Wie die 3D-LiDAR-Bereitstellung in ADAS-Anwendungen verbessert wird.

Erkennung ungeschützter Verkehrsteilnehmer

(Auszug aus dem Anwendungsbericht von LeddarTech, kompletter Bericht siehe .pdf unten)

UNECE Regelung für Nutzfahrzeuge

Die Vereinten Nationen (UN) sind eine weltweite Organisation, bestehend aus 5 regionalen Kommissionen, die in viele Arbeitsgruppen für verschiedene Zwecke unterteilt sind. Die Wirtschaftskommission für Europa (ECE), eine ihrer regionalen Kommissionen, befasst sich seit der Unterzeichnung des Abkommens im Jahr 1958 mit der grenzüberschreitenden Harmonisierung und technischen Regulierung. Das Abkommen enthält nun mehr als 150 Vorschriften für Radfahrzeuge, aus denen die Europäische Union (EU) und viele andere Länder für insgesamt 51 Länder eine harmonische Anwendung finden müssen.

In den letzten Jahren hat sich UNECE auf die Sicherheit der Fahrzeuginsassen, aber auch auf VRUs konzentriert. Eines der Hauptanliegen ist die Kollision zwischen rechts abbiegenden Lastkraftwagen und Radfahrern, die auf ihrer Spur bleiben, was zu Unfällen mit schwerwiegenden Folgen führt. Im Laufe der Jahre wurden viele Vorschriften ausgearbeitet, um die Zahl der Unfälle zu reduzieren. So wurden beispielsweise in Nutzfahrzeugen breitere Spiegel und Unterfahrschutz eingesetzt. Diese Methoden reichen jedoch nicht aus, um das Problem zu beseitigen oder deutlich zu reduzieren.

Fahrerassistenzsysteme sind Teil einer neuen Verordnung zur Verringerung der Unfallzahlen zwischen großen, wendenden Fahrzeugen und den Radfahrern in ihrer Umgebung. Das Hauptziel besteht darin, ein Sensorsystem zu standardisieren, das den Fahrer vor einer Kollision warnen kann; früh genug, um dem Fahrer genügend Zeit zu geben, sein Manöver anzupassen. Diese neue Verordnung, die als Blindwinkel-Informationssystem (BSIS) für die Erkennung von Fahrrädern bezeichnet wird, wurde im März 2019 genehmigt und verabschiedet und wird bis Mai 2022 für den neuen Modellzyklus von Fahrzeugen und bis Mai 2024 für alle neuen Fahrzeuge umgesetzt. Die von dieser Verordnung erfassten Fahrzeuge sind die Klassen N2 und N3, die Kraftfahrzeuge mit mindestens vier Rädern, die für den Güterverkehr konzipiert und gebaut sind, mit einem Gewicht von mehr als 3,5 Tonnen darstellen.

Da es sich um ein Warnsystem handelt, muss der Sensor in der Lage sein, eine mögliche Kollision viel früher zu erkennen, als es ein Fahrer tun würde, da die Reaktionszeit des Fahrers auf seinem Verständnis des Gefahrenortes und der Zeit für die Anpassung des Manövers zur Vermeidung einer möglichen Kollision basiert.

Die Dokumentation zur Verordnung erläutert klar die kritischen Szenarien mit dem Kontext und den Parametern, um die Szenarien nachvollziehen zu können und bestimmte Erfolgskriterien zu erfüllen. Die Höchstgeschwindigkeit des für diese Regelung in Betracht gezogenen Fahrzeugs beträgt 30 km/h, mit einer Verzögerungsfähigkeit von 5 m/s² und einer Reaktionszeit des Fahrers von 1,4 Sekunden. Es gibt zwei Arten von gemessenen Szenarien: dynamisch und statisch.

Diese Werte, gepaart mit den Parametern aus dem dynamischen und statischen Szenario, können analysiert werden, um den Erfassungsbereich abzuleiten, der vom Radfahrer benötigt wird, um den Fahrer innerhalb einer angemessenen Zeitspanne sicher zu warnen. Die Worst-Case-Szenarien, die in Bezug auf die Reichweite die größten Anforderungen stellen, sind wie folgt, in Abbildung 4 und Abbildung 5:

Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit (20 km/h) mit Fahrrad mit niedriger Geschwindigkeit (10 km/h) vor dem Fahrzeug

Abb. 4) Beispiel für das dynamische kritische Szenario, das in der BSIS-Verordnung zur Erkennung von Fahrrädern berücksichtigt wird.

Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit (10 km/h) mit Fahrrad mit hoher Geschwindigkeit (20 km/h), das hinter dem Fahrzeug kommt.

Abb. 5) Beispiel für das dynamische kritische Szenario, das in der BSIS-Verordnung zur Erkennung von Fahrrädern berücksichtigt wird.

In Anbetracht dieser Szenarien veranschaulicht Abbildung 6 unten die umfassende Abdeckung des BSIS, bei der der Fahrer vor oder beim Betreten des blauen Bereichs gewarnt werden muss. Der Erfassungsbereich am Fahrrad wird aus den Parametern des UNECE-Protokolls im Worst-Case-Szenario abgeleitet. Die maximal erforderliche Reichweite ist für die Heckbestimmung mit 30 Metern Reichweite, während die Frontbestimmung bis zu 8 Metern erforderlich ist. Die UNECE-Regelung für BSIS schreibt vor, dass das Fahrerassistenzsystem nur eine Seite des Lkw überwacht - die rechte Seite in Ländern, in denen Fahrzeuge auf der rechten Straßenseite fahren, und die linke Seite, in denen Fahrzeuge auf der linken Seite fahren. Die zu überwachende Seite des Lkw erfordert eine vollständige 180°-Abdeckung, da die Szenarien, die das Fahrerassistenzsystem erfüllen muss, für Radfahrer konzipiert sind, die sich im hinteren, seitlichen und vorderen Teil des Lkw befinden.

Abb. 6) Erforderliche Abdeckung für das Bestehen des Testprotokolls nach UNECE

Diese Verordnung der UNECE zielt derzeit nur auf ein Warnsystem ab. Diese Warnung könnte sich jedoch in ein aktives System verwandeln, wenn wir nach vorne schauen und die Fortschritte bei den Bedürfnissen des Marktes und der damit verbundenen Regulierung vorwegnehmen. Diese Änderung würde mehr Sicherheit und Redundanz innerhalb des Systems erfordern, wobei eine sehr begrenzte Anzahl von falsch positiven oder falsch negativen Bestimmungen toleriert werden müsste.

LiDAR erfüllt eine kritische Anforderung bei der VRU-Erkennung

Die aktuellen und zukünftigen technologischen Anforderungen an ADAS/AD-Anwendungen zur Erfüllung kritischer Fahrer- und VRU-Sicherheitsbedürfnisse haben zur Verbreitung neuer Alternativen geführt. Die LiDAR-Technologie bietet viele Vorteile als Ergänzung zu anderen Sensortechnologien. Insgesamt haben sie keine Leistungseinbußen bei Nacht oder schlechteren Sichtverhältnissen. Darüber hinaus ist LiDAR die Sensortechnologie, die die höchste Abstandsgenauigkeit bei der Positionierung von Objekten bietet. Angesichts dieser Vorteile stellt LiDAR höchstwahrscheinlich die überzeugendste Sensorlösung dar, um Sicherheitsbedenken zu begegnen.

LEDDARTECH'S 3D FLASH LiDAR Lösung Vorteile bei der VRU-Erkennung

LeddarTech® ist ein etablierter LiDAR-Lieferant, der den Automobil- und Mobilitätsmarkt mit einer umfassenden Solid-State-3D-Flash-LiDAR-Lösung voranbringt, um der Entwicklung der Sicherheitsanforderungen gerecht zu werden.

Der neue 3D-LiDAR-Sensor verfügt über ein breites Sichtfeld von 180°x16°. Dieses breite FoV erfüllt die Anforderungen von Anwendungen, die eine breite Abdeckung erfordern, wie z.B. AEB, Querverkehrserkennung, Totwinkelerkennung, Einparkhilfe und 360° Kokonerkennung im Nahbereich (mit dem Einsatz von mindestens zwei Sensoren).

Das robuste Design dieses LiDAR-Sensors bietet eine hohe MTBF (mittlere Ausfallzeit), was auf sein komplettes Solid-State-Design ohne bewegliche Teile im Gegensatz zu mechanisch scannenden LiDARs zurückzuführen ist. Der Sensor ist in einem IP67-Gehäuse mit schlagfesten Fenstern und automatischen Steckverbindern untergebracht, ist straßentauglich und für den Betrieb in einem breiten Temperaturbereich geeignet.

Durch die Verwendung der Flash-LiDAR-Technologie liefert der Sensor eine vollflächige Beleuchtung für eine vollständige Abdeckung der Umgebung ohne blinde Flecken und ohne Totzonen, selbst bei Objekten in der Nähe des Sensors.

Die Erkennungsweite von Fußgängern und Fahrrädern liegt über 30 Meter bzw. 50 Meter. Diese Erkennungsfähigkeit entspricht selbst den schlimmsten Fällen, die zuvor in diesem Beitrag behandelt wurden.

3D Flash LiDARs bieten viele Vorteile gegenüber 2D LiDARs. Diese dritte Dimension bringt kritische, inkrementelle Informationen in die Form eines Objekts: Die vertikale Beleuchtung der Szene hilft bei der Bestimmung der Höhe der erfassten Objekte in der Umgebung und unterstützt gleichzeitig die Objektklassifizierung.

Die neue 3D-Flash-LiDAR-Lösung von LeddarTech ist aufgrund ihrer Auflösung, Reichweite und des Sichtfeldes ideal geeignet, um die Erkennungskriterien des Euro NCAP AEB VRU und die BSIS-Richtlinie zur Erkennung von Fahrrädern der UNECE zu erfüllen.

Die Kompatibilität mit diesen wichtigen Industriestandards und Vorschriften treibt die 3D-LIDAR-Lösung von LeddarTech für ADAS- und AD-Anwendungen in Pkw, Shuttles, Bussen, Lastkraftwagen und Robotaxis voran.

Kompletter Anwendungsbericht