Radarbasierte Sensorik für die Fahrdynamikerfassung bei Kraftfahrzeugen

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Radarsensoren finden in modernen Kraftfahrzeugen eine immer größere Verbreitung. Anwendungen wie die automatische Abstandsregelung und Spurwechselassistenten haben ihre Reife für die Serienfertigung bewiesen und die Akzeptanz beim Kunden steigt stetig.

In dieser Arbeit liegt der Schwerpunkt auf der theoretischen Untersuchung und praktischen Realisierung eines weiteren, im Kraftfahrzeug anwendbaren, radarbasierten Sensorprinzips. Mit Hilfe der Mikrowellentechnik wird unter Anwendung des Dopplereffekts ein Sensor entwickelt, der die vektorielle Geschwindigkeit über Grund eines Fahrzeuges sehr genau messen kann. Die damit gewonnenen Messdaten können z.B. zur Verbesserung des Regelverhaltens des elektronischen Stabilitätsprogramms ESP oder des Antiblockiersystems ABS genutzt wer-den.

Die Dissertation beginnt mit einer Einführung in die Grundlagen der Fahrdynamik. Anschließend wird ein theore-tisches Modell entwickelt, das die spektralen Eigenschaften der zu messenden Dopplersignale voraussagt. Mit Hilfe dieses Modells wird ein Sensor entwickelt, der die Fähigkeit hat, die Geschwindigkeit und den Schräglauf-winkel zu messen. Um einen kompakt und kostengünstig realisierbaren Sensor zu erreichen, wird eine gefaltete Reflektorantenne im Frequenzbereich von 76.5GHz als bestimmendes Sensorelement eingesetzt. Die Abstrahlei-genschaften der Sensorantenne werden im Fern- und Nahfeld vermessen. Die Messergebnisse gewähren einen tiefen Einblick in die Funktion der Antenne als Doppler-Radarsensor. Sie werden genutzt, um die Dopplerspekt-ren der Dopplersignale vorherzusagen.

Der aufgebaute Sensor wird abschließend bei verschiedenen Fahrversuchen auf unterschiedlichen Fahrbahnen eingesetzt. Die dabei gemessenen Dopplerspektren stimmen sehr gut mit den theoretischen Vorhersagen überein. Ebenso zeigen die aus den Dopplersignalen ermittelten Werte der Geschwindigkeit und des Schräglaufwinkels sehr geringe statistische Unsicherheiten. Je nach Geschwindigkeit, Antennengröße und Signalverarbeitungsalgo-rithmus werden Standardabweichungen von bis zu 0.2% bzw. 0.1° erreicht. Fahrversuche auf Handlingkursen und Kreisfahrten auf Fahrdynamikplatten bestätigen die Fähigkeit des Sensors, die Geschwindigkeit und den Schräglaufwinkel unter dynamischen Bedingungen sehr genau zu messen. Die Messdaten stimmen sehr gut mit GPS-basierten oder optischen Referenzsensoren überein.