
Wir arbeiten an einer neuen Sensorik, die Radar- und LiDAR in einem Chip vereint und dabei die Umfelderfassung automatisierter Fahrzeuge auch in widrigen Witterungsbedingungen deutlich verbessern soll.
– Dr. Marc-Michael Meinecke, Volkswagen AG
Projekt
Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von automatisierten Fahrzeugen ist eine präzise Wahrnehmung des Fahrzeugumfeldes und dies auch insbesondere bei schlechten Witterungsbedingungen. Aktuell zeigen kommerziell erhältliche Sensorsysteme hierbei noch Einschränkungen in ihrer Wahrnehmungsperformance, da Regen, Nebel oder Schnee die Erkennungsleistung erheblich beeinträchtigen können.
Hier setzt das Forschungsprojekt LiRaS (LiDAR Radar Kombisystem) an. Es widmet sich der Entwicklung fortschrittlicher Sensoriklösungen für die Automatisierung von Fahrzeugen. Das Projekt vereint Wissenschafts- und Industriepartner, um eine umfassende Basis für den Erfahrungsaustausch und die zukünftige technologische Entwicklung zu schaffen.
Das Ziel des Vorhabens LiRaS ist die Entwicklung eines ultrastabilen, extrem rauscharmen bildgebenden 3D-Radarsensorsystems mit integrierten LiDAR-Elementen auf einer elektronisch-photonisch kointegrierten Chipebene. Dieses System soll eine kostengünstige und redundante Informationsquelle für eine sichere Datenfusion bieten.
Erhöhung des Auflösungsvermögens des Radars: Das Radar soll so weiterentwickelt werden, dass es eine derart feine Winkelauflösung erreicht, die mit der von heutigen LiDAR-Systemen vergleichbar ist. Dies ermöglicht eine präzisere und zuverlässigere Erfassung der Umgebung.
Integration von LiDAR in elektronisch-photonische Radarchips: LiDAR-Elemente sollen direkt in die Chips des Radarsystems integriert werden. Dies soll durch fortschrittliche, kognitive Verknüpfungen zu neuen Redundanz- und Fusionskonzepten zwischen LiDAR und Radar führen.
Ansatz
Der Ansatz des Forschungsprojektes LiRaS basiert auf der Integration von Radar- und LiDAR-Technologien auf einem einzigen Chip, um eine umfassende und ausfallsichere Umfelderfassung für Fahrzeuge zu gewährleisten. Diese Methodik kombiniert die Stärken beider Sensortechnologien und gleicht deren jeweilige Einschränkungen aus.
Das 3D-Radarsensorsystem wird durch die Integration von LiDAR-Elementen ergänzt. Diese Funktionalität wird in eigens entwickelten elektronisch-photonisch integrierten Chips (EPIC) auf Siliziumbasis integriert. Ziel ist es, eine kostengünstige und zuverlässige Informationsquelle zu schaffen, die eine sichere und effiziente Datenfusion ermöglicht.
Die LiRaS-Systeme liefern hochauflösende, dreidimensionale LiDAR- und Radardaten mit einem hohen Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Diese Daten bilden die Grundlage für fortschrittliche Sensordatenfusionskonzepte, die für die Entwicklung sicherer, robuster und echtzeitfähiger automatisierter Fahrfunktionen entscheidend sind. Durch die Integration dieser Technologien wird eine redundante und umfassende Umfelderfassung erreicht, die selbst unter schwierigen Bedingungen zuverlässig arbeitet.
Herausforderungen
Heraus-
forderungen
Das Forschungsprojekt LiRaS steht vor einer Vielzahl von Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt. Neben der präzisen Erfassung der Umgebung unter schwierigen Witterungsbedingungen müssen auch weitere Schlüsselaspekte berücksichtigt werden.
Die nahtlose Integration von kohärenten Radar- und LiDAR-Technologien auf einem Chip sowie die Entwicklung leistungsstarker Algorithmen zur Signalverarbeitung und Datenfusion in Echtzeit zählen zu den zentralen Herausforderungen in LiRaS.
Die Herausforderung besteht darin, diese Chips so kompakt und effizient zu gestalten, dass sie in bestehende Fahrzeugstrukturen integriert werden können. Bei Fahrzeugen kommt es oftmals zu großen Aperturen mit ausgedünnten Antennenanordnungen, dies führt dazu, dass für eine sichere Umfelderfassung und eindeutige Zieldetektion, ein Sensor mit möglichst hohem Signal-zu-Rausch-Verhältnis und einer stabilen Signalerzeugung benötigt wird.
Es muss ein Chip entwickelt werden, der integrierte photonische und elektronische Schaltkreise, mit hochqualitativer optischer Halbleitertechnologie kombiniert und dabei ein ultrapräzises und stabiles Sensorsignal erzeugt. Gleichzeitig müssen die eingesetzten Halbleitertechnologien derart gestaltet sein, dass eine spätere Serienproduktion im automobilen Einsatz mit hohem Yield möglich wird. Dies erfordert die Entwicklung von Fertigungsprozessen für das neue Sensorsystem, die sowohl kosteneffizient als auch skalierbar sind und dabei den Anforderungen unterschiedlicher Fahrzeugmodelle und Einsatzszenarien gerecht wird.
Ein Blick ins Projekt





Zahlen und Fakten
Projektkoordinator
Dr. Marc-Michael Meinecke
Volkswagen AG
Budget
10,1 Mio. Euro
Konsortium
6 Partner
OEMs, Zulieferer, Technologieprovider, Universität, Forschungsinstitut
Förderung
6,68 Mio. Euro
66,2% BMBF gefördert
Laufzeit
36 Monate
1. Mai 2024 – 30. April 2027