin zum autonomen Fahren.