Sicherheit

Durch Laser gelenkt: so können moderne Fahrzeuge sehen

Fahren wird in Zukunft so sicher wie nie mit selbstfahrenden Fahrzeugen, aber dazu müssen sie ihre Umgebung klar sehen und verstehen können. Deshalb arbeitet Volvo Cars mit dem US-amerikanischen Technologieunternehmen Luminar an der Entwicklung lasergestützter LiDAR-Technologie, die weiter – und mehr – sehen kann als je zuvor.

WORDS: LEO WILKINSON

Dieses Bild zeigt, wie die LiDAR-Technologie von Volvo Cars die Umgebung «sieht».

Wenn es um die komplett autonomen Fahrzeuge der Zukunft geht, zählt die Vision. Volvo Cars’ Vision sind vollkommen autonome Fahrzeuge, die Strassen sicherer machen, uns mehr Zeit zur freien Verfügung schenken und sogar die Stadtplanung von Grund auf ändern werden. Um diese Zukunftsvision geht es beim Konzeptfahrzeug Volvo 360c. Vision bedeutet aber auch «Sicht», und das ist ebenso wichtig, denn nur, wenn selbstfahrende Fahrzeuge ihre Umgebung sehen und wahrnehmen können, werden sie sich durchsetzen. Den Unterschied zwischen einem Kind und einem Hydranten erkennen, oder einen Hund sehen und assoziieren, dass dazu wahrscheinlich ein Besitzer gehört – das tun wir Menschen automatisch. Und wenn autonome Fahrzeuge das auch können, haben wir die sichere, nachhaltige und flexible Mobilität der Zukunft erreicht.

Lasersicht
Wir sehen und interpretieren unsere Umwelt mithilfe von Augen und Gehirn, autonome Fahrzeuge verlassen sich auf Kameras, Sensoren und Software. Eine zentrale Komponente ist LiDAR (Light Detection and Ranging). Bei dieser Technologie werden (unsichtbare) Laserlichtimpulse ausgesendet und die Rücklaufzeit des gestreuten Lichts berechnet. Das erfolgt viele tausend Mal pro Sekunde mit zahlreichen Strahlen. In Verbindung mit präziser GPS-Positionsbestimmung und der richtigen Software entsteht so eine sehr detaillierte 3D-Karte der Fahrzeugumgebung in Echtzeit. Das vom Fahrzeug gesehene «Bild» bezeichnet man als Punktwolke. Diese Masse bunter Punkte auf schwarzem Hintergrund ist ein ganz anderes Bild der Welt, als wir es wahrnehmen, enthält aber unglaublich viele Informationen und ermöglicht es einem autonomen Fahrzeug, seine Bewegung und die Geschehnisse um es herum haargenau zu ermitteln.

Partner in Sicht
Allerdings sind nicht alle LiDAR-Systeme gleich. Um sicherzustellen, dass seine autonomen Fahrzeuge der Zukunft das bestmögliche Sehvermögen haben, hat Volvo Cars in das amerikanische Tech-Startup Luminar investiert, das selbst eine ausgereifte LiDAR-Technologie entwickelt hat. In Zusammenarbeit mit den Ingenieuren von Volvo Cars in Kalifornien hat Luminar eine LiDAR-Technologie entwickelt, die weiter sehen kann als viele vergleichbare derzeit verfügbare Systeme. Sie erkennt Objekte in bis zu 250 Metern Entfernung, ein lebenswichtiger Unterschied bei Autobahngeschwindigkeit, weil das Fahrzeug mehr Zeit hat, um auf Gefahren zu reagieren.

Der Mann hinter Luminar ist CEO Austin Russell, der sich schon mit 10 Jahren mit Sensortechnologie befasste und 2012 im Alter von 17 Jahren Mitgründer von Luminar wurde. Aus seiner Vision entstand eine LiDAR-Technologie, die mit keiner anderen vergleichbar ist. «Damit autonome Fahrzeuge tatsächlich Wirklichkeit werden, müssen sie ihre Umgebung zuverlässig in 3D sehen und verstehen können. Um das zu erreichen, haben wir eine von Grund auf neue Technologie entwickelt.»

Neben der enormen Reichweite zeichnet sich die von Luminar und Volvo Cars geschaffene LiDAR-Technologie durch eine nie dagewesene Detailtreue aus. «Unsere Technologie kann menschliche Konturen erkennen und was diese gerade tun, das war mit LiDAR bei Fahrzeugen bisher nicht möglich», sagt Russell. Die Sensoren von Luminar helfen auch bei der Lösung einiger praktischer Probleme bei der Entwicklung komplett autonomer Fahrzeuge, wie Russell erklärt: sie können zum Beispiel dunkle Objekte vor dunklem Hintergrund erkennen und funktionieren auch bei schwierigen Bedingungen wie Regen, Nebel oder Schnee einwandfrei.

Die Kraft der Wahrnehmung
Um autonome Fahrzeuge sicher zu machen, müssen sie zuerst ein Objekt genau sehen können. Als nächstes müssen sie verstehen, was für ein Objekt es ist und wie es sich verhalten könnte (oder auch nicht), um entsprechend reagieren zu können. Deshalb arbeiten Volvo Cars und Luminar auch zusammen an der «Wahrnehmungstechnologie»-Software, die sicherstellen soll, dass die autonomen Fahrzeuge der Zukunft unterwegs die richtigen Entscheidungen treffen.

«Die autonome Technologie macht Fahren auf ganz neue Art sicher, über die Grenzen menschlicher Fehlbarkeit hinaus, und wird neue Vorteile für Kunden und die Gesellschaft bringen», sagt Henrik Green, Senior Vice President Research & Development bei Volvo Cars. «Luminar teilt unseren Ehrgeiz, diese Vorteile umzusetzen. Die neue Wahrnehmungstechnologie ist das Ergebnis der engen Zusammenarbeit zwischen unseren Ingenieuren in Kalifornien und deren Kollegen bei Luminar. Es ist ein wichtiger nächster Schritt zu einem der strategischen Hauptziele von Volvo – der sicheren Einführung komplett autonomer Fahrzeuge.»

Ein Blick in die Zukunft des autonomen Fahrens: das Konzeptfahrzeug Volvo 360c

Stellen Sie sich vor, Sie reisen in Zukunft erster Klasse im eigenen Fahrzeug, können ganz nach Belieben arbeiten, schlafen, einen Film schauen oder entspannen, während Ihr Volvo sicher für Sie fährt. Das ist die Zukunft des Volvo 360c – ein elektrisches, komplett autonomes Konzeptfahrzeug als Anstoss für die Debatte über positive Veränderungen durch selbstfahrende Fahrzeuge.