Lidar-Systeme: Optimierte Simulation für autonomes Fahren

• Das Produktportfolio von Ansys bietet eine Reihe von Lösungen für die Entwicklung eines komplexen mikroelektromechanischen Lidar-Systems  
• Die Ansys-Tools haben Innoviz Technologies dabei unterstützt, die Produktentwicklung um zwei volle Konstruktionszyklen innerhalb von eineinhalb Jahren zu verkürzen.
• Somit ließen sich auch die Kosten reduzieren. 

Simulation beschleunigt die Entwicklung leistungsstarker Lidar-Systeme und führt dabei zu einem optimierten Design, das die strengen Anforderungen der Industrie erfüllt.  Innoviz Technologies nutzt die Simulationslösungen von Ansys, um die Technologie seines Lidar-Sensors für die Automobilindustrie voranzutreiben und Autonomie für seine Kunden zu erreichen. Gleichzeitig will das Unternehmen damit die Entwicklungszeit und -kosten für Lidar-Systeme reduzieren. Denn Ansys ermöglicht es Innoviz Technologies, die Ziele seiner Kunden zu erfüllen. Das betrifft beispielsweise die Haltbarkeit, Zuverlässigkeit und Erschwinglichkeit bei einem Lidar-Design , das sich in autonome Fahrzeuge der Stufe 3-5 integrieren lässt.

Eine Studie der National Highway Traffic Safety Administration des US-Verkehrsministeriums hat ergeben, dass die meisten schweren Unfälle durch menschliches Versagen verursacht werden. Diese Statistik vermittelt Anreize für die Entwicklung autonomer Fahrzeuge, um die Sicherheit im Straßenverkehr zu verbessern. Autonome Fahrzeuge sind auf die Erkennungsfähigkeit verschiedener Komponenten, darunter Lidar-Systeme, Radare und Kameras, angewiesen. Lidar-Systeme liefern dabei die hochauflösende 3D-Bildwahrnehmung mit hoher Reichweite, die zur sicheren Steuerung der Fahrzeugbewegungen erforderlich ist. Die Herausforderung für die Automobilhersteller besteht darin, dass die verfügbaren Lidar-Systeme in Bezug auf Leistung, Größe, Zuverlässigkeit und Kostenwahrnehmung nicht annähernd den Industriestandards entsprechen. Das Packaging dieser sehr komplexen optischen Sensortechnologien, die mit zahlreichen Systemen verbunden sind, stellt sowohl in der Produktion als auch im Betrieb Herausforderungen dar. 

Lidar-Systeme: Innoviz setzte auf Multiphysikfunktionen

Der Erfolg des Teams hing von Simulationen und Tests verschiedener Aspekte des Lidar-Designs und der Lidar-Optik ab. Innoviz setzte auf die Multiphysik-Funktionen von Ansys und nutzte die Simulationssoftware Ansys Mechanical,  Ansys Fluent, Zemax und Ansys Maxwell, die zusammenarbeiten, um der Komplexität des Lidar-Systems erfolgreich gerecht zu werden. Durch umfangreiche Simulationen und Tests ließ sich eine hohe Integration von Komponenten in einen einzigen Chip erzielen. Somit waren minimale Design-Iterationen und ein kompakteres Lidar-System möglic. Diese hochleistungsfähige, zuverlässige Lidar-Lösung erfüllt die Anforderungen an Performance und Größe der Automobilhersteller zu einem deutlich niedrigeren Preis.  

„Wir verwenden im gesamten Konstruktionsprozess unseres Produkts viele Arten von Simulationen aus dem Ansys-Ökosystem“, sagt Oren Buskila, Chief R&D Officer und Mitbegründer von Innoviz. „Wir verlassen und auf die Fähigkeiten von  Ansys um Strukturanalysen durchzuführen und um die Belastungen und Temperaturschwankungen unserer Chips zu verstehen. Ansys nutzen wir auch für dynamische Simulationen, um die Schwingungseigenschaften zu verstehen, und für thermische Simulationen, um zu sehen, ob wir die Leistung der wichtigsten Komponenten im Inneren, wie z. B. des Lasers, ableiten können. Ansys bietet eine hervorragende Simulationssoftware, und wir schätzen ihre Erfahrung im Automobilbereich, die uns bei der Lösung unserer größten Konstruktionsherausforderungen hilft.“  

Vorhersagen werden genauer

„Unsere umfangreichen Simulations- und wachsenden Multiphysik-Fähigkeiten unterstützen die Erforschung und Entdeckung fortschrittlicher autonomer Technologien“, so Shane Emswiler, Senior Vice President of Products bei Ansys. „Komplexere optische Anwendungen wie Lidar-Systeme erfordern ein höheres Maß an Vorhersagegenauigkeit bei ihrer Ausführung. Unsere Tools lassen sich sowohl innerhalb als auch außerhalb unseres Produktportfolios gut miteinander verknüpfen, damit unsere Kunden ihre Entwicklungszyklen schnell und sicher durchlaufen können. Simulationssoftware ist ein entscheidender Faktor bei der Entwicklung einer neuen Generation von komplexeren Lidar-Systemen, die die Einführung von autonomen Fahrzeugen beschleunigen werden.“ 

Bild oben: Lidar-System von Innoviz erzeugt 3D-Punktwolke. Quelle Innoviz Technologies

Weitere Informationen: https://www.ansys.com/ und https://innoviz.tech/

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