Kameras retten Leben Sensorlösungen für zukünftige Fahrerassistenz- und Sicherheitssysteme in Fahrzeugen
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- Tobias Winter
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1 Kameras retten Leben Sensorlösungen für zukünftige Fahrerassistenz- und Sicherheitssysteme in Fahrzeugen Automotive-Innovationsforum 2014 September 2014 Innovationsforum 2014/ KOSTAL / Folie 1
2 Agenda Fahrerassistenz bei KOSTAL Trends und Rahmenbedingungen Kameras als Teil des Sensorclusters in (teil-) autonomen Fahrzeugen Aus Driving time wird Quality Time Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 2
3 Die KOSTAL Gruppe Unternehmensdaten 1912: Gründung der Muttergesellschaft Leopold Kostal in Lüdenscheid 1973: Beginn der Aktivitäten im ersten Auslandswerk (Mexiko) 1978: Produktion erster Elektroniken 1983: Beginn Mechatronik (erste Sensorik) 2013: Umsatz: 1,97 Mrd. EUR Mitarbeiter: (77% Ausland) Standorte in 17 Ländern auf 3 Kontinenten KOSTAL Automobil Elektrik Geschäftsbereiche Mechatronik Module Elektronische Steuergeräte Bedienelemente / Schalter KOSTAL Industrie Kontakt Systeme Industrie Elektrik SOMA Die KOSTAL Gruppe ist ein global tätiges Familienunternehmen. Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 3
4 Automobil Elektrik: Warenumsatz 2013 nach Geschäftsfeldern KOSTAL Automobil Elektrik entwickelt und produziert weltweit integrierte mechatronische Lösungen basierend auf 3 Geschäftsfeldern. Bedienelemente/ Schalter 586 Mio. 30% 25% 2% 26% 16% Elektronische Steuergeräte 256 Mio. Sonstiges 39 Mio. 2% 1,6 Mrd. 47% 46% Mechatronik Module 734 Mio. Quelle: AVP, ACT 2013 Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 4
5 KOSTAL Automobil Elektrik: Innovationen und Impulse KOSTAL Patente für Schalterleiste Erfindung Regensensoren Raumersparnis & sichere Bedienung KOSTAL Patente für Lichthupe Erfindung Nutzung Blinkerschalter zur Lichthupenbetätigung KOSTAL Patente für Einklemmschutz Erste Marktanwendung über 100 Mio. Applikationen im Markt Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 5 KOSTAL Patente für Erste Marktanwendung 1,4 Mio. Applikationen im Markt KOSTAL Patente für Integration von 5 funktionalen Komponenten KOSTAL Patente für Shift-by-Wire Gangwahlschalter Markt- und Integrationsführer Lenksäulenmodule Innovationsund Marktführer Bedienkonzept prägt Markenidentität KOSTAL Patente für Vorfeldkamera für Fahrer- assistenz- Systeme Innovation Opto- Mechatronik Integration scheibenadaptiver Sensorik
6 Development of Air-Tube DAC 2G Concept Prism Optics Rainsensor Integration Series-Development Prism DAC 2G Assignment 1st production program SOP DAC 2G 1st 2nd&3rd 4th SeriesSOP DAC 1G Development 1st 2nd 3rd DAC 1G 4th Pre-Development Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie , Leopold Kostal GmbH & Co. KG. Inhalt und Darstellung sind weltweit geschützt. Vervielfältigung, Weitergabe oder Entwicklungs-Roadmap/Produktionsprogramme KOSTAL Fahrerassistenzkameras Time
7 Agenda Fahrerassistenz bei KOSTAL Trends und Rahmenbedingungen Kameras als Teil des Sensorclusters in (teil-) autonomen Fahrzeugen Aus Driving time wird Quality Time Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 7
8 Risiko Straßenverkehr Europa 2012* Verletzte in EU Tote in EU27 Folgekosten >130 Mrd. jährlich Anteil der Unfälle mit Fußgängern, Fahrradfahrern und Motoradfahrern, an denen PKWs die Verursacher sind: 42-48% Anteil der Frontalzusammenstöße: 55% Davon 64% durch Verlassen der Straße Davon 60% Geschwindigkeiten <60 km/h Anteil der seitliche Zusammenstöße: 35-40% Fahrer als Hauptbetroffener Motorradfahrer 20% Fahrradfahrer 7% Autofahrer 50% Fußgänger 23% Verteilung Todesfälle Reaktive Sicherheitssysteme, wie Airbags, Crash-Optimierte Karosserien und aktive Gurtstraffer sind in der Breite im Markt eingeführt. Der Fokus muss nun auf die Unfallprävention gelegt werden. * Quelle: EUNCAP Roadmap 2020 Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 8
9 Rahmenbedingungen und Ziele Connectivity -GPS -Mobile Internet -Ecall Driver Distraction Neue Mobilitätskonzepte - Car sharing - E- Bikes Ziel*: Reduktion der Verkehrstoten um 50% ( ) Treiber: EU NCAP Fahrzeugeinstufung Elektromobilität -Leichtbau -E-Bikes Autonomes Fahren Mobil Device Integration EU NCAP wird bis 2020 sukzessive den Bewertungsfokus auf aktive Unfallvermeidungssysteme unter Einbeziehung aller Verkehrsteilnehmer ausweiten. * Quelle: EU Road Safety Program Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 9
10 EU-NCAP-Bewertungsschema AOP Adult Occupant Protection! NEU: Notbremsfunktion auf Fahrzeuge, innerorts! COP Child Occupant Protection PP Predestrian Protection! NEU: Notbremsfunktion auf Fußgänger! SA Safety Assist! NEU: Geschwindigkeitsassistent, Notbremsfunktion auf Fahrzeuge außerorts, Spurverlassenswarnung! Zur Erfüllung des höchsten Sicherheits-Ratings nach EU-NCAP sind schon heute Unfallvermeidungssysteme im Fahrzeug erforderlich. Notwendige Mindestausstattungsraten werden kontinierlich erhöht. Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 10
11 Agenda Fahrerassistenz bei KOSTAL Trends und Rahmenbedingungen Kameras als Teil des Sensorclusters in (teil-) autonomen Fahrzeugen Aus Driving time wird Quality Time Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 11
12 Fahrerassistenzsensoren für Unfallvermeidungssysteme Rückfahrkameras - rein visuelle Umfelderfassung 1-5m Surraoundviewkameras - rein visuelle Umfelderfassung 1-5m Ultraschallsensoren -Objekterkennung 1-3m GPS -Positionserkennung Tote-Winkel-Kameras/ Seitenradar -Objekterkennung SRR 1-50m Vorausschauende Kameras - Objekterkennung 1-500m (Verkehrsteilnehmer, Landmarken, Barrieren) - Verkehrszeichenerkennung - Fahrbahnerkennung - Lichterkennung Front-Radar/LIDAR - Objekterkennung (LRR 1-300m), nur Verkehrsteilnehmer, Barrieren - geringe Auflösung Laser-Scanner - Objekterkennung (1-80 m), hochaufösend 360 Front-Kameras sind als universeller Objekterkennungssensor unverzichtbar für die Umsetzung von Unfallvermeidungsstrategien im Fahrzeug. Darüber hinaus können weitere Komfortfunktionen ohne weitere Sensorik abgebildet werden. Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 12
13 Anforderungen an Fahrerassistenzkameras Funktionale Anforderungen nach EUNCAP Sichere Erkennung von Objekten (alle Verkehrsteilnehmer) in Entfernungen bis zu 300m Erkennung von Verkehrszeichen mit Zusatzzeichen auch bei hohen Geschwindigkeiten Etc. Hohe Eigensicherheit Hohe Verfügbarkeit Skalierbare Funktionalität/ Flexibel für Implementierung von Komfort-Zusatzfunktionen unsichtbar, kleinster Footprint am Markt High-Performance-Algorithmik Niedriger Preis Hohe optische Qualität des Sensorkopfes Hohe Auflösung des Bildsensors ASIL B Direktankopplung Scheibe Zusätzlicher Microcontroller Prisma Partner Monokamera Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 13
14 Herausforderungen für einen Komponentenhersteller Organisation Finanzierung/ Investitionen Ressourcen Großes interdisziplinäres Entwicklungs- und Einrichtungsteam (>60 Entwickler + >30 weitere Projektingenieure) Kooperation mit externen Partnern e.g. Mobileye für Bildverabeitungsalgorithmen Komplexe Schnittstellen zum OEM-Kunden Bis zu 15 funktional verantwortliche Ansprechpartner Vorfinanzierung von Plattformen Entwicklungskosten, Einrichtungskosten, Validierungskosten Investment in Entwicklungs-/Prüfequipment Prüfstände, Datenhaltung, Testkampanien weltweit Recruiting von Spezialisten Z.B. Optikexperten, SW-Spezialisten Personalqualifikation Fertigungspersonal, Einrichter, Analyse Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 14
15 KOSTAL Driver Assistance Camera 2. Generation SOP Januar 2015, Stückzahl > p.a. EuroNCAP compliant Camera only autonomous emergency braking Scalable functional content (comfort and safety) Validation material for 30 countries Complete function roadmap Lane departure Traffic sign High beam Lane keeping Object detection Emergency braking on cars Emergency braking on pedestrians Flexible micro controller concept Flexible body network interface Smallest footprint in the market Open for 3 rd party algorithms Narrow road assist Construction side assist 12cm Road surface detection Vision based ACC Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 15
16 KOSTAL Driver Assistance Camera Funktions-Roadmap KOSTAL/Mobileye KOSTAL und Mobileye kooperieren seit 2008 in einer strategischen Allianz bei der Entwicklung von Fahrerassistenzkameras. Lane crossing warning Trafic sign recognition High beam assist Lane keeping assist Object detection/ warning Emergency braking on cars Emergency braking on ped s Narrow road assist Construction side assist Emergency braking on objects Road surface detection Vision based ACC st Generation 2nd Generation Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 16
17 Komplexitäts-Beispiel Validierung/Test Videodaten für Re-Simulation und Freigabe Stunden aus 30 Ländern (Europe, USA, China) - Parallel Datensätze für Prismenund Lufttubuskameras Current size: 2.5 Peta Byte Test- und Freigabefahrten/ - simulationen - Testgelände in NRW - Fahrzeuge mit komplexer Video- /Datenrecordertechnik - Bremsversuche auf Dummies und reale Fahrzeuge Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 17
18 Autonomous Emergency Breaking (AEB) mit Mono- Frontkameras - EUNCAP AEB 2014ff. wird mit einer Mono-Vision-Kamera ohne zusätzliche Fahrerassistenz- Sensorik mit 5 Sternen erfüllt - Ab 2017 wird ohne eine Frontkamera kein 5-Sterne- Rating mehr möglich sein Prinzip des optischen Flusses: Zur Berechung der Time-to-Collision TTC) zwischen Fahrzeug und Objekten auf oder neben der Straße wird die sogenannte Inflationsrate der Objekte, d.h. die Größenänderung von Bild zu Bild genutzt (36 frames/s). Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 18
19 KOSTAL Roadmap Advanced Driver Assistant Systems ADAS Camera (forward looking) 1. Gen (EyeQ1) Advanced Development Activities Prism Optics Focus: Comfort Functions 2. Gen (EyeQ3) Premium 3. Gen (EyeQ4) Standard Multifocal Camera Focus: Autonomous Driving Focus: EuroNCAP 2016 (AEB Mono-Vision only, ) / Lane Keeping Manoeuvre based Driving Driver Monitoring 3D TOF Camera Drivestick (with Hands On detection) Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 19
20 Drive Stick KOSTAL HMI Konzept unterstützt Teilautomatisiertes Fahren Erweiterung einer weltweit etablierten HMI für zukünftige Bedienung auf Ebene der taktischen Fahrzeugführung: Zentrales Bedienelement für (Teil-)Automatisiertes Fahren. Manöverbasiert Touch-Sensitiv Komfortabel / Sicher Intuitiv Ergonomisch Driver in/off the Loop Geschwindigkeit erhöhen Vorwärts parken Spurwechsel nach rechts Hands On /Hands Off Spurwechsel nach links Geschwindigkeit reduzieren Rückwärts parken Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 20
21 Agenda Fahrerassistenz bei KOSTAL Trends und Rahmenbedingungen Kameras als Teil des Sensorclusters in (teil-) autonomen Fahrzeugen Aus Driving time wird Quality Time Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 21
22 Was kommt nach automatischer Unfallvermeidung? Quelle: Google/Die Welt Quelle: TVMovie.de Aus Driving Time wird Quality Time! Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 22
23 We think HMI! Ganzheitliche Darstellung zukünftiger HMI Trends aus Sicht KOSTAL Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 23
24 We think HMI! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Innovationsforum 2014 / KOSTAL / Folie 24
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