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Autonomes Parken – Die Rolle der 77 GHz Single-Chip-mmWave-Sensoren

| Autor/ Redakteur: Kishore Ramaiah* / Benjamin Kirchbeck

Verzweifeln Sie auch regelmäßig bei der Suche auf öffentlichen Parkplätzen nach einer freien Lücke? Besonders wenn es regnet oder sehr heiß ist, wäre es doch schön, wenn das Auto seine Insassen am Eingang absetzen und selbstständig auf den nächsten freien Parkplatz fahren könnte. Damit der Wunsch auch Realität wird, sind Millimeterwellen-Radarsensoren nötig.

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Millimeterwellen durchdringen nämlich Werkstoffe wie Kunststoff oder Stoßfänger, sodass unabhängig von Fahrzeughersteller und Modell eine standardisierte Installation möglich ist.
Millimeterwellen durchdringen nämlich Werkstoffe wie Kunststoff oder Stoßfänger, sodass unabhängig von Fahrzeughersteller und Modell eine standardisierte Installation möglich ist.
(Bild: TI)

Jeder kennt es: Die nervenraubende Suche nach einem freien Parkplatz. Wie viel Zeit man doch sparen könnte, wenn nicht selbst nach einer geeigneten Parklücke gesucht werden müsste. Tatsächlich könnten selbstständig parkende Autos auf breiter Ebene Realität werden, wenn die Automobilhersteller damit beginnen, ihre Fahrzeuge mit Millimeterwellen-Radarsensoren (mmWave) ausrüsten, um sie für automatisches Parken zu rüsten.

Sie wundern sich an dieser Stelle vielleicht, weshalb die schon jetzt in Autos verbauten Rundumsicht-Kameras und Ultraschallsensoren nicht ausreichen, um die Fahrzeuge selbstständig einparken zu lassen. Die heutigen Sensoren fungieren allerdings lediglich als Einparkhilfe, d. h. die Autofahrer müssen immer noch selbst entscheiden und nutzen die Informationen aus diesen Sensoren nur als Hilfestellung. Wirklich autonom sind die Autos in dieser Hinsicht also nicht.

Damit ein automatisches Einparken möglich ist, sollte der verwendete Sensor in der Lage sein, Objekte wie etwa andere Fahrzeuge, Bordsteinkanten und Fußgänger in Entfernungen zwischen 3 cm und 40 m, in einem weiten Sichtfeld und bei beliebigen Umgebungsbedingungen zu erkennen. mmWave-Sensoren sind hierbei eine wirkungsvolle Hilfe, denn sie detektieren zuverlässig auch kleinere Objekte, die von anderen Sensoren möglicherweise nicht erkannt werden – wie etwa einen aus dem Boden ragenden Metallstab in weniger als 25 cm Entfernung. Hinzu kommt, dass mmWave-Sensoren bei den unterschiedlichsten Wetter- und Lichtverhältnissen funktionieren.

Installation der Sensoren

Die Installation von Sensoren in einem Auto ist heutzutage eine echte Herausforderung. mmWave-Sensoren aber lassen sich problemlos hinter einem Stoßfänger verbauen, sodass keine Löcher in der Karosserie oder im Unterbau des Fahrzeugs erforderlich sind. Millimeterwellen durchdringen nämlich Werkstoffe wie Kunststoff oder Stoßfänger, sodass unabhängig von Fahrzeughersteller und Modell eine standardisierte Installation möglich ist.

Außerdem werden mit der mmWave-Technik deutlich weniger Sensoren benötigt, um einen Erfassungsbereich von 360° um das gesamte Auto abzudecken, als bei Verwendung anderer Techniken. Wie Bild 1 verdeutlicht, reichen für einen Erfassungswinkel von 360° acht Sensoren aus.

Bild 1: Mit mmWave-Sensoren lässt sich um das Fahrzeug herum ein Erfassungsbereich von 360° abdecken, sodass die Voraussetzungen für ein automatisiertes Einparken erfüllt sind.
Bild 1: Mit mmWave-Sensoren lässt sich um das Fahrzeug herum ein Erfassungsbereich von 360° abdecken, sodass die Voraussetzungen für ein automatisiertes Einparken erfüllt sind.
(Bild: TI)

Multimodale Sensoren

Automatisiertes Parken wird ermöglicht, indem die vorhandenen, multimodalen Radarsensoren an den vorderen und hinteren Ecken anders genutzt werden. Solange das Auto fährt, können sie zur Totwinkelerkennung oder für Spurwechselassistenten verwendet werden, wo es um die Detektierung von Fahrzeugen in anderen Fahrspuren mit Entfernungen bis zu 80 m geht. Im Such- oder Einpark-Modus des Fahrzeugs dagegen wird die Konfiguration dieser Sensoren dynamisch geändert, sodass wesentlich nähere Objekte in Entfernungen zwischen 40 m und weniger als 10 cm detektiert werden, was für Einpark-Anwendungen ohne weiteres ausreicht.

Multimodale Hinderniserkennungs-Sensoren an den Fahrzeugtüren lassen sich ebenfalls für Einpark-Anwendungen nutzen. Aus diesen Gründen sind mmWave-Sensoren für Tier-1-Zulieferer höchst interessant. Tabelle 1 fasst die Vorteile der mmWave-Sensoren für das automatisierte Parken zusammen.

Tabelle 1: Systemvorteile des Einsatzes von mmWave-Sensoren für das automatisierte Einparken.
Tabelle 1: Systemvorteile des Einsatzes von mmWave-Sensoren für das automatisierte Einparken.
(Bild: TI)

Der AWR1843 von TI ist ein mit 77 GHz arbeitender Single-Chip-mmWave-Sensor mit integrierter digitaler Signalverarbeitung, Speicher und Radar-Beschleunigungseinheit, mit dem sich ein automatisiertes Einparken implementieren lässt. Die Spezifikationen des AWR1843 für die Applikation sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2: Eigenschaften und Applikationsvorteile des AWR1843.
Tabelle 2: Eigenschaften und Applikationsvorteile des AWR1843.
(Bild: TI)

Fazit

Automobilhersteller und Tier-1-Zulieferer setzen zunehmend auf mmWave-Sensoren, um verschiedenste Fahrassistenz- und automatische Einparkfunktionen zu realisieren. Es liegt in erster Linie an den Eigenschaften und Vorteilen der mmWave-Technik – darunter der höhere Integrationsgrad und die daraus resultierenden kleineren Abmessungen –, dass hiermit Verbesserungen für das autonome Fahren möglich sind.

* Kishore Ramaiah ist als Product Manager im Bereich Automotive Radar für Texas Instruments tätig.

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