Technologie für autonomes Fahren entwickeln
Das moderne Auto wird oft mit einem Computer auf Rädern verglichen, wobei fortschrittliche Fahrassistenzsysteme nur einen kleinen Teil seines Potenzials darstellen. Mit der fortschreitenden Entwicklung fortgeschrittener Sensorsysteme und der Sensorfusion werden Autos bald vollständig automatisiert sein. Das Problem besteht darin, dass die derzeitigen Fahrzeugradarsensoren nicht über die erforderliche Bandbreite verfügen, um den komplexen Anforderungen eines sicheren autonomen Fahrzeugbetriebs gerecht zu werden. Das Sub-Terahertz-Frequenzspektrum (THz), das sich zwischen 150 und 300 Gigahertz (GHz) bewegt, bietet zwar Potenzial für diese Art der Radarkommunikation, erfordert aber Mikrovorrichtungen, welche die Sub-THz-Frequenz senden, empfangen und vernetzen können. Hier kommt das EU-finanzierte Projekt car2tera.eu (Car2TERA) ins Spiel. „Car2TERA ist führend in der Entwicklung von Sub-THz-Technologien mit großer Bandbreite für fortschrittliche Kabinensensorsysteme, Sensorfusion und Hochgeschwindigkeitsdatenverbindungen“, sagt Barbara Gaggl, Projektleiterin bei TECHNIKON, einem österreichischen Forschungsdienstleister.
Ein technischer Erfolg
Der technische Projekterfolg, der auf die Kompetenzen des vielfältigen Forschungsteams zurückzuführen ist, führte zur Entwicklung von Demonstratoren mit Technologie-Reifegrad 4 in zwei vielversprechenden neuen Anwendungsszenarien: Kurzstreckenautoradarsensoren für die Echtzeitüberwachung der Personen im Fahrzeug und Kurzstrecken-THz-Datenverbindungen über Kunststoff. „Diese Fortschritte bilden eine wirksame Antwort auf die komplexen Herausforderungen, die mit dem sicheren autonomen Fahren und dem Betrieb von mobilen Robotern verbunden sind“, erklärt Gaggl, die auch dem Koordinationsteam des Projekts angehörte. Eine der wichtigsten Entwicklungen im Rahmen des Projekts war ein neuartiges, miniaturisiertes Sub-THz-Frontend zur Strahlformung. Die Lösung nutzt nicht nur eine innovative Systemintegrationstechnologie für mikrobearbeitete Wellenleiter, sondern kann auch die Strahlform wechseln. „Eine Anwendung für diese Technologie ist die Überwachung der Personen im Fahrzeug. Es handelt sich dabei um den am schnellsten wachsende Markt für Fahrzeugsensoren“, kommentiert Gaggl. „Wir sind zuversichtlich, dass unsere Lösung dazu beitragen wird, individuelle und in Echtzeit angepasste Maßnahmen zur Unfallvermeidung und Vitalzeichenerkennung zu ermöglichen.“ Die Forschenden haben außerdem eine neue Kunststoff-Mikrowellenfaser-Schnittstelle entwickelt, die eine kosteneffiziente, leistungsstarke Kopplung von monolithisch integrierten Mikrowellenschaltungen (MMIC, monolithic microwave integrated circuits) in Industriequalität auf Silizium-Germanium (SiGe) oder Graphen-MMIC-Technologie unterstützt. „Diese THz-Datenverbindungen über Kunststoff mit kurzen Entfernungen und hoher Datenrate für Funkzugangs- und Backbone-Netze in der Telekommunikation werden das von 5G geforderte Datenwachstum erleichtern und letztlich teure und unzuverlässige Glasfaserverbindungen ersetzen“, so Gaggl. Diese und andere Komponenten wurden zu einem Prototyp eines 240-GHz-Automobilradars zusammengestellt. Der Prototyp mit Technologie-Reifegrad 4 demonstrierte erfolgreich die Realisierbarkeit intelligenter elektronischer Systeme im Sub-THz-Bereich, die auf den neuesten Halbleiter-, Mikrosystem- und Nanoelektroniktechnologien basieren.
Europas Wettbewerbsvorteile ausbauen
Das Projekt Car2TERA hat nicht nur den Stand der Technik bei intelligenten elektronischen Systemen für Kraftfahrzeuge der nächsten Generation vorangebracht, sondern auch dazu beigetragen, die Führungsrolle der europäischen Industrie im Bereich des Autoradars und der neuen, erschwinglichen Sub-THz-Technologien zu stärken. So wird die Präsenz Europas auf dem wettbewerbsintensiven Markt für intelligente elektronische Sensorsysteme gefördert. Nach Angaben von Gaggl halten die europäischen Hersteller von Fahrzeugmodulen einen Marktanteil von 79 % bei Autoradaren, während die europäischen Halbleiterhersteller einen Anteil von 90 % am Markt für Autoradar-Chipsätze beanspruchen. „Car2TERA erweitert die europäische Erfolgsgeschichte fortschrittlicher, intelligenter elektronischer Sensorsysteme auf das Sub-THz-Frequenzspektrum“, sagt sie. Außerdem wird die im Rahmen des Projekts entwickelte Kurzstreckenradartechnologie im Sub-THz-Bereich neue Anwendungen wie die Überwachung im Fahrzeug gestatten. „Von der Fahrzeugsicherheit bis hin zu Hochgeschwindigkeitsdatenverbindungen hat Car2TERA die Grenzen der europäischen Forschung auf eine neue Ebene verschoben“, so Gaggl abschließend.
Schlüsselbegriffe
Car2TERA, Fahrzeugsicherheit, Radar, Halbleiter, Autonomie, intelligente Automobilelektroniksysteme, intelligente elektronische Sensorsysteme, fortschrittliche Fahrassistenzsysteme, Automatisierung, Radarsensoren, autonomes Fahrzeug, Fahrzeugsensor, 5G
