Den trüben Blick der Sensoren wieder schärfen

Signalverarbeitung. Linzer Forscher entwickeln Radarsensoren für Autos, die genauere Details aus der Umgebung liefern als bisher. Die kleinen Chips rechnen das Störsignal heraus, das durch Reflexionen an der Stoßstange entsteht.

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(c) Die Presse (Clemens Fabry)

Die Entwicklung von selbstfahrenden Autos verläuft parallel zur normalen Entwicklung unserer Fahrzeuge: Sie werden immer digitaler, immer mehr Sensoren erkennen Gefahren, digitale Assistenten warnen den Lenker – oder greifen gar ein: mit einer Notbremsung oder einem Lenkmanöver. Hochpräzise Umgebungssensoren machen unsere Autos immer sicherer und verhindern, dass Unfälle passieren. Zugleich sind sie die Basis, um die Vision der selbstfahrenden Fahrzeuge zu realisieren.

Forscher der Uni Linz konzentrieren sich auf einen dieser Umgebungssensoren. „Radar-Abstandssensoren können Objekte und potenzielle Gefahren mit einer Reichweite von 250 Meter erkennen“, sagt Alexander Melzer vom Institut für Signalverarbeitung. Gemeinsam mit Institutsleiter Mario Huemer hat er in seiner Dissertation eine Verbesserung solcher Radar-Sensoren entwickelt. Die Abstandmesser sollen etwa Alarm schlagen, wenn man Spur wechselt und ein Auto im toten Winkel übersehen hat, oder wenn plötzlich jemand von der Seite auf die Fahrbahn kommt.

Auch die ganz normale Abstandskontrolle zum Vorderwagen auf Autobahnen kann mit den Sensoren geregelt werden. „In Zukunft sollen bis zu acht solcher Radarsensoren in den Autos verbaut werden“, sagt Melzer. Und genau dort liegt das Problem: Die Sensoren reagieren sehr sensibel auf Verschmutzung, Schnee und Eis und werden zu ihrem Schutz nicht außen montiert, sondern hinter der Stoßstange. Im Gegensatz zu Ultraschall-Sensoren für das Einpark-Assistenzsystem, die zwar klein, aber klar sichtbar an der Stoßstange zu erkennen sind, liegen Radarsensoren quasi versteckt und unsichtbar.

 

Wie der Blick durch Milchglas

„Das Problem ist, dass die vom Radarsensor ausgeschickten elektromagnetischen Wellen zum Teil an der Stoßstange reflektiert werden, vor allem, wenn diese mit Metallic-Lack überzogen ist“, sagt Melzer. Das ergibt ein Störsignal, das die Reichweite des Radarsystems mindert. Die Wellen, die vor Gefahren warnen sollen, werden schon gestört, bevor sie das Auto verlassen.

„Man kann es sich vorstellen, als ob man statt durch Fensterglas durch ein Milchglas blickt“, sagt Melzer. Diesen trüben Blick der Radarsensoren kann Melzers Innovation, die soeben bei den Johann Puch Automotive Awards und dem Deutschen VDE ITG-Preis ausgezeichnet wurde, wieder klar machen: Durch statistische Signalverarbeitung kann das Störsignal der Stoßstange rekonstruiert und herausgerechnet werden.

„Es gab schon andere Ansätze, um diese Störungen zu unterdrücken, aber unser Konzept ermöglicht eine vollständige Integration in einem Radar-Chip und damit eine erstmalige wirtschaftlich sinnvolle Umsetzbarkeit.“ Die Sensoren werden so programmiert, dass quasi „das Milchglas verschwindet“, die Stoßstange für den Radarsensor unsichtbar wird.

Als Kooperationspartner ist Infineon Linz an Bord, Spezialisten bei der Produktion von Autosensoren. Zudem wird das Projekt über das Linz Center of Mechatronics im Rahmen des Comet-Programms von Wissenschafts- und Technologieministerium gefördert.

 

Drei Patente angemeldet

Das Konzept wurde mit realitätsgetreuen Modellen am Computer simuliert und mit einem Prototyp verifiziert: Das System funktioniert, drei Patente wurden angemeldet. Der weitere wissenschaftliche Fokus liegt nun darauf, wie man diese Sensoren an eine sich verändernde Umwelt anpassen kann. Schmutz, Eis und Schnee können sich an der Stoßstange sammeln und den Blick der Sensoren neuerlich trüben.

Das Ziel für die Zukunft ist, dass der Radar-Chip all diese Störungen automatisch erkennt und seine Rechenschritte so anpassen kann, dass die elektromagnetischen Wellen störungsfrei erkannt werden: egal, ob davor ein Eisbrocken klebt, sich Schneeflocken sammeln oder die Stoßstange eine Delle hat. (vers)

("Die Presse", Print-Ausgabe, 15.10.2016)

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