Ein Hersteller von Hi-Fi-Subwoofern lenkte 64 Laser in die Augen des selbstfahrenden Autos

Velodyne Acoustics war ein Hersteller von High-Fidelity-Subwoofern und Heimkino-Geräten aus dem Silicon Valley, als Gründer David Hall und sein Bruder Bruce 2005 mit einem Fahrzeug als Team DAD – Digital Audio Drive – an der DARPA Grand Challenge teilnahmen. Bei der Arbeit am Rennfahrzeug stießen sie auf dieselbe Hürde wie jedes Team: Die auf dem Markt erhältlichen Lidar-Scanner erfassten nur eine einzige feste Sichtlinie, und eine kamerazentrierte Steuerung konnte Entfernungen nicht zuverlässig messen. Der Sensor, nicht die Software, war der Engpass.

Halls Antwort war mechanisch. Er baute eine Anordnung aus 64 Lasern auf einem Kopf, der sich mehrere hundert Mal pro Minute drehte und ein horizontales 360-Grad-Sichtfeld abdeckte, wobei jeder Strahl die Entfernung per Laufzeitmessung meldete. Der Velodyne-Sensor erzeugte etwa eine Million Datenpunkte pro Sekunde gegenüber rund 5.000 bei früheren Systemen. Velodyne nahm 2007 nicht mit einem eigenen Fahrzeug am Rennen teil; das Unternehmen verkaufte den HDL-64 an zehn Teilnehmer der Urban Challenge, und fünf der sechs Teams, die das Ziel erreichten – darunter die Sieger – steuerten damit.

Der daraus hervorgegangene Sensor wurde zum Standardauge des Zeitalters des autonomen Fahrens. Chris Urmson, technischer Leiter von Googles Projekt, nannte den auf dem Dach montierten Velodyne-64-Strahl-Laser „das Herz unseres Systems“, als die Prius-Prototypen mehr als 190.000 autonome Meilen zurückgelegt hatten; das Smithsonian nahm einen Prototyp in seine Robotiksammlung auf. Mobile-Mapping-Flotten bei Nokia Here, Bing Maps, TomTom und Baidu setzten den kleineren HDL-32E ein, und 2016 investierten Ford und Baidu 150 Millionen Dollar, um die Produktion zu skalieren.

Die Fragilität dieser Position zeigte sich später: Waymo senkte die Lidar-Kosten um etwa 90 Prozent, indem das Unternehmen den Sensor selbst entwickelte, und Velodyne selbst ging 2020 über eine SPAC an die Börse, bevor es 2023 mit Ouster fusionierte. Doch jede unternehmenseigene Lidar-Plattform der Branche beschreibt die Welt noch immer so, wie Halls rotierender Kopf sie zuerst zeigte – als lebendige 360-Grad-Punktwolke.

64 Laser drehen; alles sehen, jederzeit

Nicht die Strahlqualität war die Einschränkung, sondern die Abdeckung; 64 rotierende Strahlen vervielfachten die Datenrate um das 200-Fache, ohne auf einen Scanspiegel warten zu müssen.

Durch die Bewegung des Sensors durch die Szene wurde Zeit zu Sichtfeld – jedes Bild lieferte die gesamte Straße zurück, sodass die Software gegen eine vollständige Karte planen konnte.

Ein Laden für Unterhaltungselektronik verstand rotierende Baugruppen und Vibrationen, sodass der Prototyp nur so viel wie ein Hobby-Rennen kostete, während Verteidigungsunternehmen noch Angebote schrieben.

Der gleichzeitige Verkauf an zehn Rennteams, darunter Konkurrenten, machte einen einzigen unerprobten Sensor innerhalb eines einzigen Wettbewerbszyklus zum De-facto-Standard.

Wenn die Abdeckung der Engpass ist, ändere, was sich bewegt: Drehe den gesamten Sensor und lass die Mechanik die Arbeit tun. Der gleichzeitige Verkauf des Durchbruchs an jedes konkurrierende Team machte ihn sofort zum Standard.

Das rotierende Mehrstrahl-Design prägte die Sensorik für autonome Fahrzeuge ein Jahrzehnt lang: Googles Prius-Prototypen legten bis 2011 mehr als 190.000 autonome Meilen mit dem HDL-64E zurück, und Mapping-Flotten weltweit übernahmen den HDL-32E. Ford und Baidu investierten 2016 150 Millionen Dollar, doch die Kosten brachen ein, als Waymo und andere Lidar selbst entwickelten – eine Kostensenkung um etwa 90 Prozent bis 2017 –, und Velodyne ging 2020 über eine SPAC an die Börse und fusionierte 2023 mit Ouster. Die 360-Grad-Punktwolke bleibt die Standarddarstellung, auf der jeder Wettbewerber aufbaut.