Wie funktioniert ADAS ?

Wann muss ein ADAS-System kalibriert werden?

Die Kalibrierung eines Fahrerassistenzsystems (ADAS) ist ein wesentlicher Prozess, der sicherstellt, dass die Überwachungskomponenten wie Kameras, Radargeräte und Sensoren präzise arbeiten. Diese Komponenten spielen eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung des Fahrers und der Gewährleistung der Verkehrssicherheit. Es gibt verschiedene Szenarien, in denen eine Kalibrierung erforderlich ist:

1. Nach einer Reparatur oder einem Unfall:

Wenn ein Fahrzeug nach einem Unfall oder einer Reparatur neu zusammengesetzt wird, können sich die Positionen der ADAS-Komponenten wie Kameras und Sensoren geringfügig ändern. Selbst eine minimale Abweichung in der Ausrichtung dieser Komponenten kann die Funktionsfähigkeit des Systems beeinträchtigen. Beispielsweise könnte eine Kamera, die nicht richtig ausgerichtet ist, Verkehrszeichen oder Fahrspuren falsch erkennen. Daher muss nach einer Reparatur oder einem Unfall die Kalibrierung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass alle Systeme korrekt funktionieren.

Beispiel:

Stell dir vor, ein Fahrzeug hatte einen leichten Auffahrunfall, bei dem der Stoßfänger beschädigt wurde. Nach der Reparatur des Stoßfängers wird die Position des Radarsensors überprüft. Wenn der Sensor auch nur leicht aus seiner ursprünglichen Position verschoben wurde, könnte er falsch berechnen, wie weit ein vorausfahrendes Fahrzeug entfernt ist, was zu unnötigen Notbremsungen oder Fehlalarmen führen könnte. Die Kalibrierung nach der Reparatur stellt sicher, dass der Sensor wieder exakt ausgerichtet ist.

2. Aus- und Einbau von Überwachungskomponenten:

Wann immer Kameras, Radargeräte, LIDARs oder Ultraschallsensoren aus- und wieder eingebaut werden, ist eine Kalibrierung erforderlich. Die Position und Ausrichtung dieser Komponenten ist extrem wichtig, um die richtige Funktion des Systems sicherzustellen.

Beispiel:

Wenn ein Techniker eine Frontkamera austauscht, die hinter der Windschutzscheibe montiert ist, muss die neue Kamera kalibriert werden, um sicherzustellen, dass sie den richtigen Winkel hat und die Umgebung korrekt erfasst. Ohne Kalibrierung könnte das System beispielsweise eine Kurve nicht korrekt erkennen und somit den Spurhalteassistenten beeinträchtigen.

3. Austausch des Steuergeräts (ECU):

Das Steuergerät (ECU) eines Fahrzeugs ist das Gehirn, das die Daten von den ADAS-Sensoren verarbeitet. Wenn dieses Steuergerät ausgetauscht wird, muss es mit den korrekten Daten kalibriert werden, damit es die Informationen von den Sensoren richtig interpretieren kann.

Beispiel:

Nach dem Austausch des Steuergeräts kann es notwendig sein, die gesamte Kalibrierungsroutine für das ADAS-System durchzuführen, damit das Steuergerät lernt, wie es die Informationen der Sensoren korrekt verarbeitet, und somit die Systeme wie den adaptiven Tempomat oder den Notbremsassistenten zuverlässig steuert.

4. Veränderungen der Fahrzeughöhe:

Eine Veränderung der Fahrzeughöhe kann die Kalibrierung der ADAS-Sensoren beeinflussen. Dies kann passieren, wenn das Fahrzeug tiefer gelegt oder angehoben wird, z.B. durch den Austausch von Federn oder Dämpfern. Die Kalibrierung stellt sicher, dass die Sensoren die Umgebung aus der richtigen Perspektive erfassen.

Beispiel:

Wenn ein Fahrzeug tiefer gelegt wird, ändert sich der Blickwinkel der Frontkamera. Die Kalibrierung der Kamera ist notwendig, um sicherzustellen, dass sie die Fahrbahnmarkierungen korrekt erkennen kann. Ein falscher Blickwinkel könnte dazu führen, dass der Spurhalteassistent ungenau arbeitet.

Die Kalibrierung von ADAS-Systemen ist eine unerlässliche Maßnahme nach jeder Veränderung, die die Position, Ausrichtung oder Funktion der Sensoren und Kameras beeinflussen könnte. Dies ist notwendig, um sicherzustellen, dass das System zuverlässig arbeitet und seine Funktion, den Fahrer zu unterstützen und die Sicherheit zu erhöhen, erfüllt. Durch die Kalibrierung wird gewährleistet, dass die Systeme weiterhin präzise arbeiten, Fehlalarme vermieden werden und die Sicherheit im Straßenverkehr erhöht wird.

Was ist eine Frontkamera ?

Die ADAS-Frontkamera (Advanced Driver Assistance Systems) ist ein zentrales Bauteil moderner Fahrerassistenzsysteme, das eine Vielzahl von sicherheitsrelevanten Funktionen unterstützt. Diese Kamera, die meist hinter der Windschutzscheibe im Bereich des Rückspiegels montiert ist, erfasst kontinuierlich das Verkehrsgeschehen vor dem Fahrzeug. Ihre Aufgabe ist es, visuelle Informationen über die Fahrbahn, andere Verkehrsteilnehmer und Verkehrszeichen zu sammeln, die dann von verschiedenen ADAS-Funktionen genutzt werden.

Technische Funktionsweise der Frontkamera

Die Frontkamera basiert auf einer hochauflösenden Kameraeinheit, die häufig mit CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) Sensoren ausgestattet ist. Diese Sensoren wandeln das Licht in elektrische Signale um, die dann von einem integrierten Bildverarbeitungssystem analysiert werden. Die Kamera arbeitet meist im sichtbaren Lichtbereich, jedoch gibt es auch Infrarot-basierte Systeme für spezielle Anwendungen bei schlechten Lichtverhältnissen.

Anwendungsbeispiele

1. Spurverlassenswarnung (LDW):

Die Frontkamera erfasst die Fahrbahnmarkierungen auf der Straße. Das System überwacht kontinuierlich die Position des Fahrzeugs relativ zu diesen Markierungen. Wenn das Fahrzeug droht, die Spur ohne Betätigung des Blinkers zu verlassen, gibt das System eine Warnung an den Fahrer aus. Ein Beispiel: Der Fahrer ist auf einer Autobahn unterwegs und wird unaufmerksam. Das LDW-System erkennt, dass das Fahrzeug langsam auf die linke Fahrbahnmarkierung zusteuert und warnt den Fahrer durch ein akustisches Signal oder ein Vibrieren im Lenkrad.

2. Spurhalteassistent (LKA):

Aufbauend auf den Funktionen des LDW, greift der Spurhalteassistent aktiv in die Fahrzeugsteuerung ein. Die Frontkamera überwacht ebenfalls die Fahrbahnmarkierungen, und wenn das Fahrzeug die Spur zu verlassen droht, kann das System einen sanften Lenkeingriff durchführen, um das Fahrzeug in der Spur zu halten. Beispiel: Der Fahrer ist müde und das Fahrzeug beginnt, leicht nach rechts zu driften. Der LKA registriert dies und korrigiert die Fahrtrichtung automatisch.

3. Verkehrszeichenerkennung (TSR):

Die Frontkamera erfasst Verkehrszeichen entlang der Fahrbahn, wie etwa Geschwindigkeitsbegrenzungen, Überholverbote oder Stoppschilder. Diese werden mittels Bilderkennungsalgorithmen in Echtzeit analysiert und dem Fahrer angezeigt. In einigen Fällen kann das System die erkannten Geschwindigkeitsbegrenzungen direkt in die Geschwindigkeitsregelanlage (Tempomat) integrieren. Beispiel: Das Fahrzeug fährt in eine Zone mit einer neuen Geschwindigkeitsbegrenzung. Das TSR-System erkennt das Verkehrszeichen „50 km/h“ und zeigt diese Information im Kombiinstrument an. Der Fahrer wird darauf hingewiesen, seine Geschwindigkeit entsprechend anzupassen.

Integration mit anderen Sensoren

Die Frontkamera arbeitet oft in Kombination mit anderen Sensoren wie Radar oder Lidar. Dies ermöglicht eine präzisere und robustere Erfassung der Umgebung. Beispielsweise kann ein Radarsensor Hindernisse erfassen, die von der Kamera nicht direkt gesehen werden, etwa bei schlechter Sicht durch Nebel oder Dunkelheit. Diese Fusion von Sensordaten führt zu einer verbesserten Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Fahrerassistenzsysteme.

Vorteile und Herausforderungen

Vorteile:

- Erhöhte Sicherheit durch frühzeitige Warnungen und Assistenz bei Gefahrensituationen.

- Unterstützung des Fahrers bei der Einhaltung von Verkehrsregeln.

- Verbesserung des Komforts durch automatisierte Fahrfunktionen.

Herausforderungen:

- Kalibrierung der Kamera nach Windschutzscheibenwechsel oder Reparaturen.

- Abhängigkeit von klaren Sichtverhältnissen und gut erkennbaren Fahrbahnmarkierungen.

- Hoher Rechenaufwand für die Echtzeit-Bildverarbeitung, was leistungsfähige Hardware erfordert.