Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik in Kooperation mit den Leibniz-Instituten FBH und IHP
#smarteyesforvehicles: Weiter, genauer, kleiner
Interview mit der Abteilung Fahrzeugumfelderkennung der FMD-Geschäftsstelle.
Ob im Verkehr, der Robotik oder der Industrie: Smarte Lösungen für Systeme zur Umfelderkennung sind gefragt. Die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) leistet einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung der Technologien und damit zur Erhöhung der Sicherheit von Verkehrsteilnehmenden oder Akteuren im industriellen Umfeld.
Fahrzeugumfelderkennung: Welche Technologien fallen unter diesen Begriff?
Fahrzeugumfelderkennung meint Technologien rund um LiDAR, RADAR, Sensordatenfusion und natürlich die zugehörigen Integrationstechnologien. Es geht darum, die Umgebung multisensoriell im 360°-Nah- und Fernbereich zu erfassen. Das kann die Detektion Personen, der Fahrbahn oder in industriellen Anwendungen die Klassifizierung von Gegenständen sein.
Welche Kompetenzen hat die FMD in diesem Bereich?
Die 13 Mitgliedsinstitute der FMD verfügen über verschiedene Spezial-Kenntnisse zu den Technologien und Komponenten, welche sich ideal komplementär ergänzen. Im Themenbereich LiDAR reicht das beispielsweise von den verschiedenen Komponenten eines Systems, wie Laserquellen, Optiken, Einrichtungen zur Strahlführung oder Detektoren in verschiedenen Wellenlängenbereichen bis hin zur intelligenten Signalverarbeitung.
Zunehmende Anforderungen aus der Wirtschaft beeinflussen unsere FuE-Aktivitäten sehr stark: Höhere Reichweiten, zunehmender Kostendruck und die Reduktion der Baugröße sind hierbei entscheidend. Intensive Forschungsarbeiten an den Einzelkomponenten sind daher notwendig. Mit Partnern aus der Industrie entwickeln wir die Technologien weiter. Das Forschungs-Know-how wird auf die einzelnen Anwendungen und den daraus resultierenden Systemspezifikationen zugeschnitten.
Welche Projekte gibt es derzeit innerhalb der FMD in diesem Bereich?
Im Großprojekt »miniLIDAR« entwickeln wir zusammen mit einem Industriepartner Komponenten eines miniaturisierten LiDAR-Systems für die Robotik. Beteiligt sind vier FMD-Institute. Das Leibniz FBH in Berlin entwickelt die Puls-Laserquellen. Das Fraunhofer IPMS in Dresden setzt die Entwicklung der Strahlablenkeinrichtung um. Das Fraunhofer IZM in Berlin widmet sich dem Thema Optical Phased Arrays und das Fraunhofer IMS in Duisburg realisiert die Detektorentwicklung.
In einem weiteren Projekt mit dem Startup OQmented (mehr Informationen auf unserer Projektwebseite) befinden wir uns in den Endzügen der Umsetzung. Hier entwickeln die Fraunhofer-Institute ISIT und IMS sowie das Leibniz FBH einen Wide-Field-of-View LiDAR-Demsonstrator mit einem einzelnen MEMS-Spiegel, welcher abgestimmt mit einem SPAD-Detektor arbeitet. Der Demonstrator weist ein Field-of-View von über 160° bei einer Auflösung von 0.1° auf und hat sehr gute Eigenschaften in der Sonnenlichtunterdrückung.
Wie sieht Ihre Unterstützung für Projektinteressierte aus?
Wir als FMD sind für unsere Kunden der One-Stop-Shop für Technologien in der Fahrzeugumfelderkennung. Wir stellen, abgestimmt auf die technologischen Anforderungen, ein Experten-Konsortium zusammen. So können wir maßgeschneiderte Lösungen anbieten. Der Kunde kann über einen Ansprechpartner Zugriff auf ein komplementäres Portfolio an Lösungen erhalten.
Nehmen wir das Beispiel eines Radarchips: Das Schaltungsdesign wäre z.B. beim Fraunhofer FHR in Wachtberg beheimatet, die Fertigung am IHP in Frankfurt/Oder bzw. beim Fraunhofer IAF in Freiburg, das Packaging würde am Fraunhofer IZM in Berlin durchgeführt, zum Schluss käme wieder das Fraunhofer FHR mit der Radar- oder Antennenprüfung ins Spiel. Der Projektpartner und Kunde konzipiert das gesamte Projekt jedoch nur mit der FMD als Ansprechpartner. Das ist in dieser Form in der Forschungswelt einzigartig und kombiniert die Vorteile aus verteiltem, spezialisiertem Know-how mit den Vorteilen einer zentral gemanagten Organisationseinheit.
Welche technologischen Trends zeichnen sich in diesem Bereich ab?
»Weiter«, »genauer« und »kleiner« sind Schlagworte mit denen wir uns täglich auseinandersetzen. Um diesen Anforderungen an die Sensorik der Fahrzeugumfelderkennung gerecht zu werden, arbeiten wir auf verschiedenen Ebenen an Lösungen. Verbindungshalbleiter wie InP-basierte Laser oder InGaAs-basierte Detektoren könnten bei LiDAR-Systemen zu starken Performanceverbesserungen führen. Hierfür müssen jedoch Fragestellungen gelöst werden, um den Kostenanforderungen gerecht zu werden. Heterointegration ist dabei sicherlich ein entscheidendes Thema: Die Verbindung der genannten Detektoren mit einer silziumbasierten Ausleseelektronik ist eine Lösungsidee, welche wir angehen.
Darüber hinaus sind wir sehr interessiert daran, bereits vorhandene Systeme zur Fahrzeugumfelderkennung zu testen bzw. Lösungen im Testingbereich zu entwickeln. Funktionstest sowie die Kalibrierung der Sensoren nach der Fertigung eines Fahrzeugs sind noch nicht vollumfassend und zufriedenstellend gelöst. Mit dem Projekt ATRIUM haben wir eine virtuelle Testumgebung für Radarsensoren geschaffen, welche wir für andere Sensoren in Richtung eines Multisensortestbed weiterentwickeln möchten.
