Was bedeutet LiDAR?

Die Technik von LiDAR existiert bereit seit vielen Jahren und kaum ein Fahrzeug, welches auf vollautomatisches Fahren ausgelegt ist, kommt ohne ein LiDAR-System aus. Doch was ist LiDAR eigentlich genau und wie funktioniert das? Wir haben für euch die Antworten.

Was ist LiDAR?

LiDAR ist die Abkürzung für „Light Detection and Ranging“ und ist ein auf Laser basierendes System. Vor allem bei automatisierten Prozessen und beim vollautomatisierten und autonomen Fahren spielen LiDAR Systeme eine wichtige Rolle. Dieses System nimmt in Kombination von Kameras und Radarsensoren die Umgebung wahr und hilft somit bei der Orientierung. Bei einer entsprechenden Installation des Systems funktioniert sogar eine rundum 360 Grad Messung.

Wie funktionieren LiDAR Systeme?

LiDAR bewegt sich entlang von bestimmten Vermessungsrouten und sendet dabei Laserstrahlen zu einem Ziel. Die Reflexionen dieser Laserstrahlen werden im Sensor von LiDAR aufgenommen und analysiert. Der Empfänger des Sensors berechnet so die genauen Entfernungen von ruhenden und bewegten Objekten mithilfe der Zeitspanne zwischen der Ausgabe der Strahlen und der Rückgabe. Durch die Verknüpfung mit den Positionsinformationen – also GPS und INS – wird mit den berechneten Messwerten ein dreidimensionales Abbild des Zieles dargestellt.

Heutzutage findet man solche Entfernungsmesser – welche die Entfernung bis zu ein paar Metern berechnen können – in jedem Baumarkt. So ist LiDAR eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Messsystemen.

Wo werden LiDAR Systeme angewendet?

Radare als Messinstrument bei Geschwindigkeiten werden immer häufiger durch LiDAR Systeme ersetzt. Angewendet wird das LiDAR-System vor allem in folgenden Beispielen:

• Fahrerassistenzsysteme für Automobile
• Automatisierungstechnik und Industrie 4.0
• Prozesssteuerung, Transport und Logistik
• Sicherheits- und Verteidigungstechnik
• Verkehrstechnik und Mobilität
• Laserentfernungsmesser für Handwerk, Bau- und Vermessungswesen
• Hinderniserkennung in fahrerlosen Transportfahrzeugen
• in Passagierflugzeugen zur Erkennung von Turbulenzen
• Leistungskennlinienvermessung von Windkraftanlagen
• in der Robotik zur Objekterkennung und Umgebungserfassung
• Autonomes Fahren

Wie grenzen sich LiDAR Systeme zu herkömmlichen Lasersystemen ab?

Vergleicht man LiDAR-Systeme mit marktüblichen 2D-Laserscanner und Laserdistanzsensoren, dann hat jedes dieser Systeme zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Ein Laserscanner arbeitet beispielsweise sehr präzise und liefert eine hohe Auflösung und Geschwindigkeit. Allerdings ist hierbei der Datenstrom sehr hoch. Bei einem Laserdistanzsensor handelt es sich um einen Laserstrahl, der über einen rotierenden Poygonspiegel umgelenkt wird. Hier wird durch einen Winkelcodierer die Richtung und die Position des Objekts bestimmt. Jedoch ist die Reichweite bei Laserdistanzsystemen sehr gegrenzt und sie sind sehr anfällig gegenüber Staub und Rauch, was für autonomes Fahren natürlich nachteilig ist.

Da der Aufbau solcher Systeme sehr komplex ist und die Kosten hierfür höher sind als bei LiDAR-Systemen, ist eine Montage in ein Fahrzeug schwierig. Dafür eignet sich ein LiDAR-Sensor um einiges besser, da sie dank ihres Aufbaus verschleißfrei und sehr kompakt sind.

Anwendung von LiDAR für autonomes Fahren

Autonomes Fahren ist zwar für den Markt von PKW und Nutzfahrzeugen im öffentlichen Straßenverkehr noch Zukunft, wird allerdings schon auf großen Hafen- und Logistikzentren umgesetzt. So laden und bewegen Kräne beispielsweise bereits Container, ohne dass ein Mensch dabei behilflich ist. Auch Routenzüge und Transporteinheiten bewegen Güter von einem Lager zum anderen.

Aktuell verwendet man LiDAR-Sensoren ebenfalls, um Systeme für autonome Fahrzeuge zu entwickeln. Durch die kostengünstige Technik der LiDAR-Systeme sollen diese alle bisherigen Assistenzsysteme und Radar-Sensoren in einem Fahrzeug ergänzen oder ergänzen. So ist durch LiDAR beispielsweise das Feld, in welchem die Distanz berechnet wird, größer als bei Radar-Sensoren.