Radarsensoren erhöhen Sicherheit beim Autofahren

Die Zahl elektronisch gesteuerter Assistenzsysteme in Fahrzeugen steigt exponentiell. Automobilhersteller nutzen die wachsende Zahl an Assistenzfunktionen, um sich vom Wettbewerber zu unterscheiden. Eine weitere zentrale Motivation, Autos in allen Klassen künftig verstärkt mit Assistenzsysteme auszurüsten, resultiert aus dem künftigen Ratingschema von „Euro NCAP“. So muss für die maximale Fünf-Sterne-Wertung von 2014 an mindestens ein Assistenzsystem an Bord sein.

Von 2016 an ist ein umfassender Fußgängerschutz für Neufahrzeuge Pflicht. Ist ein entsprechender Sensor an Bord, lässt er sich natürlich für viele andere Funktionen nutzen. So kann eine Videokamera die Fahrspuren detektiert, aber auch Verkehrszeichen erfassen.

Der wichtigste Orientierungspunkt beim Autofahren ist das vorausfahrende Fahrzeug. Wie groß ist der Abstand, wie schnell ist es unterwegs? Was der Mensch nur näherungsweise abschätzen kann, messen Radarsensoren exakt bis zu 20 Mal pro Sekunde. Sie bilden damit die Basis für eine Vielzahl von Assistenzsystemen. Diese halten automatisch den gewünschten Abstand zum Vordermann, und in kritischen Situationen warnen und bremsen sie selbsttätig ab.

Bosch fertigt in diesen Tagen in Reutlingen bei Stuttgart den millionsten Radarsensor. Waren die Fertigungszahlen seit dem Serienstart 2000 lange Zeit niedrig, steigen sie mittlerweile rasant an. Die erste Million ist nun nach 13 Jahren erreicht, die zweite Million wird innerhalb eines guten Jahres vom Band laufen. „Die Fahrerassistenz wird in den kommenden Jahren einen regelrechten Boom erleben“, bringt Bosch-Geschäftsführer Wolf-Henning Scheider die Dynamik auf den Punkt. „2016 wird Bosch bereits den zehnmillionsten Radarsensor liefern.“

Der Radarsensor misst den Abstand zwischen seinem Standort und anderen Objekten. Er sendet in einem regelmäßigen Rhythmus ein Signal und misst die Zeit, die das Signal benötigt, um auf ein Objekt zu treffen und wieder reflektiert zu werden. Über die Zeit berechnet die Steuerung den Abstand (Weg) zum nächsten Objekt. Als Messstrahl lassen sich neben Radar unterschiedliche Strahlungsarten einsetzen: Licht, Radiowellen, Mikrowellen oder Ultraschall.

Der Begriff „Radar“ ist ein Akronym und steht für „Radio Aircraft Detection und Raging“. Frei übersetzt: „Funkbasierte Flugzeugortung und Abstandsmessung“. Die Technik stammt aus der Luftfahrt. Radar basiert auf der Aussendung elektromagnetischer Wellen, also extrem kurzer Wellen aus gekoppelten elektromagnetischen Feldern wie Radiowellen, Licht oder Gammastrahlung, die ein Sender als sogenannte „Primärstrahlung“ aussendet. Trifft die Primärstrahlung auf ein Objekt, reflektiert es die Strahlung und sendet es als sogenannte „Sekundärstrahlung“ zurück. Ein mit dem Sender der Primärstrahlung verbundener Empfänger registriert über eine Antenne die Sekundärstrahlung. Aus dem Empfang der vom beobachteten Objekt reflektierten Wellen lassen sich unterschiedliche Informationen gewinnen: Winkel und Richtung zum Objekt, aus der Zeitverschiebung zwischen Sendung und Empfang die Entfernung, und aus der Verschiebung der Frequenz die relative Bewegung zwischen zwei unterschiedlich schnellen Objekten. Die modernen Radarsensoren für die Abstandsregelung vereinen Sender und Empänger.

Seit dem Serienstart der ersten Radarsensorgeneration im Jahr 2000 hat Bosch die Technik intensiv weiterentwickelt. Bei der zweiten Generation hatten sich Reichweite und Öffnungswinkel bereits verdoppelt. Die aktuell in Serie befindliche dritte Generation, der „Long-Range-Radarsensor LRR3“, bietet mit 30 Grad einen nochmals vergrößerten Abtastbereich und misst bis zu 250 Meter weit. Mit jeder Sensor-Generation verdoppelte sich die Leistung bei gleichzeitiger Halbierung der Kosten.

Aktuell im Serienanlauf befindet sich bei Bosch der „Mid-Range-Radarsensor“. Er hat einen Öffnungswinkel von 45 Grad und „sieht“ bis zu 160 Meter weit. Damit lassen sich alle Notbremsfunktionen und eine adaptive Abstands- und Geschwindigkeitsregelung bis etwa 150 Kilometer pro Stunde realisieren. Eine Variante für den Heckeinsatz startet 2014. Dieser Sensor erkennt beispielsweise frühzeitig schnell heranfahrende Fahrzeuge und kann so beim Spurwechsel vor einer Kollision warnen. Mit einem Öffnungswinkel von 150 Grad deckt er ein besonders großes Sichtfeld ab.