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Autozulieferer ZF verkündet Partnerschaft für Lidar-Sensoren mit US-Start-up

Mit Lidar-Radarsensoren sollen Autos autonom fahren können. Der deutsche Zulieferer ZF will die Technologie mit dem Spezialisten Aeva weiterentwickeln.
08.09.2020 - 16:17 Uhr Kommentieren
ZF will mit Aeva Lidar-Sensoren für Autos und Lkws bauen. Quelle: via REUTERS
Lidar-Sensoren im Einsatz

ZF will mit Aeva Lidar-Sensoren für Autos und Lkws bauen.

(Foto: via REUTERS)

Düsseldorf ZF Friedrichshafen setzt im Rennen um die Entwicklung des autonomen Fahrens auf eine technologische Partnerschaft mit dem Lidar-Hersteller Aeva. Das US-Start-up und der Autozulieferer haben am Dienstag die Zusammenarbeit verkündet. Gemeinsam wollen sie die Entwicklung serienreifer Lidar-Sensoren vorantreiben, die auf der sogenannten FMCW-Technologie beruhen. An Aeva beteiligt sind unter anderem die beiden Autobauer Porsche und Volkswagen.

FMCW steht für „Frequency Modulated Continuous Wave“. Es ist eine Alternative zu dem bislang weit verbreiteten „Time of flight“-Ansatz (ToF), der in heutigen Lidar-Sensoren überwiegend verwendet wird.

Lidar-Sensoren sollen künftig intelligente Fahrerassistenzsysteme ermöglichen. Neben Kamera und Radar zählen Lidaren zudem zu den essenziellen Komponenten für das autonome Fahren.

„Lidar ist eine Schlüsseltechnologie für die Systeme und die Sensorik im Bereich des autonomen Fahrens“, sagt Torsten Gollewski, bei ZF verantwortlich für die Entwicklung des automatisierten Fahrens. „Aevas einzigartige FMCW-Technologie hat den Vorteil, dass sie hohe Reichweiten erzielt und zeitgleich eine direkte Messung von Geschwindigkeiten ermöglicht.“

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    Ein Lidar-Sensor ähnelt in der Funktionsweise einem Radar. Allerdings werden statt Funkwellen Laserstrahlen ausgesendet. Deren Reflexionen ergeben ein dreidimensionales Lichtbild, das die Umgebung rund um das Auto wie ein pointillistisches Kunstwerk malt.

    Der Vorteil: Lidar liefert gegenüber Radaren höher aufgelöste Daten. Es kann Verkehrszeichen, Fahrbahnmarkierungen und Bewegungen – beispielsweise von Passanten – erkennen und funktioniert nachts besser als Kameras. Lidar ist das Bindeglied zwischen Radar und Kamera und der Schlüssel zum milliardenschweren Markt für Roboterautos.

    Die Zusammenarbeit zwischen dem Start-up und dem Autozulieferer folgt einem aktuellen Trend. Im Lidar-Bereich profitieren Autozulieferer wie ZF von den technischen Innovationen der Lidar-Start-ups. Die Start-ups wiederum von der Erfahrung der Zulieferer mit der Massenfertigung in der Autoindustrie, in der besonders hohe Qualitätsanforderungen gestellt werden.

    Nachfrage nach günstigen Lidar-Sensoren steigt

    In den vergangenen Jahren jedoch hat sich der Lidar-Markt verändert. Die anfängliche Euphorie rund um das autonome Fahren ist verflogen. Die technologischen Hürden hin zum vollautomatischen Roboterauto sind größer als angenommen.

    Damit erfuhr auch das Engagement der Lidar-Hersteller einen Dämpfer. Diese hatten sich vor allem mit der Weiterentwicklung von teuren Spiegel-Lidaren befasst, bei denen ein auf dem Dach befestigter rotierender Spiegel Laserstrahlen impulsartig aussendet und wieder einfängt. Von diesen Lidar-Sensoren, die eine hohe Auflösung und eine sehr große Reichweite ermöglichen, hatte sich die Branche erhofft, die höchsten Autonomiestufen beim automatisierten Fahren zu erreichen.

    Allerdings sind diese Lidar-Sensoren extrem teuer. Sie können bis zu 100.000 Euro kosten. Außerdem sind sie technisch noch immer nicht ausgereift. Unter bestimmten Umständen können Sonnenstrahlen bei den Spiegel-Lidaren zu fehlerhaften Ergebnissen führen.

    Der hohe Preis und die fehlende Aussicht auf eine baldige Kommerzialisierbarkeit des autonomen Fahrens hat die Branche zum Umdenken bewogen. Das vollautonome Fahren ist nicht mehr das priorisierte Ziel. Intelligente Fahrerassistenzsysteme, wie zum Beispiel Assistenten, die Fahrzeuge selbstständig in Staus oder auf der Autobahn steuern können, stehen nun im Fokus. Hier könnten bereits in den nächsten zwei Jahren die ersten funktionsfähigen Systeme auf den Markt kommen.

    Für diese Assistenten jedoch sind keine teuren Lidar-Systeme nötig. Die Industrie setzt auf günstigere Alternativen. Neben den sogenannten spiegellosen Solid-State-Lidaren könnte künftig auch die FMCW-Technologie eine solche Alternative darstellen.

    ZF Friedrichshafen will daher mit der Aeva-Partnerschaft beide Technologien abdecken. Denn neben der strategischen Zusammenarbeit mit dem US-Start-up aus San Francisco hat ZF auch 40 Prozent der Anteile am deutschen Lidar-Hersteller Ibeo, der vor allem im Bereich der Solid-State-Lidare aktiv ist.

    Allerdings kamen zuletzt Spekulationen auf, dass sich ZF von seinen Ibeo-Anteilen trennen könnte. Ein Großauftrag des chinesischen Autobauers Great Wall Motor an Ibeo, der größte Serienauftrag für die Fertigung von Lidar-Sensoren, bringt ZF in Bedrängnis. Ibeo benötigt für diesen Auftrag nämlich weitere Investorengelder, um neue Produktionsstätten zu bauen.

    Wegen der bereits angespannten Lage bei den Zulieferern infolge der Corona-Pandemie aber ist ZF offenbar nicht willens, weitere Gelder in Ibeo zu investieren. Der Verkauf der Anteile steht daher im Raum. Aus Unternehmenskreisen heißt es aber, dass man sich nicht unbedingt von den Anteilen trennen wolle und man das Gespräch mit potenziellen Investoren suche, die einen Teil der Anteile übernehmen könnten. Der Stiftungskonzern glaube weiterhin an die Lidar-Technologie, da abzusehen sei, dass die Nachfrage steigen werde.

    Serienfertigung in Europa

    „Für Level-2+- und Level-3-Systeme sind kostenoptimierte Lidar-Sensoren essenziell“, sagt ZF-Manager Gollewski. Beim autonomen Fahren gibt es unterschiedliche Autonomiestufen, die in Level unterteilt werden. Die höchste Stufe, das Level 5, bildet das vollautomatisierte Fahren ab, bei dem der menschliche Fahrer in keiner Situation mehr eingreifen muss. „Für Level-4-Lösungen liegt der Fokus auf der Reichweite und der direkten Messung der Geschwindigkeiten von Objekten“, erklärt Gollewski.

    Hier könnte der FMCW-Ansatz gegenüber den Solid-State-Lidaren, die auf dem Time-of-flight-Ansatz beruhen, im Vorteil sein. Denn beim ToF-Ansatz ist eine direkte Messung von Geschwindigkeiten sich bewegender Objekte nicht möglich.

    Der Grund: Beim ToF-Ansatz werden die Laserstrahlen wie Funkwellen ausgesendet und deren Reflexion eingefangen. Man kann sich diese Wellen vorstellen wie die Wellen, die ein auf stehendes Wasser aufprallender Stein auslöst.

    Beim FMCW-Ansatz hingegen wird ein sogenanntes „Chirp“-Signal ausgesendet. Statt eines Impulses, der sich ausbreitet, wird eine ganze Bandbreite an Laserstrahlen ausgesendet. Das Umgebungsbild lässt sich so deutlich schneller erfassen.

    Das heißt: Die Messung der Geschwindigkeit von Objekten erfolgt augenblicklich und Bild für Bild, während beim ToF-Ansatz zunächst die eingefangene Reflexion des Lasers abgewartet werden muss, um die Geschwindigkeit zu messen. In dieser kurzen Zeit aber können sich die Objekte je nach Geschwindigkeit wieder verschoben haben. Der FMCW-Ansatz verspricht daher eine genauere Vorhersagemöglichkeit.

    Wann die Serienfertigung der ZF-Aeva-Sensoren beginnen soll und zu den Kosten für die Entwicklung wollten sich weder ZF-Manager Gollewski noch Aeva-Gründer Soroush Salhian äußern. Mit der Partnerschaft werde zunächst die Entwicklung der Lidar-Sensoren beginnen, danach solle die Serienfertigung starten. Geplant ist, dass die Sensoren in ZF-Werken in Europa gefertigt werden.

    Mehr: Mit Lidar-Sensoren sollen Autos in Zukunft teilweise autonom fahren. Ein Rekordauftrag könnte die seriennahe Anwendung der Sensoren einläuten.

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