LiDAR
LiDAR ist ein Sensor, der mit Laserlicht Entfernungen misst und daraus ein dreidimensionales Abbild der Umgebung erzeugt. Selbstfahrende Autos, Roboter und Vermessungsflugzeuge nutzen die Technik, um Objekte und Abstände sehr genau zu erfassen.
LiDAR ist ein Messgerät, das seine Umgebung mit Laserlicht abtastet. Das Gerät sendet sehr kurze Lichtblitze aus und wartet, bis sie von einem Gegenstand zurückgeworfen werden. Aus der Zeit, die das Licht für Hin- und Rückweg braucht, berechnet es den Abstand. Weil Licht mit bekannter Geschwindigkeit fliegt, ist diese Rechnung sehr genau. Das Gerät wiederholt die Messung hunderttausendfach pro Sekunde in viele Richtungen. Am Ende entsteht eine Wolke aus Millionen Messpunkten, die die Umgebung räumlich abbildet. Der Name kommt aus dem Englischen und steht für « Light Detection and Ranging », also Erkennung und Abstandsmessung mit Licht.
Warum Autos Abstände in Zentimetern brauchen
Eine normale Kamera liefert ein flaches Bild. Sie zeigt Farben und Formen, aber keine echten Entfernungen. Ob ein dunkler Fleck auf der Straße ein Loch, ein Schatten oder ein liegender Reifen ist, muss eine Software erst erraten. LiDAR misst stattdessen direkt: Der Punkt ist 23 Meter entfernt und liegt zwölf Zentimeter über dem Asphalt. Diese Sicherheit ist der Grund, warum die Technik im automatisierten Fahren eine so große Rolle spielt.
Der Sensor ist außerdem unabhängig von Umgebungslicht, weil er sein eigenes Licht mitbringt. Nachts funktioniert er genauso wie am Mittag. Kameras dagegen haben bei tief stehender Sonne oder in dunklen Tunneln Probleme. Genau deshalb kombinieren die meisten Hersteller mehrere Sensorarten und gleichen deren Ergebnisse ab. Dieses Zusammenführen nennt man Sensorfusion.
Der Streitpunkt in der Branche ist der Preis. Frühe LiDAR-Systeme kosteten mehr als das Auto, in das sie eingebaut wurden. Tesla verzichtet bis heute bewusst auf LiDAR und setzt allein auf Kameras. Andere Hersteller wie Mercedes, BMW oder chinesische Anbieter bauen die Sensoren serienmäßig ein. Inzwischen liegen einfache Modelle im dreistelligen Eurobereich, was den Streit langsam entschärft.
Vom Lichtblitz zur Punktwolke
Im Inneren sitzt eine Laserdiode, die unsichtbares Infrarotlicht aussendet. Ein Detektor registriert das zurückkehrende Licht. Die Elektronik stoppt die Laufzeit, oft im Bereich weniger Milliardstel Sekunden. Ein Meter Abstand entspricht dabei etwa sechseinhalb Nanosekunden Laufzeit. Damit nicht nur ein einziger Punkt gemessen wird, muss der Strahl über die Umgebung wandern.
Frühe Geräte lösten das mit einem rotierenden Spiegel oder einem drehenden Aufbau auf dem Autodach. Neuere Modelle arbeiten ohne bewegliche Teile und lenken das Licht elektronisch ab. Solche Sensoren heißen Solid-State-LiDAR und sind robuster und billiger. Das Ergebnis ist in beiden Fällen dasselbe: eine Punktwolke, also eine Liste von Millionen Koordinaten im Raum.
Diese Rohdaten sind für sich genommen wenig wert. Erst ein neuronales Netz, also ein trainiertes Erkennungsprogramm, ordnet den Punkten Bedeutung zu. Es gruppiert sie zu Objekten und entscheidet, was Fußgänger, Leitplanke oder Fahrzeug ist. Häufig verwechselt wird LiDAR mit Radar. Radar nutzt Funkwellen statt Licht, sieht dafür besser durch Nebel und Regen, liefert aber ein deutlich gröberes Bild.
Vom Handy bis zur Archäologie
Ein LiDAR-Sensor steckt in vielen iPhone-Pro- und iPad-Pro-Modellen. Er hilft der Kamera beim schnellen Scharfstellen im Dunkeln und ermöglicht Apps, Räume auszumessen. Auch moderne Saugroboter nutzen kleine rotierende Laserscanner, um eine Karte der Wohnung anzulegen. Diese Karte ist der Grund, warum sie systematisch Bahnen fahren statt planlos herumzuirren.
In der Vermessung fliegen Flugzeuge und Drohnen mit LiDAR über Landschaften. Weil einzelne Laserstrahlen durch Lücken im Blätterdach schlüpfen, lässt sich der Boden unter dem Wald abbilden. Archäologen haben so überwucherte Maya-Städte in Mittelamerika entdeckt. Behörden nutzen dieselben Daten für Hochwasserkarten und Bauplanung.
In Wirtschaftsnachrichten taucht der Begriff meist im Zusammenhang mit Robotaxis auf. Firmen wie Waymo betreiben Flotten, deren Dachaufbauten LiDAR enthalten. Hersteller solcher Sensoren wie Luminar, Hesai oder Ouster sind börsennotiert und gelten als Wette auf das autonome Fahren. Sinkende Stückpreise und die Frage, ob Kameras allein ausreichen, bestimmen dort regelmäßig die Kursbewegungen.