Optomechatronische Erzeugung von 4D-Punktwolken für kompakte Lidar-Tests

Die Validierung von Lidar-Sensoren für das autonome Fahren erfordert zunehmend das Testen komplexer Objekterkennungsalgorithmen (Perception Stacks). Konventionelle physische Teststrecken stoßen aufgrund enormer Platzbedarfe an ihre Grenzen. Dieser Beitrag stellt einen neuartigen „4D-Punktwolkengenerator“ vor, der dynamische Szenarien auf kompaktem Bauraum optisch simuliert. Technologische Basis bildet ein patentierter Kaleidoskop-Ansatz zur Strahlfaltung. Dieser wird durch die Kombination eines pixelbasierten Primärdisplays zur Erzeugung dynamischer 2D-Reflexionsmuster mit einem steuerbaren Sekundärdisplay zur Tiefenmodulation erweitert. Über eine adaptive Apertursteuerung wird dabei jedem Bildpunkt ein individueller Eintrittswinkel in das Kaleidoskop zugewiesen, was eine präzise Manipulation der optischen Weglänge erlaubt. Dies ermöglicht die Simulation virtueller 4D-Szenarien (3D-Raum + Zeit), die vom Sensor als reale, dynamische Objekte detektiert werden. Der Ansatz realisiert damit reproduzierbare kompakte Hardware-in-the-Loop-Tests von Lidar-Sensoren mit geringem Platzbedarf.