Die steigende Anzahl von Fahrerassistenzsystemen in modernen Fahrzeugen führt nicht nur zu einem verbesserten Reisekomfort, sondern ihre unterstützende Wirkung in kritischen Situationen erhöht auch die Sicherheit im Straßenverkehr. Neben etablierten Systemen wie dem Elektronischen Stabilitätsprogramm ESP" nimmt auch die Ausstattungsrate umfelderfassender Fahrerassistenzsysteme, die unter anderem den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug regeln, zu. Eine der zentralen Komponenten für derartige Systeme stellt der Radarsensor dar, dem sich die vorliegende Arbeit widmet. Grundsätzlich besteht ein Radarsensor aus einer Einheit zur Frequenzerzeugung, Antennen, Mischern und der Signalverarbeitungskette, wobei die Antennencharakteristik einen hohen Gewinn gegenüber einem Kugelstrahler in Hauptstrahlrichtung aufweisen muss. Dies lässt sich unter anderem mit einer Linsenantenne realisieren, deren Primärstrahler nur eine geringe Apertur benötigen. Ein derartiger Ansatz der Strahlformung, gepaart mit der Verfügbarkeit von hochintegrierten Transceivern basierend auf der SiGe-Technologie, stellten die Grundlage für den in der vorliegenden Arbeit gezeigten kompakten Radarsensor dar. Dabei folgt aus der - bezogen auf die Apertur - großen Wellenlänge eine simultane Beleuchtung von mehreren Antennen auf Grund der Beugung, womit eine Winkelschätzung detektierter Objekte ermöglicht wird. Sowohl die Simulationen als auch die sehr gut übereinstimmenden Ergebnisse der Nahfeldmessungen zeigen neben derartigen Beugungseffekten auch Abbildungsfehler wie den Astigmatismus bei der verwendeten rotationssymmetrischen Linse. Zur Verifikation der Simulationen wurde zusätzlich ein Fernfeldmessplatz aufgebaut, der den Versatz der dielektrischen Linse gegenüber den Primärstrahlern in allen drei Raumrichtung ermöglicht, so dass sich neben der Betrags- auch die Phasencharakteristik über dem Winkel des Zielobjektes bei einer Defokussierung ermitteln lässt. Die variierenden Verläufe beeinflussen neben der Winkelstreuung auch die Eindeutigkeit der Winkelschätzung. Insbesondere der geringe Informationsgehalt der Phasendifferenz führt zu sehr hohen Werten der Winkelstreuung bei einer Platzierung der Antennen im Bereich der Brennebene beziehungsweise schließt die Winkelschätzung mit Hilfe der Phaseninformationen in einem in dieser Arbeit identifizierten Versatz zur Brennebene gänzlich aus. Diese Betrachtungen eines defokussierten Systems gehen über den Stand der Technik hinaus. Zwar wird in der Arbeit nur auf die Winkelschätzung mittels Korrelationsverfahren eingegangen, jedoch ermöglicht das Wissen über die Betrags- und Phasencharakteristik auch eine Optimierung anderer Verfahren zur Winkelschätzung.

    The increasing amount of driver assistance systems in modern vehicles leads not only to an improved travel comfort but also their supporting effect in critical situations enhances the traffic safety. In addition to the established systems such as the Electronic Stability Control the market penetration of driver assistance systems detecting the surrounding of the vehicle, which control inter alia the distance to the automobile ahead, also increases. One of the key components in this kind of system is the radar sensor, which is the topic of this thesis. Generally a radar sensor consists of a frequency generator, antennas, mixers and a signal processing chain. The antenna characteristic has to feature a high gain in the principal radiation direction compared to an isotropic radiator. A lens antenna can fulfill this demand with the advantage that its primary radiators only require a small aperture. This kind of beam forming paired with the availability of highly integrated transceivers based on the SiGe-technology are the fundament for the compact radar sensor in this thesis. Diffraction causes a simultaneous illumination of several antennas due to the low aperture to wavelength ratio. This leads to the capability of angular estimation in the focal plane. The simulations as well as the corresponding near field measurements show the effects of diffraction and aberrations such as the astigmatism of the utilized rotationally symmetric lens. A two way measurement setup was assembled to verify the results of the near field measurements. It enables a lateral displacement between the lens and the primary radiators to determine the amplitude and phase characteristics in a defocused system for different directions of arrival (DOA). The different characteristics affect not only the angular variance but also the unambiguousness of angular estimation. In particular the marginal information content of the phase difference leads to high values of the angular variance if the antennas are placed close to the focal plane respectively disables the angular estimation by using the phase in a unique distance between the lens and the antennas which is identified in the thesis. This investigations of a defocussed system exceed today's technical standards. Even though only the angular estimation with the correlation principle is treated, the knowledge of the amplitude and phase characteristics enables the optimization of other angular estimators.


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    Title :

    Winkelschätzung mit linsenbasierten Radarsensoren für Kraftfahrzeuge


    Contributors:

    Publication date :

    2011


    Size :

    124 Seiten, Bilder, Tabellen, 116 Quellen


    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German






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