Wie wichtig sind Sensoren für autonome Fahrzeuge?

Gerd, erzähle bitte ein wenig über Dich. Was reizt dich am meisten an Deinem Job?

 Ich bin Gerd Mittermaier, Global Vice President bei MD, und verantworte seit 2013 die Bereiche Produktmanagement, Projektmanagement, Forschung & Entwicklung sowie das Patentwesen. Mein beruflicher Hintergrund liegt in der Halbleiterindustrie, wo ich wertvolle Erfahrungen in der Entwicklung und Umsetzung technologischer Innovationen sammeln konnte.

Besonders reizt mich die Dynamik der Automobilbranche und die Möglichkeit, moderne Lösungen für die Datenübertragung im Fahrzeug aktiv mitzugestalten. Mein Fokus liegt darauf, technologische Trends frühzeitig zu erkennen, neue Produkte zu entwickeln und diese effizient von der Idee bis zur Marktreife zu führen.

Die enge Zusammenarbeit mit Experten aus verschiedenen Fachbereichen macht meinen Job besonders spannend. Die Kombination aus Innovation, strategischer Planung und technologischem Fortschritt treibt mich an. Mein Ziel ist es, nachhaltige Lösungen zu entwickeln und MD als führenden Technologiepartner für vernetzte Fahrzeuge weiter zu stärken.

Lass uns mit einem der bekanntesten Sensoren anfangen: dem Radarsensor. Warum genau ist dieser Sensor so wichtig für moderne Fahrzeuge?

Radarsensoren sind essenziell für viele Sicherheitsfunktionen in modernen Fahrzeugen, wie beispielsweise die adaptive Geschwindigkeitsregelung und die Kollisionsvermeidung. Sie senden Mikrowellen aus und messen die Laufzeit, wie lange es dauert, bis diese Wellen von einem Objekt reflektiert und danach wieder vom Sensor empfangen werden.

Auf Basis dieser Informationen, kann das Fahrzeug die Entfernung und Geschwindigkeit von Objekten in seiner Umgebung berechnen. Es gibt dabei 3 Kategorien von Radarsensoren: Long Range, Mid Range und Short Range mit Reichweiten von ca. 50 – 200m

Und was sind die größten Vor- und Nachteile dieser Technologie?

Ein großer Vorteil ist, dass Radarsensoren unabhängig von Lichtverhältnissen arbeiten. Sie sind also sowohl bei Tag als auch bei Nacht, bei Regen oder Nebel zuverlässig. Zudem bieten sie eine hohe Reichweite, was sie ideal für Funktionen wie Notbremsassistenten macht. Der größte Nachteil hingegen ist, dass sie eine geringere Auflösung bieten als beispielsweise Kameras, was die Erkennung kleiner Objekte erschwert.

Kameras sind eine weitere häufig genutzte Technologie in Fahrzeugen. Was macht sie so wertvoll?

Kameras bieten eine sehr hohe Auflösung und sind besonders nützlich für die Erkennung von Verkehrsschildern, Fahrbahnmarkierungen und anderen Details in der Umgebung. Sie ermöglichen eine präzise visuelle Erfassung, was in vielen Systemen, wie etwa der Spurhalteassistenz, von entscheidender Bedeutung ist. Kameras sind auch relativ kostengünstig und lassen sich gut in Fahrzeuge integrieren.

Was sind jedoch die Herausforderungen bei der Nutzung von Kameras?

Der größte Nachteil ist ihre Abhängigkeit von den Lichtverhältnissen. Bei Dunkelheit oder schlechten Wetterbedingungen, wie starkem Regen oder Nebel, sind Kameras nicht so effektiv. Verschmutzte Linsen können die Funktion ebenso beeinträchtigen.
Ein weiterer Nachteil ist, dass Kameras prinzipiell nur 2D Bilder erzeugen können. Um jedoch eine Dreidimensionale Umgebung abbilden zu können müssen die Bilddaten von mindestens 2 Kameras in ein dreidimensionales Bild umgerechnet werden. Dies erfolgt mit aufwendigen Algorithmen in hoch performanten Fahrzeug-Rechnern, was aber immer eine gewisse Gefahr für Fehlinterpretationen bietet.

Lidar-Technologie ist in den letzten Jahren besonders in der Entwicklung autonomer Fahrzeuge aufgekommen. Wie funktioniert Lidar?

Lidar (Light Detection and Ranging) funktioniert durch die Aussendung von Laserstrahlen, die auf Objekte treffen und zurückkehren. Durch die Messung der Zeit, die der Laserstrahl benötigt, um zurückzukehren, kann Lidar ein präzises 3D-Bild der Umgebung erzeugen. Diese Technologie ermöglicht es, Entfernungen zu Objekten mit sehr hoher Genauigkeit zu bestimmen.

Modernste Lidar Technik ist sogar in der Lage, Objekte, die sich auf das Fahrzeug zu- oder vom Fahrzeug wegbewegen, mit Hilfe des Doppler Effekts, einzuordnen.
Es kann somit die Geschwindigkeit und die jeweilige Distanz zu diesem Objekt bemessen und in Echtzeit interpretiert werden, was für autonomes Fahren von enormer Wichtigkeit sein kann.

Was sind die größten Vor- und Nachteile von Lidar, und warum ist es besonders für autonome Fahrzeuge von Bedeutung?

Der Hauptvorteil von Lidar ist die hohe Präzision und die Fähigkeit, sehr detaillierte 3D-Umgebungsbilder zu liefern. Es funktioniert auch bei schlechten Lichtverhältnissen und ist somit unabhängig von der Tageszeit. Das ist besonders wichtig für autonome Fahrzeuge, die eine exakte Wahrnehmung ihrer Umgebung benötigen.

Nachteile sind jedoch, die hohen Kosten und die eingeschränkte Leistung bei schlechten Wetterbedingungen, wie Regen oder Nebel.
Lidar kann auch keine Farben unterscheiden und erkennt dadurch z.B. keinen Unterschied zwischen einem auf der Straße liegendem Plastiksack und einer Fahrbahnunebenheit.

Ultraschallsensoren werden häufig für Parkassistenten verwendet. Was können diese Sensoren?

Ultraschallsensoren senden Schallwellen aus und messen die Zeit, die diese Wellen benötigen, um von Objekten zurückzukehren. Sie sind sehr gut geeignet für Nahbereichsanwendungen, wie das Einparken oder das Erkennen von Hindernissen im Abstand von ca. 15cm bis 5,5m vom Fahrzeug.

Was sind die Vorteile und Grenzen von Ultraschallsensoren?

Der größte Vorteil sind die niedrigen Kosten und einfache Integration in das Fahrzeug. Sie sind ideal für kurze Entfernungen und bieten eine gute Leistung in niedrigen Geschwindigkeiten. Der Nachteil ist, dass sie nur in einem begrenzten Bereich funktionieren und bei höheren Geschwindigkeiten oder längeren Distanzen nicht so effektiv sind.

Infrarotsensoren spielen eine Rolle in der Nachtsicht und der Sicherheitswahrnehmung. Was ist ihr Vorteil gegenüber den anderen Technologien?

Infrarotsensoren sind besonders effektiv bei der Erkennung von Objekten in völliger Dunkelheit, da sie auf der Wärmestrahlung basieren. Diese Technologie kann Fußgänger oder Tiere erkennen, die für herkömmliche Kameras unsichtbar sind. Sie sind also sehr nützlich in Situationen, in denen andere Sensoren versagen könnten. 

Gibt es auch Nachteile bei der Verwendung von Infrarotsensoren?

Ja, Infrarotsensoren bieten eine geringere Auflösung als Kameras und können kleinere Details nicht so präzise erfassen. Sie sind auch teurer als viele andere Sensoren, was ihre Verbreitung in Fahrzeugen etwas einschränkt und man sie deshalb eher im hochpreisigen Fahrzeugsegment findet.

Welche Herausforderungen entstehen durch diese Vielzahl an Sensoren für die Datenübertragung im Automobil?

Die Datenübertragung im Fahrzeug ist eine komplexe Herausforderung, da Sensoren enorme Datenmengen in Echtzeit verarbeiten müssen. Hohe Bandbreite, geringe Latenz und zuverlässige Signalqualität sind entscheidend. Elektromagnetische Störungen, Temperaturschwankungen und Vibrationen können die Kommunikation beeinträchtigen. Zudem erfordert die Integration verschiedener Sensoren eine einheitliche Standardisierung, um eine reibungslose Zusammenarbeit zu gewährleisten. Effiziente Datenverarbeitung ist essenziell, um Energieverbrauch und Systemleistung zu optimieren. Nur durch innovative Technologien lassen sich die Anforderungen moderner Fahrzeuge, insbesondere für autonomes Fahren, sicher und zuverlässig erfüllen.

Sind Hybrid-Lösungen die Zukunft?  Welche Sensoren sollten in modernen Fahrzeugen kombiniert werden, um das beste Ergebnis zu erzielen?

In der Regel wird eine Kombination aus verschiedenen Sensortechnologien verwendet, um die jeweiligen Stärken zu maximieren und die Schwächen zu minimieren. Beispielsweise kombinieren viele Fahrzeuge Radarsensoren mit Kameras, um sowohl die Reichweite als auch die Detailgenauigkeit zu gewährleisten. Lidar wird in autonomen Fahrzeugen oft zusätzlich genutzt, um ein noch genaueres 3D-Abbild der Umgebung zu schaffen.

Es ist wichtig, die verschiedenen Sensoren miteinander zu vernetzen, um ein umfassendes und zuverlässiges Fahrerassistenzsystem zu entwickeln.

Man spricht hier von Sensorfusion oder Sensordaten-Fusion, also der Zusammenführung der Daten um eine detaillierte Erkennung und eine möglichst realistische Interpretation der Umgebung in Echtzeit berechnen zu können. Ziel ist es dabei, die Unsicherheiten der einzelnen Sensoren zu reduzieren und den Informationsgehalt maximal zu erhöhen.

Welche Rolle spielt MD ELEKTRONIK bei den künftigen Entwicklungen im Bereich der Sensortechnik?

MD ELEKTRONIK spielt eine zentrale Rolle, wenn es um die zuverlässige und langlebige Verbindung von Sensorik und Steuergeräten im Fahrzeug geht. In einer Zeit, in der immer mehr Sensoren mit immer höheren Datenraten und komplexeren Anforderungen verbaut werden, ist unsere Erfahrung in der sicheren Signalübertragung und Konfektionierung gefragter denn je.

Wir bringen unsere Expertise frühzeitig in Entwicklungsprozesse ein – gemeinsam mit Halbleiterherstellern, Steuergeräteentwicklern und anderen Partnern. Dabei betrachten wir nicht nur einzelne Komponenten, sondern die gesamte technische Verbindung – von Chip zu Chip.

Ein besonderer Mehrwert ist unsere vertikale Integration: Neben der Entwicklung von Komponenten und Prozessen bauen wir auch unsere Fertigungsanlagen selbst. Das ermöglicht uns, besonders flexibel auf neue Anforderungen in der Sensortechnik zu reagieren und unseren Kunden maßgeschneiderte Lösungen auf höchstem technischem Niveau zu bieten.

Wir bei MD konfektionieren Leitungsbaugruppen und kombinieren dafür automotive-taugliche Mehrader- und Koaxialkabel, um alle Arten von Sensoren an das Bordnetz anzubinden.

Gerd, herzlichen Dank für das spannende Interview!