Mit zusätzlichen "Augen" von etwa der Grösse einer Orange, die an verkehrstechnisch wichtigen Punkten angebracht sind und kaum Strom verbrauchen, könnten selbstfahrende Autos künftig wichtige Infos über den umgebenden Verkehr erhalten. Kun Woo Cho von der Rice University nennt das Forschungsprojekt "EyeDAR".
Die Infos beziehen sich etwa auf Fahrzeuge, die eine Kreuzung passieren werden, aber noch nicht von den bordeigenen Sensoren zu erfassen sind. Aber auch Fussgänger, die plötzlich zwischen grossen Fahrzeugen auftauchen, Autos, die an Kreuzungen langsam vorwärtsfahren, oder Radfahrer, die sich aus ungewöhnlichen Winkeln nähern, können leicht übersehen werden.
"Aktuelle Sensorsysteme für Fahrzeuge wie Kameras und LiDAR haben Probleme bei schlechter Sicht, beispielsweise bei Regen, Nebel oder Schneefall", sagt Cho, die im Labor von Ashutosh Sabharwal, arbeitet. "Radar hingegen funktioniert bei allen Wetter- und Lichtverhältnissen überaus zuverlässig und kann sogar durch Hindernisse hindurchsehen", unterstreicht der Forscher.
Eyeradar-Geräte, die an Ampeln, Stoppschildern oder Strassenlaternen angebracht würden, sind nicht selbst aktiv. Sie erfassen von Fahrzeugen ohnehin ausgesandte Radarsignale, die Umwege über Hindernisse wie versteckte Fussgänger und Autos genommen haben, vom Radarempfänger des Fahrzeugs aber nicht erkannt werden.
Die Struktur des Geräts ermöglicht es diesem, die exakte Richtung der von Hindernissen aller Art reflektierten Signale zu bestimmen und diese detaillierten Infos an selbstfahrende Fahrzeuge weiterzugeben. "Es ist, als würde man den Radarsystemen von Fahrzeugen ein zusätzliches Paar Augen hinzufügen", verdeutlicht Entwicklerin Cho.
EyeDAR ist von einem Sensor aus der realen Welt inspiriert ist - dem menschlichen Auge. Das Gerät besteht aus zwei Hauptkomponenten: einer 3D-gedruckten Luneberg-Linse aus Harz, die ähnlich wie die Linse des Auges funktioniert und eingehende Signale aus beliebigen Richtungen auf einen Brennpunkt auf der gegenüberliegenden Oberfläche fokussiert, und Antennen, die die Linse auf der Rückseite umgibt und wie eine Netzhaut funktioniert.
Während herkömmliche Radarsysteme zur Winkelmessung auf grosse Antennen-Arrays und komplexe Algorithmen angewiesen sind, übernimmt das physikalische Design von EyeDAR den grössten Teil der Berechnungen, die normalerweise für die Peilung erforderlich sind - eine der energie- und datenintensivsten Aufgaben in der Radarverarbeitung, heisst es.
"Unsere Linse besteht aus über 8.000 einzigartig geformten, extrem kleinen Elementen mit unterschiedlichem Brechungsindex", so Cho. Durch eine gezielte Verteilung dieser Elemente interagiere die Linsenstruktur auf intelligente Weise mit den eingehenden Radarsignalen und leite diese an die richtige Stelle auf dem Antennen-Array weiter. In Tests konnte EyeDAR die Zielrichtungen mehr als 200 Mal schneller bestimmen als herkömmliche Radarkonstruktionen.
