ISBN 978-3-8439-5519-5

978-3-8439-5519-5, Reihe Elektrotechnik

Stefan Edstaller
Konzept zur Kollisionsvermeidung mit automatisierten Systemen auf Basis von verteilten Radarsensoren

210 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2024), Hardcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Die voranschreitende Automatisierung mittels Robotertechnik und die Entwicklung autonomer Fahrzeuge für den Straßenverkehr erfordern eine großflächige Überwachung zur Sicherheit der Anwender. Vor diesem Hintergrund wurde im Zuge dieser Arbeit ein infrastrukturbasiertes Sensorkonzept zur Kollisionsvermeidung mit automatisierten und autonomen Systemen entwickelt. Als Grundlage dafür dienen herkömmliche 77 GHz FMCW Radarsensoren, welche unabhängig und räumlich verteilt voneinander betrieben werden. Dadurch ist eine direkte Bestimmung der kinematischen Parameter von Objekten möglich, woraus sich eine einfache und schnelle Lösung zur Kollisionsvermeidung ergibt. In dieser Arbeit wird zunächst die Theorie des Messprinzips vorgestellt und die Effekte durch Inkohärenz zwischen den Sensoren mathematisch beschrieben. Aufbauend auf der Theorie wurden diese Effekte mit Hilfe eines bekannten Referenzziels so weit reduziert, dass die Verarbeitung der bistatischen Sensorsignale möglich ist. Hierfür wurden drei verschiedene Ansätze theoretisch und praktisch betrachtet. Zudem wird gezeigt, wie aus den so gewonnen Messdaten mittels Signalverarbeitungsalgorithmen die notwendigen Parameter extrahiert wurden. Zum Beweis der Funktionalität des Konzepts wurde ein Prototyp des Sensorsystems aufgebaut und charakterisiert. Die Messgenauigkeit des Systems wurde daraufhin in einer idealisierten Umgebung untersucht. Mit zwei Beispielen in realen Umgebungen wurde die Tauglichkeit des Konzepts für die genannten Anwendungen bewiesen. Zum Schluss werden die Ergebnisse eingeordnet, auf Probleme bei der Ausführung hingewiesen und Vorschläge für zukünftige Verbesserungen präsentiert.