Forscher an der Universität Tokio, Japan, haben ein Ausweichmanöver-Assistenzsystem (EMA) entwickelt, das Mikrotron Hochgeschwindigkeitskameras verwendet, die über ein Netzwerk miteinander kommunizieren können. Das System verfügt über ein breites Sichtfeld (FOV = Field of View) und eine hohe Reaktionsfähigkeit, so dass Fahrzeuge Informationen über potenzielle Gefahren sofort nach deren Auftauchen in ihrer Umgebung erhalten und so schnell wie möglich Ausweichmanöver durchführen können, um Unfälle zu vermeiden und die Zahl der Verletzten zu verringern.


Eine der herausforderndsten Situationen für Fahrer ist das Vermeiden von Kollisionen mit einem Hindernis, das plötzlich vor dem Fahrzeug auftaucht. Dies geschieht, weil der Mensch eine längere Zeit benötigt, um ein Ausweichmanöver durchzuführen, nachdem er die Gefahr erkannt hat. Die Forscher der Universität Toyko untersuchten Methoden, um Fahrer dabei zu unterstützen, Ausweichmanöver genau in dem Moment auszuführen, in dem eine sofortige Reaktion erforderlich ist, was als Ausweichmanöver-Assistent (EMA) bezeichnet wird. Eine Technik, bei der die Fahrzeuge mit Kameras ausgestattet sind, leidet unter einem begrenzten Sichtfeld (FOV) und kann keine Fußgänger oder Motorräder im toten Winkel der Bordkamera beobachten. Eine andere Technik, die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, informiert die Fahrer über die Position des jeweils anderen. Diese Art von System erfordert jedoch, dass fast alle Fahrzeuge mit einer Alarm- und Benachrichtigungseinheit ausgestattet sind. Darüber hinaus ist die Genauigkeit von GPS für die Fahrzeugnavigation noch verbesserungswürdig.

Verfolgung von Objekten mithilfe von Kameras möglich

Eine einzelne Kamera hat eine begrenzte Fähigkeit zur Objektverfolgung in großen Arbeitsbereichen oder immer dann, wenn ein Ziel schnell in ihr FOV eintritt und es wieder verlässt. Im Gegensatz dazu bietet die Verwendung mehrerer präzise synchronisierter Hochgeschwindigkeitskameras im System ein breiteres FOV, das ein Ziel auch unter extremen Bedingungen erfolgreich verfolgen kann, z. B. wenn sich das Ziel schnell über das FOV jeder Kamera bewegt. Aufgrund der hohen Erfassungsrate erkennt das System auch Ereignisse unmittelbar nach ihrem Auftreten rund um ein zu verfolgendes Ziel, was entscheidend ist, wenn schon eine geringe Latenz negative Auswirkungen haben kann.

Die Forscher der Universität Tokio entwickelten ein vernetztes 12-V-Hochgeschwindigkeits-Bildverarbeitungssystem, das aus Mikrotron EoSens CMOS-Monochrom-Kameras besteht, die so ausgerichtet sind, dass sie alle Bereiche von Interesse abdecken. Diese CameraLink Kameras sind über ein Netzwerk verbunden, damit sie miteinander kommunizieren können, wobei jede Kamera mit ihrer Verarbeitungseinheit einen Knoten bildet. Alle Knoten werden über ein softwaredefiniertes Präzisionszeitprotokoll auf Sub-Millisekunden genau synchronisiert. Die Kameras können Objekte, die sich im gesamten interessierenden Raum bewegen, robust verfolgen und Ereignisse in jedem Bild erkennen. Zu den Anwendungen des vorgeschlagenen Systems gehören verschiedene Arten von ITS-Aufgaben, wie z. B. die Bewegungsplanung und das Platooning von Fahrzeugen.

Nachbau mit Maßstab 1:10

Um das System zu testen, bauten die Forscher eine Roboterauto-Plattform im Maßstab 1:10, die mit einem Echtzeit-Betriebssystem zur Steuerung der Lenkung und Wi-Fi-Kommunikationsmodulen ausgestattet war. Zwei Hochgeschwindigkeitskameras von Mikrotron wurden auf 600 fps eingestellt und mit einer Workstation zur Bildverarbeitung verbunden. Eine der beiden Workstations war so eingestellt, dass sie eine Hinderniskarte mit 50 Hindernissen übertrug.

Die Hindernisse wurden von Forschern an einem festen Punkt platziert, die eine Linie zogen, die den Grenzabstand von 800 mm anzeigte. Sobald das Roboterfahrzeug die Linie erreichte, führte es ein Ausweichmanöver durch. Die Kameras erkannten die Position des Fahrzeugs während seines gesamten Weges, einschließlich des Bereichs, in dem sich die FOVs überschnitten, während es mit 72 km/h unterwegs war. Die vernetzten Kameras erkannten den Moment, in dem das Fahrzeug die Linie überquerte. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass es entscheidend ist, Gefahren so früh wie möglich zu erkennen, um ein Ausweichmanöver sicher durchzuführen.

Forscher arbeiten nun an Möglichkeiten, die Kommunikationslatenz durch die Einführung von drahtlosen Echtzeit-Kommunikationstechniken mit geringer Latenz wie RT-WiFi zu reduzieren und neue Anwendungen jenseits von EMA auf der Grundlage des vorgeschlagenen Systems zu entwickeln.