Experts discussiëren over optimale sensorintegratie voor next-gen ADAS en autonome voertuigen

De implementatie van sensortechnologie voor ondersteund rijden en volledig autonome voertuigen is een complexe, zich voortdurend ontwikkelende uitdaging. In plaats van een enkele "beste" benadering identificeerden experts zes kernoverwegingen die zullen bepalen hoe fabricanten sensoren in de auto's van morgen zullen integreren.

De panelleden – Patrick Denny, senior expert voor visiesystemen en ADAS bij Valeo; Paul‑Henri Matha, technisch leider bij Volvo Car Corp.; Robert Stead, managing director bij Sense Media Group; en Carsten Astheimer, directeur van ontwerpbureau Astheimer Ltd. – discussiëerden over de juiste sensormix en hoe ontwerp nooit de veiligheid mag compromitteren, en vice versa, tijdens de afsluitende sessie van de AutoSens Brussel 2020 virtuele conferentie. EE Times Europe voegde ook inzichten toe van Pierrick Boulay, technologie- en marktanalist bij Yole Développement, over de adoptie en het gebruik van diverse sensortypes in automotivesystemen.

Het juiste aantal sensoren bepalen

Moderne auto's zijn al uitgerust met een indrukwekkende reeks sensoren – ultrasonische eenheden, radar, meerdere camera's (voor perceptie, imaging en visie) en LiDAR. Yole's Boulay schat dat een typisch voertuig vandaag tussen de 10 en 20 sensoren draagt, met high‑end modellen die er meer hebben dan mid‑tier of budgetopties.

Naarmate voertuigen de automatiseringsladder oplopen, wordt het sensorenaantal verwacht te stijgen tot ongeveer 35–40 eenheden. Boulay legt uit dat elk automatiseringsniveau afzonderlijke korte‑, middel‑ en lange‑afstandsmogelijkheden zal vereisen, wat een enkel sensortype onvoldoende maakt voor alle scenario's.

Het toevoegen van sensoren verhoogt echter het datavolume, wat de rekenstack van het voertuig uitdaagt. Boulay merkt op dat waar legacy ADAS-chips tussen 0,25 en 2,5 TOPS leveren (tientallen keren de prestaties van een high‑end laptop), robotische platforms al werken boven de 250 TOPS. Hij voorziet een verschuiving van gedistribueerde architecturen naar gecentraliseerde domeincontrollers die rauwe sensordata efficiënt kunnen fuseren.

Kosten en integratiebeperkingen zullen het sensorenaantal uiteindelijk beperken. Boulay observeert dat sommige OEM's, zoals Tesla, hoge automatiseringsniveaus bereiken met minder sensoren door geavanceerde AI en rekenkracht te benutten. "Software en verwerkingscapaciteit zullen het differentiërende factor worden," zegt hij.

De sensormix optimaliseren

Weer- en verlichtingsfluctuaties vereisen een diverse sensorenportefeuille. Denny benadrukt dat redundantie essentieel is: "Als je in volledige duisternis of zware neerslag bent, heb je meerdere modaliteiten nodig die in concert werken."

Camera's presteren uitstekend in daglicht, terwijl radar, LiDAR en ultrasonische sensoren hun prestaties behouden in laag licht, mist, regen of sneeuw. Boulay wijst erop dat camera's 'blind' worden onder slechte omstandigheden, terwijl andere sensoren nog steeds betrouwbare perceptie bieden.

Juiste plaatsing garanderen

Net als menselijke zintuigen moeten sensoren strategisch geplaatst worden om continue omgevingsbewustzijn te behouden. Technische beperkingen – zoals condensatie in koplampen, vorst op voorruiters, of verf die ultrasonische transduceren bedekt – kunnen de prestaties degraderen. Denny waarschuwt dat ultrasonische eenheden gevoelig zijn voor oppervlaktecoatings.

Volvo's Matha benadrukt stroomverbruik als kritiek factor. "Elke sensor trekt tussen 1 en 10 W, dus een volledige ADAS-suite kan 100–200 W bereiken, wat bijdraagt tot 4 g CO₂." Hij stelt intervalactivering en geavanceerde koeling voor om thermische limieten te mitigeren, vooral in hoge‑temperatuurzones als achter de voorruiter.

Simulatie en real‑world testen zijn essentieel om optimale sensorlocaties te bepalen. Boulay wijst erop dat highway‑LiDARs doorgaans centraal gemonteerd zijn, uitgelijnd met lange‑afstand radar en primaire camera's, terwijl stad‑rijden of parkeersensoren aan de zijkanten of hoeken geplaatst kunnen worden.

Esthetisch integreren

Volvo's XC90 bevat momenteel 20 sensortypes, waarvan veel verborgen zitten – voorwaartse camera's in de grille, zijcamera's in spiegel, en een achtercamera boven het kentekenplaatje. Matha benadrukt dat naadloze integratie zowel vorm als functie kan verbeteren.

Astheimer stelt dat de meest geavanceerde auto's hun intelligentie zichtbaar moeten maken. Naarmate autonomie toeneemt, zullen sensoren als 360° LiDARs prominente, onbelemmerde plaatsing nodig hebben. Hij citaat de Deliver‑E elektrische leveringsvoertuig, waar camera's de zijkanten flankeren en een LiDAR de achterkant kroont, in lijn met de identiteit van het voertuig.

Boulay bespreekt de Magneti Marelli Smart Corner pod, die LiDAR, radar, camera's, ultrasonics en LED-verlichting kan huisvesten. Hoewel de productie-integratie gestroomlijnd is, kunnen reparatiekosten na botsingen hoog zijn, wat de noodzaak voor een gebalanceerde benadering onderstreept.

Cognitieve overbelasting verminderen

De mens‑machine‑interface moet sensordata vertalen naar duidelijke, actie‑gerichte informatie. Astheimer, werkend aan Volta Trucks' Zero elektrische leveringsvrachtwagen, merkt op dat zware voertuigen – hoewel slechts 4 % van het verkeer – meer dan 50 % van de dodelijke slachtoffers onder kwetsbare weggebruikers veroorzaken. Cognitieve overbelasting, naast beperkte zichtbaarheid, is een grote bijdrager.

Hij benadrukt dat ECU's en CAN-systemen signalen moeten filteren en presenteren via tactiele, audio of visuele cues om de alertheid van de bestuurder te behouden.

Veiligheid 'cool' maken

Stead stelde de vraag: "Is het maken van veiligheid 'cool' de sleutel om verbonden auto's te verkopen?" Matha reageert dat veiligheid de kernbusiness is, en de beste manier om het te communiceren is door elegant ontwerp dat sensor‑gedreven intelligentie toont.

Astheimer waarschuwt dat naarmate voertuigen meer taken overnemen, bestuurders zelfgenoegzaam kunnen worden. De sensorsuite moet de bestuurder geïnformeerd en betrokken houden, om een "cocooning"-effect te voorkomen dat de wegbewustzijd vermindert.

Een nieuw boek, AspenCore Guide to Sensors in Automotive: Making Cars See and Think Ahead, brengt toonaangevende denkers in veiligheid en automotive engineering samen om de voortgang in kaart te brengen en resterende uitdagingen te belichten. Het is nu verkrijgbaar in de EE Times boekhandel.

>> Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op onze zusite, EE Times.