Sensor erfasst Bewegungen Was eine sicherheitsgerichtete Messeinheit für ADAS leisten muss

Kameras und Radar erfassen die Umgebung eines Fahrzeugs, eine IMU die Bewegung. MEMS-Sensoren wie der SMI340 sollen diese Daten für sicherheitsrelevante ADAS-Systeme ergänzen. Doch auch mit Sensorfusion bleiben die Grenzen der einzelnen Sensoren bestehen.

Ein modernes Auto muss weit mehr erfassen als nur die Geschwindigkeit oder die Motortemperatur. Kameras erkennen Fahrbahnmarkierungen, Radar ermittelt Abstände und Relativgeschwindigkeiten, und inertiale Sensoren messen Beschleunigungen sowie Drehbewegungen. Nach Angaben von Bosch stecken in einem modernen Auto mehr als 50 MEMS-Sensoren. Das umfasst allerdings unterschiedliche Aufgaben im Fahrzeug. Das reicht von Fahrwerk und Antrieb bis zu Fahrerassistenz.

Wenn Informationen aus verschiedenen Sensortypen zusammenfließen, spricht man von Sensorfusion. Das Ziel besteht darin, die Stärken verschiedener Messprinzipien zusammenzuführen. Dafür müssen die Daten zeitlich und räumlich zueinander passen. Außerdem muss das System mit widersprüchlichen oder fehlenden Messwerten umgehen können. Eine Fusion einzelner Sensoren ist jedoch keine Garantie für Unfehlbarkeit und beseitigt nicht automatisch die Grenzen. Eine IMU wie Boschs SMI340 kann Bewegungsdaten des Fahrzeugs liefern. Sie erkennt jedoch weder Fahrbahnmarkierungen noch andere Verkehrsteilnehmer und trifft auch keine Entscheidungen über Fahreingriffe.

Bewegungen erfassen

Eine inertiale Messeinheit erfasst Bewegungen, die sich nicht allein aus Kamerabildern oder Radarwerten ableiten lassen. Das kann für Fahrerassistenzsysteme wichtig sein. Entscheidend ist dabei aber nicht nur, welche Beschleunigungen und Drehraten ein Sensor misst. Ebenso relevant sind die Qualität der Messdaten, ihr Verhalten bei Störungen und die Art und Weise, wie sich Fehler im Gesamtsystem erkennen lassen.

Bosch stellt mit dem SMI340 eine sechsachsige IMU für den Automobilbereich vor. Sie misst Beschleunigungen und Drehraten in jeweils drei Achsen. Laut Produktinformation reicht der Messbereich des Gyroskops bis ±300°/s. Für die Beschleunigung nennt Bosch wählbare Bereiche von ±4 bis ±32 g sowie einen Bereich von ±35 g für hochfrequente Messungen. Die Ausgänge sind 16 Bit breit. Als Schnittstellen werden SafeSPI und SafeI²C genannt. Das Bauteil ist für einen Temperaturbereich von −40 bis 125 °C spezifiziert.

Funktionale Sicherheit

Bosch gibt an, den Sensor gemäß ISO 26262 entwickelt zu haben, um damit Systeme mit Sicherheitszielen bis ASIL D zu unterstützen. Das bedeutet jedoch nicht, dass der Sensor allein eine ASIL-D-Funktion gewährleistet. Die funktionale Sicherheit entsteht im Gesamtsystem, das heißt einschließlich Architektur, Fehlererkennung, Software und Validierung. Aus den öffentlich auffindbaren Kurzangaben lässt sich nicht ausreichend beurteilen, welche Diagnosemechanismen der SMI340 bereitstellt und welche Sicherheitskennwerte dafür gelten.

Entscheidend für Entwickler ist deshalb weniger die Frage, ob eine IMU „für ADAS“ vorgesehen ist, sondern welche Nachweise und Integrationsbedingungen sie mitbringt. Dazu gehören beispielsweise Angaben zu Rauschen, Bias-Stabilität, Bandbreite, Synchronisation, Querachsenempfindlichkeit und dem Verhalten bei mechanischer Belastung. Auch die Sicherheitsdokumentation und die konkreten Anforderungen an die Auswertung von Sensorfehlern wären für eine technische Bewertung nötig. (heh)

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