Fahrerassistenzsysteme Einparken leicht gemacht – auch dank optimaler Chips

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Viele Autofahrer geraten immer wieder in Stress, wenn sie ihr Fahrzeug einparken sollen. Sie es, weil die Parklücke sehr eng ist oder aber der nachfahrende Verkehr Druck aufbaut. Automatisierte Parkassistenzsysteme sollen Abhilfe schaffen.

Für viele Fahrer ist das Einparken eine nervenaufreibende Angelegenheit – sei es das Hineinquetschen in eine Parklücke beim Supermarkt oder das Manövrieren durch enge Parkhäuser in der Innenstadt. Für die Angst vor dem Längsparken gibt es sogar einen Begriff: Parallelophobie. Das chinesische Unternehmen iMotion möchte den Stress beim Einparken reduzieren. Mithilfe einer hochautomatisierten Funktion sollen Fahrzeuge sich in weniger als 30 Sekunden selbstständig einparken können – auch in überfüllten oder schlecht markierten Umgebungen. Walt Song, der das Unternehmen iMotion Automotive Technology 2016 gründete, hat ein leicht verständliche Philosophie: „Alles einfach machen“. Diese gilt nicht nur für den Fahrer, sonder nauch den Automobilhersteller. Das Ziel? Funktionen, die ursprünglich für Luxusfahrzeuge entwickelt wurden, auch in erschwinglichere Mittelklasse- und Einstiegsmodelle zu bringen.

Parkautomatisierung auch für günstige Einstiegsmodelle

Automatisierte Parkassistenzsysteme (Automated Parking Assist, APA) versprechen nicht nur weniger Stress für den Fahrer, sondern auch weniger Blechschäden und Bordsteinrempler. Darüber hinaus lassen sich dank APA auch mehr Fahrzeuge auf engem Raum unterzubringen. Für Automobilhersteller, die sich auf Einstiegsmodelle konzentrieren, erweist sich APA jedoch – wie viele andere ADAS-Funktionen – als technisch komplex und kostenintensiv. Die integrierte Fahrtechnologie von iMotion will diesen Hürden entgegenwirken.

Das APA-System führt Fahrer bis zu drei Kilometer entlang zuvor erlernter Routen zum Ziel. Mithilfe von Kameras und Ultraschallsensoren erkennt es die Umgebung in Echtzeit und leitet das Fahrzeug in die gewünschte Parklücke. Die Technologie funktioniert bei Fahrzeugen mit Elektro- und Verbrennungsmotor wie auch in verschiedenen Fahrzeugtypen – darunter Pkw, Lkw und Offroad-Fahrzeuge.

Was iMotion von Mitbewerbern unterscheidet, ist das vollständig integrierte Systemdesign. Während viele ADAS-Hersteller sich ausschließlich nur auf Software oder Hardware konzentrieren, bietet iMotion einen vertikal integrierten Stack – von der Algorithmus-Entwicklung über Middleware bis hin zu eingebetteter Hardware. So sollen sich Design-Ressourcen, Performance und Kosten optimieren lassen.

Das Herzstück ist der intelligente, integrierte iMotion iDC500 Domain Controller. Er umfasst ein APA-System auf Basis von 360-Grad-Umfelderkennung und einem TCP-Feature (Trained Commuting Pilot) mit selbstlernender Kartierungstechnologie. Diese navigiert, indem sie sich bestimmte Fahrtrouten und lokal erfasste Umgebungsdaten „merkt“.

Die 360-Grad-Umfelderkennung wird durch Fahrzeugkameras und die Bird’s-Eye-View -Technik von iMotion ermöglicht. Diese Technologie generiert eine Vogelperspektive der Umgebung, um eine 3D-Karte der Außenwelt zu erhalten. Das Mapping erfolgt durch eine KI-basierte neuronale Netzwerkarchitektur, ein sogenanntes Transformer-Modell. Dieses kombiniert verschiedene Kamerabilder, um eine 3D-Darstellung der Umgebung zu erzeugen. Konkurrierende Modelle in dieser Kategorie sollen über deutlich größere Parameterskalen verfügen und teurere KI-Prozessoren mit mindestens 100 TOPS Rechenleistung benötigen. Die Entwickler von iMotion konnten ihre Algorithmen so optimieren, dass sie auf dem wirtschaftlicheren Chipset R-Car V4H von Renesas mit 34 TOPS laufen – bei gleicher Performance. Dieser Effizienzgewinn ermöglicht es, Funktionen wie automatisiertes Parken und hochauflösendes, kartenbasierendes Highway-Piloting anzubieten. Damit können sie ihre Fahrzeuge sowohl an die Erwartungen der Endverbraucher als auch an die regulatorischen Sicherheitsanforderungen in Asien und Europa ausrichten.

Kosteneffiziente Parking-Plattform

Um High-End-ADAS-Funktionen erfolgreich in kostengünstige Hardware zu integrieren, musste das iMotion-Team verschiedene Herausforderungen meistern. Fortschrittliche Sensor-, Planungs- und Steuerungsfunktionen sollten in einer kompakten Rechnerplattform integriert werden. Dabei galt es, strikte Performance- und Sicherheitsanforderungen zu berücksichtigen.

Eine der Hürden bestand darin, BEV-Transformer und Occupancy-Grid-Modelle (OCC) in die R-Car-V4H-Architektur von Renesas zu implementieren. Bei BEV und OCC handelt es sich um eine Form der räumlichen Darstellung, die häufig in der mobilen Robotik verwendet wird. iMotion nutzt hier eine Kombination aus verschiedenen Technologien:

• in „Lightweight“-Dekompositions-KI-Framework zerlegt komplexe Transformer-Modelle in kleinere, besser handhabbare Komponenten, um die Verarbeitung zu erleichtern.

• Zero-Copy-Memory-Scheduling reduziert redundante Datenkopiervorgänge beim Transfer zwischen verschiedenen Speicherbereichen und verringert so die CPU-Belastung.

• Hardware-optimiertes Operator-Rewriting ermöglicht eine hochpräzise, zentimetergenaue Grid-Auflösung.

Dazu werden Rechenoperationen in effizientere Formate umgewandelt, die besser für die Verarbeitung durch GPUs, CPUs und spezialisierte KI-Beschleuniger geeignet sind.

Eine weitere Herausforderung bestand darin, Systemstabilität und funktionale Sicherheit über verschiedene Märkte und Fahrzeugplattformen hinweg zu gewährleisten – von Pkws und Wohnmobilen bis hin zu Lkws. Das modulare, skalierbare Design der iMotion-Plattform stellt mithilfe umfassender Simulationen und Tests die globale Kompatibilität und Robustheit sicher.

Partnerschaft mit Renesas: Praxis-orientiertes Design

Die strategische Zusammenarbeit von iMotion mit Renesas besteht seit 2020. Vor allem hätte der R-Car V4H durch sein ausgewogenes Verhältnis von Rechenleistung, Energieeffizienz und Skalierbarkeit überzeugt. Das System-on-Chip (SoC) R-Car V4H wird im 7-nm-CMOS-Prozess gefertigt und enthält einen integrierten Arm Cortex-R52-Kern, der einen externen Mikrocontroller obsolet macht. Das erhöht die Effizienz des Chips und reduziert die Leistungsaufnahme, PCB-Größe und BOM-Kosten. Das SoC integriert außerdem einen CNN-IP-KI-Beschleuniger, mehrere DSPs sowie Bildverarbeitungs-Engines, die für den Software-Stack von iMotion optimiert sind.

Der Baustein ist für ADAS- und automatisierte Fahrfunktionen konzipiert und liefert bis zu 34 TOPS Deep-Learning-Performance. Es ermöglicht die ultraschnelle Bilderkennung aus Daten von Kameras, Radar und Lidar, was Funktionen wie Surround-View-Perception und realistische 3D-Visualisierung für das autonome Parken unterstützt. Hochintegriert für kosteneffiziente elektronische Steuergeräte (ECUs), erfüllt der R-Car V4H die NCAP-2025-Standards und unterstützt Level-2+-Autonomie. Eine Dual-Chip-Konfiguration sorgt für unterbrechungsfreie Upgrades und ausfallsicheren Betrieb, der für Level-3-Systeme unerlässlich ist.

Für die Partnerschaft spielt nicht nur die Hardware eine wichtige Rolle, sonder nauch die enge Zusammenarbeit mit dem Engineering-Team von Renesas. „Wir haben zwei Jahre lang Hand in Hand mit Renesas gearbeitet“, führt Firmengründer Walt Song aus. „Die Applikationsteams in China und andernorts haben uns dabei unterstützt, kritische Herausforderungen in Bezug auf Bandbreite und Integration zu lösen. Dieses hohe Maß an Zusammenarbeit war entscheidend für die Markteinführung des iDC500.“

Neue Zielsetzungen

Durch die Kommerzialisierung weiterer, ergänzender Technologien, wie Abstandstempomat, Spurhalte- und Kollisionswarnsysteme sowie Fahrer-Müdigkeitserkennung, entwickelt iMotion sein Technologieportfolio kontinuierlich weiter. Das Unternehmen plant, seinen neuen Fahrassistenzalgorithmus noch in diesem Jahr in Serienfahrzeuge zu integrieren. Das ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur vollständigen End-to-End-Navigation vom Autobahn-Assistenten bis hin zur städtischen Door-to-Door-Führung.

iMotion expandiert in Europa und beginnt mit der Markteinführung in Japan und der ASEAN-Region. Dabei nutzt das Unternehmen die globale Reichweite sowie die lokalen Service-Netzwerke von Renesas, um Fahrzeuge sicherer, intelligenter und intuitiver zu gestalten. Song erklärt, das ermögliche eine Welt, in der autonome Fahrzeuge zu einer mobilen Erweiterung des Zuhauses sowie des Arbeitsplatzes werden: „In Zukunft wird autonome Mobilität den Fahrzeuginnenraum in einen zweiten Lebensraum verwandeln. Zukünftig geht es nicht mehr nur ums Fahren, sondern wir können auch lesen, entspannen oder uns vernetzen. Unser Ziel ist es, diese Zukunft Wirklichkeit werden zu lassen – sicher, erschwinglich und zeitnah.“ (se)

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* Pu Zhang, Sr Principal Engineer, High Performance Computing, Renesas

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