Autos mit Adleraugen

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Autos mit Adleraugen

Welche Rolle spielen Messlösungen von Rohde & Schwarz bei der Vision vom automatisierten Fahren?

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Am 11.05.2023 aktualisiert 🛈
Erstmalig am 09.01.2020 veröffentlicht

Der Deutschen liebstes Kind steuert auf die Autonomie zu. Die Idee bewegt Tech-Aficionados und Auto-Enthusiasten weltweit. Mit maßgeschneiderten Lösungen trägt Rohde & Schwarz dazu bei, sicheres autonomes Fahren möglich zu machen.

E-Mobilität, Vernetzung und autonomes Fahren heißen die Mega-Trends in der Branche. Die Automobilindustrie erfindet sich von Grund auf neu. Das geht so weit, dass einige Firmen sogar den klassischen Fahrzeugbau in Frage stellen. Tesla-Konkurrent Zoox etwa entwickelt zuerst die autonome Technik und darum herum das Auto. Neue Metaphern für das Gefährt der Zukunft werden bereits ausgegeben: Smartphone auf Rädern, lässiger Tech-Traum, rollender Manager, mobile Chillout-Lounge - um nur einige Beispiel zu nennen.

Mobilität von morgen bewegt

Wie kaum etwas anderes steht das fahrerlose Auto für die Macht, mit der Zukunftstechnologien und Digitalisierung unser alltägliches Leben verändern werden. Das automatisierte, vernetzte Fahren verspricht eine deutliche Steigerung von Verkehrssicherheit und Komfort. Einem autonomen Fahrzeug zu vertrauen, ist dennoch für viele ein großer Schritt.

Das automatisierte, vernetzte Fahren verspricht eine deutliche Steigerung von Verkehrssicherheit und Komfort.

Auf dem Weg zum Roboterauto

Beim autonomen Fahren sind fünf Stufen definiert: vom assistierten zum teilautomatisierten, hochautomatisierten, vollautomatisierten bis zum autonomen Fahren. Teilautomatisierte Systeme (Level 2) sind bereits Realität, eine Serienreife für hochautomatisiertes Fahren (Level 3) ist in Entwicklung.

Der Countdown läuft: Unternehmen weltweit stecken Milliarden in die Entwicklung und fahren Millionen von Testkilometern, real und virtuell. Auf der Marketing-Rennstrecke überbieten sich Firmen mit Vorhersagen zur Marktreife der ersten Roboterautos. 2035, 2030, 2025?

„Autonomes Fahren wird kommen“, sagt Jürgen Meyer, Vice President Market Segment Automotive bei Rohde & Schwarz, „aber nicht so schnell, wie manche meinen. Verlässliche rechtliche Rahmenbedingungen stehen aus. So gibt es z.B. Funktionen, die in den USA zugelassen, in Europa aber noch nicht erlaubt sind. Auch gibt es noch viele technische Hürden zu nehmen.“

Lösungen für alle Trends in der Automobilindustrie. In modernen Fahrzeugen sind immer mehr HF-Standards, Radare und Hochgeschwindigkeits-Datenbusse integriert. Für Automobilhersteller wird es immer schwieriger zu verifizieren, dass unerwünschte elektronische Aussendungen innerhalb spezifizierter Grenzen verbleiben und Fahrzeuge immun sind gegen externe Störquellen.

Lösungen für alle Trends in der Automobilindustrie

Das komplexe Zusammenspiel der verschiedenen drahtlosen Technologien wie Radar, WiFi, Bluetooth®, V2X-Kommunikation und Notruf erfordert umfassende Tests. Das macht Rohde & Schwarz zu einem elementaren Enabler von unfallfreiem, autonomen Fahren. „Unser Portfolio ist ganz auf den Bedarf der Automobilindustrie zugeschnitten. Bei Testlösungen für Radarsensoren, Automotive-Ethernet-Konformität, EMI-Pre-Compliance und EMV-Konformität sind wir bereits Marktführer“, erläutert Meyer. „Kurz gesagt, wir unterstützen bei allem, was funkt und kommuniziert – und das wird aktuell im Bereich Automotive deutlich mehr.“

Gemeinsam mit anderen Sensoren wie Lidar, Kameras und Ultraschall spielen Radare eine Schlüsselrolle bei gegenwärtigen und zukünftigen Fahrerassistenzsystemen (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS). Automotive-Radare dienen den Fahrzeugen als Auge, sie werden bereits millionenfach hergestellt, in Premiumfahrzeugen gehören sie zur Serienausstattung. Radare stört es nicht, wenn es neblig ist oder schneit. Indem sie Lage, Abstand, Distanz und Geschwindigkeit messen, können sie kritische Situationen vorhersehen und Unfälle vermeiden.

Die Welt durch Sensoren sehen

Mit jedem Automatisierungslevel steigt die Zahl der Radarsensoren pro Fahrzeug. Hoch automatisiertes Fahren stellt naturgemäß hohe Ansprüche an die Technik. Die neuesten Systeme nutzen den Mikrowellenlängenbereich, um die Reichweite, Geschwindigkeit und den relativen Winkel erkannter Objekte zu ermitteln und erkennen sogar kleinste Bewegungen. Bandbreite ist nur durch noch mehr Bandbreite zu toppen: Die nächste Generation von Automotive-Radarsensoren wird mit 4 GHz breiten Signalen arbeiten. „Da ist noch viel Entwicklung drin“, betont Meyer, „höhere Frequenzen, höhere Bandbreite. Genau darin liegen unsere Stärken.“

Der Radomtester R&S®QAR etwa ist eine einzigartige Messlösung, um die Signalqualität von Radarsensoren zu analysieren, die hinter Abdeckungen verborgen sind. Aus ästhetischen Gründen werden Automotive-Radare meist hinter Radomen und Stoßstangen verbaut. Ob ein Radarsensor so versteckt noch die gewünschte Leistung erbringt, testet der R&S®QAR. Die Messung erfolgt sekundenschnell, geliefert wird ein Millimeterwellenbild, das intuitiv zu interpretieren ist. Ein ganz einfaches Bild, das Leben retten könnte. Denn hohe Verluste an Radarenergie reduzieren die maximale Entfernung, in der ein Radar ein Ziel erfassen kann, was folgenschwere Fehler zur Folge haben kann.

QAR innovation award screen
Der R&S®QAR in 70 Sekunden

Autonomes Fahren? Sicher!

Automatisierte Fahrtechnologie unterstützt auch Menschen, die körperlich eingeschränkt sind oder weniger reaktionsschnell. „Ein schönes Beispiel ist mein Vater“, weiß Jürgen Meyer, „ab einem gewissen Alter ist er immer rückwärtsgefahren, ohne sich umzudrehen. Hätte er Ultraschallsensoren und eine Rückfahrkamera gehabt, wäre er sicherer gewesen.“

Ingenieure, Unfallforscher und Versicherungsmathematiker bestätigen: Automatisiertes Fahren wird die Sicherheit auf den Straßen signifikant erhöhen. Um die Zahl der Unfallopfer zu senken, werden ab 2022 verschiedene Sicherheitssysteme Pflicht. Die neuen Verordnungen sollen auch den Weg in eine fahrerlose Zukunft ebnen.

Unterdessen ziehen einige Innovatoren bereits weiter: autonom fliegende, elektrische Drohnen, die Menschen transportieren. Wird sich das selbstfliegende Auto letztlich gegen das selbstfahrende durchsetzen?

Andreas von Lösecke
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Je intensiver an Technologien im Bereich der selbstfahrenden Fahrzeuge gearbeitet wird, desto wichtiger wird die korrekte Wahrnehmung der Umwelt.

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Andreas von Lösecke, Product Manager Imaging Products at Rohde & Schwarz

Interview: Andreas von Lösecke, Product Manager Imaging Products at Rohde & Schwarz

R&S®QAR: für mehr Sicherheit beim automatisierten Fahren

Radartechnik ist unverzichtbar für hoch automatisiertes Fahren. Meist werden Radare hinter Stoßfängern, Design-Emblemen und anderen Kunststoffteilen der Autos versteckt. Das Design entscheidet maßgeblich mit, ob ein neues Modell am Markt zündet. Damit die Automotive-Radar-Sensoren dennoch einwandfreie Ergebnisse liefern, müssen die Materialien der sie verdeckenden Bauteile oder Radome vom Radar zu durchdringen sein. Andreas von Lösecke, Produktmanager Imaging Products bei Rohde & Schwarz, informiert über aktuelle Herausforderungen der Branche, den R&S®QAR, eine einzigartige Lösung im Bereich Radomtests, und andere Automotive-Testlösungen von Rohde & Schwarz.

Warum ist es so wichtig, dass Radome ausreichend getestet werden?

In der Branche nimmt das Bewusstsein für die Relevanz von Radomtests stark zu. Sie stellen sicher, dass Radome und Verkleidungen die Funktionsfähigkeit eines Radars nicht beeinträchtigen. Denn je intensiver an den Technologien im Bereich der selbstfahrenden Fahrzeuge gearbeitet wird, desto wichtiger wird die korrekte Wahrnehmung der Umwelt – vor allem auch mit Blick auf die Sicherheit. Das ist wie mit unserem Sehvermögen: Ein Radar ermöglicht es uns, wie eine Brille, bestimmte Dinge zu sehen. Die Qualität des Radoms entscheidet darüber, wie gut diese Brille geputzt ist und wie klar und homogen wir das Umfeld wahrnehmen können.

Wie funktioniert die Testlösung von Rohde & Schwarz zur Überprüfung der Qualität von Radomen?

Der R&S®QAR kann räumlich aufgelöste Millimeterwellen-Abbildungen von Reflektion sowie den Transmissionsgrad eines Radoms generieren und so die Inhomogenitäten innerhalb des Materials erkennbar machen. Die Messung mit dem R&S®QAR erfolgt dabei sekundenschnell und sehr genau: Anders als bei gängigen Produktionsmessverfahren erfolgt sie unabhängig von einem Radar-Referenzgerät und erfordert wesentlich weniger Platz als ein herkömmlicher Aufbau mit mehreren Winkelreflektoren.

Bleiben wir bei dem Vergleich mit der Brille: Sie sollte an jeder Stelle gleich durchsichtig sein. Dies sicherzustellen ist das Ziel des R&S®QAR. Ist diese Homogenität nicht gegeben, kommt es zu Verzerrungen und dann erkennt das Radar irgendwo Dinge, die gar nicht da sind. Dadurch können nachgelagerte Funktionen falsch getriggert werden, ein Fahrzeug könnte etwa eine unnötige Notbremsung auslösen. Solche Situationen können Hersteller mit dem R&S®QAR vermeiden.

Wie sehen die Ergebnisse aus?

Das Ergebnis in unserem Radome testing ist zweigeteilt: in Informationen über die Reflektivität und über die Transmission. Die Reflektivität ist dabei räumlich aufgelöst und darin liegt auch das einzigartige Können des R&S®QAR: Ich kann ganz einfach sehen, an welcher Stelle in meinem Radom etwas stört. Vielleicht können wir noch nicht direkt sagen, was genau der Störfaktor ist, aber meistens kann der Radomhersteller an dieser Stelle schon weiterhelfen, zum Beispiel, wenn es während der Produktion an dieser Stelle bereits Probleme mit der Delimitation gab.

Der R&S®QAR kann schon während der Fertigung dafür sorgen, dass alle Radare einwandfrei sitzen, kalibriert und funktionsfähig sind. Wir haben das Gerät außerdem in Richtung Bildgebung weiterentwickelt, sodass wir CAD-Daten von Fahrzeugen auswerten, die wir vom Hersteller erhalten. Das heißt, wir machen eine Aufnahme mit dem R&S®QAR – das sind unsere Ist-Daten. Und diese vergleichen wir mit den Soll-Daten der CAD-Zeichnungen. Nun können wir sehen: Sitzt das Radar am richtigen Platz, ist etwas beschädigt? Das kann in der Produktion genauso eingesetzt werden wie etwa in Werkstätten.

Der R&S®QAR wird viel im Bereich autonomes Fahren eingesetzt. Wie schätzen Sie die Zukunft des Marktes ein?

Zu Beginn wird diese Technologie noch teuer und eher für die Logistikbranche oder Mobilitätsdienstleister relevant sein. Bis sich das autonome Fahren im Privaten durchsetzt, werden wir noch eine Weile warten und weiter optimieren müssen. Und das tun wir: Je stärker das autonome Fahren genutzt wird, desto mehr Sensoren werden benötigt – und damit auch mehr Radare und Radome. 10-15 Radare sind in einem hochautomatisierten Fahrzeug verbaut, viele von ihnen verborgen hinter Radomen, Stoßstangen, Front- oder Heckschürzen. All diese Geräte und Verkleidungen müssen in der Produktion getestet werden.

Was gibt es noch zu testen auf dem Weg zum perfekt funktionierenden Radar?

Wir begleiten jeden Entwicklungsschritt eines Radars. Von der Radar-Chip-Entwicklung über das Verhalten des Radars bei Interferenzen bis hin zum Radom stehen uns vielfältige Testlösungen zur Verfügung: FSW, Spektrumanalyzer oder RTP, Oszilloskop und Signalgeneratoren. Aktuell haben wir zum Beispiel eine innovative Messkammer für indirekte Fernfeldmessungen zum Testen von Automotive Radarsensoren auf den Markt gebracht. Wenn am Ende alle Eventualitäten getestet sind und ein möglichst gutes Radar entstanden ist, das hinter einem Stoßfänger verbaut wird – dann muss natürlich auch dieser entsprechend getestet werden. Für all das haben wir die jeweils perfekte Messmethode.

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