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Optische Technologien für autonomes Fahren

Autonomes Fahren ist das wichtigste Mobilitätsthema der kommenden Jahrzehnte. Einfache Level des autonomen Fahrens (z. B. mit Abstandstempomat oder mit Spurhalteassistent) sind bereits heute realisiert, ab etwa 2020 sollen erstmals auch Systeme erhältlich sein, die die meisten (nicht alle) Situationen allein meistern.
Die letzte Phase, die noch am weitesten in der Zukunft liegt, ist die vollständige Automation, bei der kein Fahrer mehr notwendig ist. Hierfür ist eine redundante Sensorik nötig, um die Umgebung abzubilden. Zu den wichtigen Funktion gehören der 360°-Rundumblick und die Positionierung des Fahrzeugs, wozu Radar, LIDAR, Kameras und GPS parallel genutzt werden müssen.
Hamamatsu Photonics stellt optische Halbleiter für LIDAR-Systeme her (Light Detection And Ranging). Bei dieser Technologie werden kurze infrarote Laserimpulse ausgesendet und anschließend die Zeit gemessen, bis sie von einem Objekt reflektiert und vom Detektor wieder empfangen werden. Da die Lichtgeschwindigkeit bekannt ist, kann man über die Zeit auf den Abstand rückschließen. Um solche ultrakurzen Lichtimpulse zu erzeugen, werden infrarote gepulste Laserdioden eingesetzt; um das reflektierte Licht zu detektieren werden Photodioden-Arrays oder Avalanche-Photodioden-Arrays verwendet. LIDAR Systeme ermöglichen es, ein 3D-Profilbild der Umgebung zu erstellen. Im Prozessor des LIDAR-Systems kann dann ein Algorithmus die Objekte in der Umgebung erkennen und klassifizieren, beispielsweise Autos, Fahrradfahrer, Fußgänger oder statische Objekte wie Laternenpfähle oder geparkte Autos. Die Geschwindigkeit und Fahrtrichtung von Objekten werden dabei ebenfalls erfasst. Die Klassifizierung ist alles andere als trivial, und ebenso wie in der Natur ist ein großer Lernaufwand und viel Erfahrung vonnöten, bis das Fahrzeug sich als fehlerfrei einstufen lässt. Fehlerfrei bedeutet beim automatisierten Fahren beispielsweise, dass das Auto keine Notbremsung durchführen darf, wenn ein Fußgänger nur nahe an der Straße wartet, dass es aber unbedingt eine Notbremsung machen muss, wenn der Fußgänger auf die Straße rennt.
Das automatisierte Fahren in seinen verschiedenen Phasen erfordert außerdem weitere optische Technologien, nicht nur für die Rundumsicht. Optische Lenksensoren können ein Redundanzsystem für magnetische Sensoren darstellen. Sie sind darüber hinaus sehr unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Feldern. Die Verfassung des Fahrers kann mittels eines speziellen TOF-CMOS-Bildsensors mit Infrarotbeleuchtung überprüft werden; damit lässt sich nicht nur Müdigkeit erkennen, sondern auch bestimmen, wie viel Zeit der Fahrer benötigen wird, um die Kontrolle über das Fahrzeug wieder zu übernehmen. Ferner werden Fahrzeuge für eine optimierte Interaktion und Verkehrsführung in Zukunft miteinander sowie mit der umgebenden Infrastruktur kommunizieren ("V2X", Vehicle to X-Kommunikation). Einen Überblick über die Anforderungen an die benötigten photonischen Komponenten findet sich bei www.hamamatsu.de/automotive.

Kontakt:

Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH
Arzbergerstr. 10
82211 Herrsching
Tel.: +49 (0)8152 375-0
Fax: +49 (0)8152 375-111
info@hamamatsu.de
www.hamamatsu.de

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