Aus unserem BLOG • Von Dr.-Ing. Adrian Zlocki, fka GmbH • Juni 2023
Einheitliches Bewertungs- und Testkonzept von LiDAR Sensoren
LiDAR Sensoren bieten aufgrund ihrer präzisen Entfernungsmessung ein hohes Potential für die Umfelderkennung im Fahrzeug. Bisher existiert kein standardisiertes Spezifikations- und Testverfahren. Dazu wurde nun in einem Konsortium verschiedener Industriepartner eine DIN SAE SPEC entwickelt, die eine einheitliche Bewertung der Sensoren auf Punktwolkenebene ermöglicht.
Die Automatisierung von Straßenfahrzeugen hat in den letzten Jahren kontinuierlich an Fahrt aufgenommen. Die Einführung der SAE-Stufen der Fahrzeugautomatisierung hat eine Klassifizierung solcher Systeme von den ersten Fahrerassistenzsystemen (Stufe 1-2) bis hin zu den völlig autonomen Systemen (Stufe 5) der Zukunft ermöglicht. Mittlerweile hat der Übergang zu Systemen der Stufe 3 bereits begonnen. Um einen solchen Übergang zu erreichen, müssen Bewertungsverfahren entwickelt werden, die nicht nur die Leistung der automatisierten Systeme, sondern auch die einzelnen Komponenten solcher Systeme berücksichtigen. So ist zum Beispiel ist die relevanteste und kritischste Komponente jedes automatisierten Fahrzeugs die Wahrnehmung der Umgebung. Und die Wahrnehmung hängt von den Sensoren ab, die zur Erfassung der Umgebung eingesetzt werden. In den letzten Jahrzehnten wurden Radare und Kameras in großem Umfang zur Unterstützung automatisierter Fahraufgaben eingesetzt.
LiDAR-Technologie im automatisierten Fahren: Eine facettenreiche Sensorlandschaft für präzise Wahrnehmung
Die LiDAR-Technologie (Light Detection and Ranging) bietet aufgrund ihrer präzisen Entfernungsmessung und dreidimensionalen Punktwolkenbildung ein großes Potential für die maschinelle Wahrnehmung beim automatisierten Fahren und die heute verfügbaren Komfort- und Sicherheitsfunktionen. In den vergangenen Jahren hat eine wachsende Zahl neuer und etablierter Sensorhersteller an LiDAR-Sensoren für automobile Anwendungen gearbeitet. Dieses breite Feld von Anbietern und die Ausreifung verschiedener technologischer Ansätze führen zu einer großen Vielfalt an verfügbaren Sensortypen und -modellen, die auf dem LiDAR-Prinzip basieren. All diese Sensoren werden als „LiDAR“ bezeichnet. Die Unterschiede in den Messprinzipien, der Technologie und den Komponenten erschweren jedoch den Vergleich der Spezifikationen und Leistungen.
Zu Beginn des letzten Jahrzehnts stand das Testen von Fahrerassistenzsystemen wie ACC im Mittelpunkt. Heute werden Stauassistenten und erste Stufe-3-Systeme zur teil- und hochautomatisierten Fahrt im Markt angeboten.
Die Komplexität der Systeme und der daraus resultierenden Anforderungen an die Umgebungserfassung erfordern zunehmend den Einsatz von LiDAR Sensoren zusätzlich zu Radar- und Kamerasensorik.
Standardisierte Bewertung von LiDAR-Sensoren für Kraftfahrzeuge: Einführung der DIN SAE Spezifikation 91471
Anfang 2020 wurde aufgrund des wachsenden LiDAR-Marktes ein Konsortium aus verschiedenen Industriepartnern (LiDAR Hersteller und OEMs) ins Leben gerufen, das – 2021 offiziell gegründet – angetreten ist mit dem Ziel, standardisierte Testmethoden zur Bewertung der LiDAR Sensorleistung zu entwickeln, und dies unabhängig von der zugrundeliegenden Technologie und dem Design. Die fka und ihre Partner – das Deutsche Institut für Normung e.V. (DIN) und die Society of Automotive Engineers (SAE) – haben nun erfolgreich die DIN SAE Spezifikation 91471 (Bewertungsmethodik für LiDAR-Sensoren in Kraftfahrzeugen) veröffentlicht.
Durch diese Spezifikation gelingt eine Bewertungsmethodik für LiDAR-Sensoren, unabhängig vom Design des Sensors, seiner Spezifikation und dem technischen Ansatz. Die Anwendung auf Automobilhersteller und Sensorlieferanten ermöglicht eine definierte Bewertung der Sensorleistung auf Punktwolkenebene, wie beispielsweise die Reichweite, Genauigkeit, Präzision und Auflösung der Messung. Darüber hinaus unterstützt die Spezifikation bei der Vereinheitlichung von Testmethoden. R&D-Einrichtungen, Hardware- und Softwareentwickler*innen, Teststreckenbetreiber, Testorganisationen und Hersteller von ADAS- und AD-Systemen profitieren von den neu geschaffenen Rahmenbedingungen. Die DIN SAE Spezifikation 91471 ist hier verfügbar.
Next step: Erforschung der Leistungsbewertung von LiDAR-Sensoren unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen
Nach der erfolgreichen Veröffentlichung der Spezifikation startet die fka, zusammen mit dem DVN Netzwerk, nun ein Nachfolgeprojekt, um die Leistungsbewertung von LiDAR-Sensoren unter ungünstigen Bedingungen wie zum Beispiel ungünstiges Wetter, Verschmutzung und Interferenz durch andere LiDAR-Sensoren/Lichtquellen zu untersuchen.