Analyse Warum Tesla zu Unrecht auf Radar-Sensoren verzichtet

Ein Gastbeitrag von James Jeffs

Warum sollte Tesla in Anbetracht all der Vorteile, die Radar bieten kann, davon abrücken sich bei seinem Autopilot-System auf ein reines Kamerasensorpaket konzentrieren? Dieser Frage sind Analysten von IDTechEx nachgegangen.

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Radar-Sensoren erfassen das Umfeld von Fahrzeugen.
Radar-Sensoren erfassen das Umfeld von Fahrzeugen.
(Bild: BASF)

Mitte 2021 hat der Autohersteller Tesla angekündigt, künftig für seine Fahrerassistenzsysteme lediglich Kameras als Sensoren einzusetzen. Das verbaute Radargerät wurde per Software-Update deaktiviert bzw. soll bei neu produzierten Fahrzeugen nicht mehr verbaut werden. Das Marktforschungsunternehmen IDTechEx ist der Frage nachgegangen, warum Tesla das Radar in seinen Fahrzeugen abgeschafft hat.

Nach Angaben des Herstellers führt das Radar gelegentlich zu Fehlmessungen, beispielsweise wenn ein Gullydeckel fälschlicherweise für ein Hindernis gehalten wird. Die Folge ist ein Phänomen namens „Phantombremsung“: Dabei löst das System ohne echten Grund eine Notbremsung aus. Tesla will nun sein neuronales Netz anhand von Beispielen guter Radardaten trainieren, damit die Kameras die gleichen Tiefen- und Geschwindigkeitsmessungen vornehmen können wie Radargeräte. Den Kaliforniern zufolge war dies bereits ein Erfolg, unter den richtigen Bedingungen könne die Technik sehr gut funktionieren. Aber was passiert, wenn die Voraussetzungen nicht optimal sind?

Ohne Radar eingeschränkte Funktionen

Radar-Sensoren werden vor allem benötigt, um die Geschwindigkeit von Objekten zu messen. Außerdem dienen sie bei schlechter Sicht als Backup für die Kamera.
Radar-Sensoren werden vor allem benötigt, um die Geschwindigkeit von Objekten zu messen. Außerdem dienen sie bei schlechter Sicht als Backup für die Kamera.
(Bild: IDTechEx)

Als Tesla das Radar zum ersten Mal deaktivierte, beschränkte der Hersteller die Funktionen seiner Assistenzsysteme auf eine Geschwindigkeit von weniger als 120 Kilometer pro Stunde, erhöhte den Mindestabstand zum Vordermann und stellte das Fernlicht nachts automatisch ein – vermutlich, um die schlechte Nachtsicht der Kameras auszugleichen.

Darüber hinaus berichteten einige Kunden über eine verminderte und schlechte Leistung bei Regen. Dies unterstreicht einige der wichtigsten Vorteile, die Radar gegenüber Kameras hat: Im Gegensatz zu Kameras wird das Radar von schlechten Licht- und Sichtverhältnissen nicht wirklich beeinträchtigt. Da die Technik ein Signal aussendet und nach ihrem eigenen Echo sucht, spielt es keine Rolle, ob Tag, Nacht oder sogar direktes Sonnenlicht herrscht. Radar arbeitet mit Wellenlängen und ist deswegen nicht darauf angewiesen, Gegenstände real zu sehen.

Bis zu 21 Radar-Sensoren pro Fahrzeug

Andere Hersteller haben zeigen weniger Begeisterung für reine Kamera-Systeme. Laut IDTechEx wird die Anzahl der Radargeräte pro Fahrzeug bei den meisten Anbietern sogar noch steigen. Dies wird durch zusätzliche Funktionen der Assistenzsysteme, wie Toter-Winkel-Erkennung und Querverkehrswarnung, vorangetrieben.

In mehreren Gesprächen, die IDTechEx mit Akteuren der Automobilindustrie geführt hat, schien es sogar wahrscheinlich, dass das Radar die Ultraschallsensoren ersetzen könnte, die die Branche normalerweise in Einparkhilfesystemen verwendet. Damit würde die Anzahl der Radargeräte pro Fahrzeug möglicherweise auf über fünf ansteigen. Einige Unternehmen setzen sogar bis zu 21 Radare pro Fahrzeug ein.

Teslas Radar-Technik ist von 2014

Die Auflösung von Radar-Sensoren wurde über die Jahre deutlich besser. Die von Tesla eingesetzte Hardware hatte den Stand von 2014.
Die Auflösung von Radar-Sensoren wurde über die Jahre deutlich besser. Die von Tesla eingesetzte Hardware hatte den Stand von 2014.
(Bild: IDTechEx)

In einer Präsentation wies Teslas Direktor für künstliche Intelligenz im Juni 2021 darauf hin, dass Situationen wie das Durchfahren von Unterführungen für Radare aufgrund ihrer geringen Höhenauflösung schwierig seien. Dies galt auch für das von Tesla verwendete Radar. Das Problem: Die Technik kann aufgrund der schlechten Höhenauflösung nur schwer erkennen, dass sich unter der Überführung ein freier Raum befindet.

Tesla verwendete mit dem Continental ARS4-B-Radar ein Gerät, das den Standards aus dem Jahr 2014 entsprach. Seitdem hat sich die Technik stark weiterentwickelt. Ein Maß für die potenzielle Abbildungsleistung eines Radars ist die Anzahl der virtuellen Kanäle, über die es verfügt. Diese ist das Produkt aus der Anzahl der Sendekanäle und der Anzahl der Empfangskanäle und entspricht der Anzahl der Pixel in einer Kamera.

Langer Hardware-Zyklus

Der von Tesla verwendete Continental ARS4-B hatte acht virtuelle Kanäle. Seitdem ist die Branche zu 12 virtuellen Kanälen übergegangen, aber die neuesten Radargeräte von Continental haben 192 virtuelle Kanäle. Start-ups wie Arbe und Uhnder und andere verfügen über mehr als 200 virtuelle Kanäle, vorstellbar sind sogar bis zu 2.000.

Das ist jedoch kein Vorwurf an Tesla, denn vielen neuen Fahrzeugen geht es genauso. Ein Teil des Problems ist der lange Lebenszyklus von Fahrzeugen, der in der Regel zehn Jahre beträgt.

Funktion per Software verbessern

Tesla kann dem entgegenwirken, indem ein Großteil des Fahrzeugs softwaredefiniert ist. Dies ermöglicht es dem Unternehmen, seine Produkte über den gesamten Lebenszyklus hinweg durch Over-the-Air-Updates iterativ zu verbessern. Bei kamerabasierten Systemen funktioniert dies gut, da Kameras eine Fülle von Daten produzieren und Softwareverbesserungen immer noch verfügbar sind, um das Beste aus diesen Daten zu machen.

Der Unterschied, den dies für das Abbildungspotenzial eines Radars bedeutet, ist enorm. Die neuesten Radargeräte auf dem Markt erzeugen Bilder, die im Vergleich zu den mehrdeutigen Scans der Vergangenheit einem Bild eines Lidar-Sensors deutlich stärker ähneln.

Si-CMOS für grundlegend bessere Radare

Ein Teil dieser Verbesserung ist auf einen Übergang in der Halbleitertechnik zurückzuführen. Radargeräte auf SiGe-BiCMOS-Basis, wie das von Tesla verwendete, waren in den letzten zehn Jahren vorherrschend. Das liegt daran, dass sie im Vergleich zu Si-CMOS-basierten Radargeräten ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis erzeugen konnten. Da jedoch die Transistorgröße gesunken ist, konnten Si-CMOS-basierte Radargeräte die Leistung von BiCMOS erreichen und sogar übertreffen.

Der Vorteil dabei ist, dass die geringere Transistorgröße mehr Funktionalität und mehr virtuelle Kanäle pro Radar ermöglicht. Diese Si-CMOS-Radare kamen erst 2019 auf den Markt und sind noch nicht weit verbreitet, und die leistungsstärksten Radare von Start-ups sind noch nicht auf dem Markt.

Teslas Rückkehr zur Radartechnik?

Tesla bringt regelmäßig das Argument vor, dass der Mensch nur mit seinem Sehvermögen fährt und daher ein Fahrzeug dies auch können sollte. Das ist zwar nachvollziehbar. Dennoch erscheint diese Denkweise etwas verschlossen. Ja, der Mensch fährt mit nur zwei Augen, aber wir haben auch keine andere Wahl.

Tesla könnte durchaus in der Lage sein, ohne Radar auszukommen und mit einem reinen Sichtkonzept voranzukommen. Nach Ansicht von IDTechEx wird dies das Leistungspotenzial von Tesla allerdings beeinträchtigen. Wenn leistungsfähigere Radargeräte auf den Markt kommen, wird Tesla seine Entscheidung möglicherweise überdenken. (sp)

James Jeffs ist Technik-Analyst bei IDTechEx

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