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Karte für automatisiertes Fahren mit Radarsignalen

Bosch und TomTom erzielen Durchbruch
Karte für automatisiertes Fahren mit Radarsignalen

Hochauflösende Karten sind elementar für das automatisierte Fahren. Im Unterschied zu Karten für heutige Navigationsgeräte bestehen sie aus mehreren übereinanderliegenden Schichten. Auf Basis von On-Board-Sensoren der Fahrzeuge werden aktuelle Daten für die einzelnen Schichten während der Fahrt erzeugt Bild: Bosch
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Einen Durchbruch in der Entwicklung von hochauflösenden Karten für automatisiertes Fahren haben Bosch und TomTom erzielt: Erstmals ist es gelungen, die für solche Karten unverzichtbare Lokalisierungsschicht auf Basis von Radarsignalen zu erstellen. Bislang werden dafür Videodaten genutzt.

Die Radar Road Signature von Bosch setzt sich aus Milliarden von einzelnen Reflexpunkten zusammen. Diese entstehen überall dort, wo Radarsignale etwa auf Leitplanken oder Verkehrsschilder treffen, und bilden so den Verlauf einer Straße nach. Damit können sich automatisiert fahrende Autos bis auf wenige Zentimeter genau in der Fahrspur lokalisieren. „Die Radar-Straßensignatur ist ein Meilenstein auf dem Weg zum automatisierten Fahren. Damit werden sich automatisiert fahrende Autos jederzeit zuverlässig lokalisieren können“, sagt Bosch-Geschäftsführer Dr. Dirk Hoheisel.

Funktioniert zuverlässig auch nachts oder bei schlechter Sicht
Der große Vorteil der Radar Road Signature sei ihre Robustheit: Anders als mit Karten, die für die Fahrzeuglokalisierung ausschließlich auf Videodaten basieren, funktioniere die Lokalisierung mit der Radar-Straßensignatur zuverlässig auch nachts sowie bei schlechter Sicht, heißt es. Zudem würden pro Kilometer nur 5 kB Daten an eine Cloud übertragen. Bei einer Videokarte sei die Datenmenge mindestens doppelt so groß. Spätestens 2020 sollen in Europa und den USA erste Fahrzeuge Daten für die Radar Road Signature liefern.
Intensive Zusammenarbeit seit Mitte 2015
„Mit der Radar Road Signature stellen wir zusammen mit Bosch eine zusätzliche Lokalisierungsinformation vor“, sagt TomTom-CEO Harold Goddijn. „Damit wird die Eigenlokalisierung automatisierter Fahrzeuge in jeder Hinsicht wesentlich robuster.“ An der Radar-Straßensignatur und ihrer Integration in die hochauflösende Gesamtkarte von TomTom haben beide Unternehmen mit Beginn ihrer Kooperation im Juli 2015 intensiv gearbeitet.
Bosch gilt als Weltmarktführer für Radarsensoren mit 77-GHz-Technologie und Erfassungsreichweiten von bis zu 250 m – zum Vergleich: Videosensoren haben nur eine Reichweite von maximal 150 m. Die Herausforderung lag vor allem darin, die bestehenden Radarsensoren quasi umzupolen. Beim Einsatz für Fahrerassistenzsysteme wie ein automatisches Notbremssystem oder eine Abstands- und Geschwindigkeitsregelung ACC erkennen die Sensoren sich bewegende Objekte.
Zum Erstellen der Radar Road Signature dagegen müssen statische Objekte erfasst werden. Das hat zu Modifikationen der Radarsensoren geführt. Die nächste Generation der Bosch-Radarsensoren soll in der Lage sein, die benötigten Daten für die Radar-Straßensignatur zu liefern. „Autos, die in den kommenden Jahren mit den Assistenzfunktionen von morgen auf den Markt kommen, fahren die Karte für die automatisierten Fahrzeuge von übermorgen ein“, erklärt Hoheisel.
Karten bestehen aus mehreren Schichten
Hochauflösende Karten sind elementar für das automatisierte Fahren und liefern Informationen, die über den Erfassungsbereich der Sensoren hinausgehen. Im Unterschied zu Karten für heutige Navigationsgeräte bestehen sie aus mehreren übereinanderliegenden Schichten:
Lokalisierungsschicht
Anhand der Lokalisierungsschicht, bestehend aus der Radar Road Signature plus zusätzlicher Video-Lokalisierungskarte, ermittelt ein automatisiert fahrendes Auto seine Position in einer Fahrspur. Dazu vergleicht es zum Beispiel Informationen zu Objekten, die es über die Umfeldsensoren erhalten hat, mit den entsprechenden Informationen in der Lokalisierungsschicht. So bestimmt das Fahrzeug seine relative Position zu diesen Objekten.
Planungsschicht
Über die Planungsschicht erfolgt beim automatisierten Fahren die Berechnung einzelner Fahrmanöver (Trajektorienplanung). Dazu beinhaltet die Planungsschicht Informationen zu Fahrbahnverläufen, Verkehrsschildern und Tempolimits sowie Kurvenradien und Gefälle. Mithilfe der Planungsschicht entscheidet ein automatisiert fahrendes Fahrzeug beispielsweise, wann es die Spur wechselt.
Dynamikschicht
Informationen zu allen schnell veränderlichen Verkehrssituationen wie Staus, Bau- und Gefahrenstellen oder freie Parkplätze sind in der Dynamikschicht gespeichert.
Eine Million Fahrzeuge halten hochauflösende Karte aktuell
Die einzelnen Schichten einer hochauflösenden Karte für automatisiertes Fahren müssen regelmäßig aktualisiert werden – die Dynamikschicht sogar in Echtzeit. „Wir gehen davon aus, dass wir für Autobahnen in Europa, Nordamerika und Asien-Pazifik jeweils eine Flotte mit etwa einer Million Fahrzeuge benötigen, um eine hochauflösende Karte aktuell zu halten“, erläutert Hoheisel.
Auf Basis von On-Board-Sensoren der Fahrzeuge werden aktuelle Daten für die einzelnen Schichten während der Fahrt erzeugt. Über Kommunikationsboxen wie die Connectivity Control Unit von Bosch gelangen beispielsweise die Daten der Radarsensoren aus den Fahrzeugen über die Cloud des Herstellers in die Bosch IoT Cloud. Bosch erstellt daraus die Radar Road Signature, die mit allen gängigen Kartenformaten kompatibel ist. Die Integration der Radar-Straßensignatur in die Gesamtkarte sowie deren Bereitstellung erfolgt zum Beispiel durch TomTom.
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