dd Flashcards

Question

Was ist das Blockschaltbild eines Puls-Doppler-Mikrowellen-Radar und wie ist das Messprinzip?

Answer 1

Das Empfangssignal wird mit einem intern verzö- gerten Sendesignal gemischt Am Ausgang der Schaltung: Verzögerungszeit = Signallaufzeit **Erklärung**: Beim Pulsradar werden sehr kurze Impulse ausgesendet. Objekte reflektieren diese Signale zum Sensor zurück. Es wird die Laufzeit dieser Signale gemessen. Bei der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen (Lichtgeschwindigkeit) ist dies keine einfache Messaufgabe. Das Bild zeigt das Blockschaltbild eines Pulsradars. Ein Oszillator, der mit einer Frequenz von z.B. 24 GHz schwingt, gibt seine Signale auf einen Leistungsteiler (Power-Splitter). Dessen Ausgänge münden auf zwei Hochgeschwindigkeits-Schalter in den beiden im Diagramm gezeichneten Kanälen. Im oberen Pfad werden die Signale eines Impulsgenerators zunächst moduliert und dann auf den Hochgeschwindigkeitsschalter (HF- Modulationsschalter) gegeben. Von dieser Baugruppe gehen die Signale zur Sendeantenne. Im unteren Parallelpfad erzeugt eine einstellbare Verzögerung Bezugssignale, die auf einen Hochgeschwindigkeitsschalter im Empfangspfad münden. Das empfangene Echosignal wird mit dem Ausgangssignal des Oszillators gemischt, der als kohärenter Bezug dient, um Frequenzänderungen im empfangenen Echosignal zu erkennen. Kohärenz bedeutet hier, dass die Phase des gesendeten Impulses im Referenzsignal gespeichert bleibt. Die Änderung wird durch den Doppler Filter ermittelt. Bei einer abgestrahlten Spitzenleistung von 20 dBm EIRP ergibt sich eine Messentfernung von 20 bis 50 m, je nach Größe und Reflexionseigenschaften des Objekts. Die minimale Messentfernung beträgt etwa 25 cm. Die Messgenauigkeit eines solchen Sensors ist hoch und liegt im Bereich weniger cm bei einer Objekttrennfähigkeit von etwa 1,5 m. Die mit solchen Sensoren reali-sierten Sicherheitsfunktionen (z.B. PreCrash - Sensorik zur frühzeitigen Detektion einer bevorstehenden Kollision) erfordern kurze Messzyklen; sie liegen im Bereich von 2 msec und darunter.

Answer 2

Die Abbildung zeigt in stark vereinfachter Darstellung die ACC-Regelung: Die Wunschgeschwindigkeit und die Wunschzeitlücke wird innerhalb der vordefinierten Grenzen vom Fahrer gewählt. Der Radar-Sensor liefert potenzielle Zielfahrzeuge mit den Daten Abstand d, Relativgeschwindigkeit vrel (=Differenzgeschwindigkeit) und laterale Position (yv) oder Winkellage. Das ESP liefert die Information über die Ist-Geschwindigkeit und die Gierrate. Mit diesen Informationen kann nun die Objektauswahl erfolgen. Dessen Abstand wird als Ist-Abstand dist und entsprechend dessen Relativgeschwindigkeit als vrel des relevanten Zielfahrzeugs verwendet. Für die Folgeregelung wird noch der Sollabstand benötigt, der über die Wunschzeitlücke und die Ist- Geschwindigkeit gebildet wird. In der Folgeregelung wird die Relativgeschwindigkeit Null und der Sollabstand eingeregelt (natürlich vorausgesetzt, dass es sich um einen Folgevorgang handelt). Parallel zur Folgeregelung erfolgt eine Fahrgeschwindigkeitsregelung, die versucht, die Differenz zwischen Wunschgeschwindigkeit und Ist-Geschwindigkeit auszugleichen. Die ebenfalls parallel arbeitende Kurvenregelung verhindert eine unangemessene Beschleunigung in Kurven. Dies ist erforderlich, da der ACC-Sensor in der Kurve nur eine effektiv verminderte Reichweite besitzt und u.U. sogar das bisherige Zielobjekt „verliert“. Für die Kurvenregelung sind die Eingangsgrößen die Gierrate und die Ist-Geschwindigkeit (ggf. auch die Querbeschleunigung). Alle drei Regelfunktionen liefern Ausgangswerte, z.B. Soll-Beschleunigungen. In dem Block „Auswahl des Regelmodus“ wird einer der drei Ausgangswerte ausgewählt (z.B. nach dem Least Acceleration Prinzip, bei dem der kleinste Soll-Beschleunigungswert ausgewählt wird). Die resultierende Sollbeschleunigung wird umgesetzt in die Soll-Größen für die Aktor-Subsysteme wie Motorsteuerung und Bremse (Beschleunigung oder Druck). Diese sorgen ihrerseits dafür, dass sich das Fahrzeug entsprechend der Vorgabe verhält, dass also sich die gewünschte Soll-Beschleunigung einstellt.

Answer 3

Auslassventil (hier im Sperrbetrieb)

Answer 4

Beim ungeregelten Bremsvorgang ist das Einlassventil in Durchlassstellung, das Auslassventil sperrt. Der Bremsdruck wird mittels Bremsflüssigkeit vom Hauptzylinder in den Radzylinder übertragen. Erkennt das ABS aufgrund des ansteigenden Radschlupfs eine Blockiergefahr, kann es durch Umschalten des Einlassventils den weiteren Druckaufbau im Radzylinder unterbinden. Das Einlassventil sperrt, der Druck im Radzylinder bleibt erhalten. Steigt der Radschlupf weiter, dann muss der Druck im Radzylinder abgebaut werden. Hierzu schaltet das ABS das Auslassventil auf Durchgang und aktiviert die Rückförderpumpe (6). Die Bremsflüssigkeit wird zum Hauptzylinder zurückgepumpt und der Bremsdruck im Radzylinder dadurch abgebaut. Bei Vierkanal-Systemen verfügt jedes Rad über solch eine Ventilanordnung. Alle Ventile und die Rückförderpumpe sind in einem Hydroaggregat integriert.

Answer 5

1 Permanentmagnet, 2 Gehäuse, 3 Weichmagnetischer Kern, 4 Spule, 5 Impulsrad (Stahl) Messung bis 1 m/s möglich Hier sind die magnetischen Markierungen durch Zahnstrukturen oder „Lochblenden“ ausgeführt. Der weichmagnetische Polstift ist mit einem Dauermagneten verbunden und „leitet“ dessen Feld bis zum Impulsrad. Der magnetische Fluss durch den Weicheisenkern ist stärker wenn sich der Polstift über dem Impulsrad befindet und schwächt sich in der „Zahnlücke“ ab. Der wechselnde Fluss induziert in der Wicklung einer elektrische Spannung, die als Rohsignal erfasst wird. Das verschliffene Signal wird durch einen Schmitttrigger entprellt und als digitale Information aufbereitet. Die Frequenz und die Amplitude des Rohsignals sind proportional zur Radgeschwindigkeit, d.h. mit induktiven Sensoren erhält man im Stillstand keine Information. Erst ab einer Mindestgeschwindigkeit (≈ 1 m/s) ist der Signal-/Rauschpegel hoch genug für eine zuverlässige Auswertung.

Answer 6

Phase 1 * Der Bremsdruck am Rad und die Radentschleunigung nehmen zu * Am Ende der Phase 1 durchläuft die Radentschleunigung die Schwelle (–a). * Gleichzeitig wird eine Referenzgeschwindigkeit vref definiert

Answer 7

Phase 3 * Am Ende der Phase 2 fällt die Radgeschwin- digkeit vR, unter die Schlupfschwelle λ1 . * An diesem Punkt öffnet das Auslassventil, so dass der Bremsdruck am Rad sinkt. * Das Auslassventil bleibt in diesem Zustand bis die Radbeschleunigung die Schwelle –a nach oben durchschreitet.

Answer 8

* Tempomat-Funktion * Automatisches Abbremse * Automatisches Beschleunigen

Answer 9

Phase 5 * Am Ende der Phase 4, überschreitet die Rad- beschleunigung die relativ hohe Schwelle (+A). * Jetzt wird der Brems- druck erhöht, solange die Radbeschleunigung oberhalb der Schwelle (+A) bleibt

Answer 10

Beim direkten piezoelektrischen Effekt führt eine Krafteinwirkung auf ein Piezooxid zu einer Änderung der Abmessungen und damit zu einer Verschiebung der einzelnen Ladungen. Die resultierende Ladung ist proportional der Kraft. Beim inversen Effekt führt das Anlegen eines elektrischen Feldes zu einer Deformation des Piezooxides. Diese Deformation ist proportional der Spannung. Legt man z.B. eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 40 kHz an, wird sich das Piezooxid entsprechend mit 40 kHz ausdehnen und zusammenziehen

Answer 11

Der Wandler dient nacheinander als Sender und Empfänger. Die Abbildung zeigt die Betriebsweise des Pulsecho-Verfahrens. Die Membran wird für eine kurze Zeit (z.B. 200 Mikrosekunden) durch Anlegen einer Wechselspannung (ca. 100 Vpp) in Schwingung versetzt und eine Schallwelle wird ausgesendet. Sie schwingt dann nach dieser Anregung noch ca. 1 ms nach. Nach einer gewissen Zeit trifft eine reflektierte Schallwelle (Echo) wieder auf der Membran auf und versetzt diese in Schwingung, (erkennbar am Echosignal). Durch eine entsprechende Verstärker- und Auswerteschaltung wird das Signal digitalisiert und aus der Laufzeit der Abstand des Hindernisses ermittelt. Man möchte z.B. Hindernisse wie Maschendrahtzäune detektieren. Hier erhält man sehr kleine Echoamplituden im Bereich von ca. 10 Mikrovolt. Entsprechend hoch muss das Empfangssignal verstärkt werden. Außerdem wäre hier ein Betrieb mit Parallelabstimmung von wesentlichem Vorteil. Solange der Wandler nachschwingt, kann er kein Echo empfangen. Deshalb beträgt der kürzeste messbare Abstand ca. 15 – 20 cm.

Answer 12

**Vorteile** • Kombinierte Abstandsmessung mit guter lateraler und vertikaler Auflösung

Answer 13

Für die Auswahl der relevanten Objekte (1) wird die laterale Position dyc (Kursversatz) relativ zum vorhergesagten Kurs (4) des eigenen Fahrzeugs bestimmt. Sie ergibt sich einerseits aus dem Lateralversatz dyv bezogen auf die Fahrzeugachse. Hierbei werden die vom Radarsensor bestimmten Lateralversätze relativ zur Sensorachse xS über den Sensor- versatz dySensor auf die Fahrzeugmittenachse xF transformiert. Über eine Beschreibung des vorhergesagten Kurses dy, z.B. über einen Parabelansatz als Kreisbogenannäherung, ergibt sich der Kursversatz zu

Answer 14

Radbremse mit Radzylinder

Answer 15

Für die Auswahl der relevanten Objekte wird in einem ersten Schritt die laterale (seitliche) Position dyc (Kursversatz) relativ zum vorhergesagten Kurs des eigenen Fahrzeugs bestimmt. Sie ergibt sich einerseits aus dem Lateralversatz dyv bezogen auf die Fahrzeugachse. Hierbei werden die vom Radarsensor bestimmten Lateralversätze relativ zur Sensorachse xS über den Sensorversatz dySensor auf die Fahrzeugmittenachse xF transfor-miert. Über eine Beschreibung des vorherge-sagten Kurses dy, z.B. über einen Parabelansatz als Kreisbogenannäherung, ergibt sich der Kursversatz zu dyc = dyv – dyvCourse Die Bestimmung von dyc hängt somit von der Art der Beschreibung des eigenen Kurses ab. In einem zweiten Schritt wird für jeden Messzyklus eine Spurwahrscheinlichkeit berechnet. Sie gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit der sich das voraus liegende Radarobjekt auf der eigenen Spur befindet. Die eigene Spur wird hierbei über geometrische Ansätze beschrieben, die sowohl die Fahr-spurbreite als auch Größen wie die Unge-nauigkeit der Kursbestimmung mit ein-beziehen.. Die Spurwahrscheinlichkeit ist Eingangsgröße für die Plausibilität eines Objekts. Diese Größe bestimmt als Kennzahl die Güte und Sicherheit, dass es sich bei dem Objekt um ein relevantes Objekt handelt. Sie berücksichtigt auch die Sensoreigen-schaften (z.B. Genauigkeit der Winkel-bestimmung) und Detektionseigenschaften. Sofern eine positive Spurwahrscheinlichkeit für die eigene Spur vorliegt, lässt sich somit die Größe Plausibilität aufbauen. Liegt dagegen das Objekt in der aktuellen Messung nicht in der eigenen Spur oder wird es gar nicht gemessen, so wird die Größe reduziert.

Answer 16

Ultraschallsensor ## Footnote Der Ultraschallsensor arbeitet nach dem Puls-Echo-Prinzip in Verbindung mit der Trilateration. Empfängt er vom Steuergerät einen digitalen Sendeimpuls, regt die elektronische Schaltung die Aluminiummembran mit Rechteckimpulsen innerhalb der Resonanzfrequenz in typisch ca. 300 μs zum Schwingen bzw. zum Aussenden von Ultraschall an: Der vom Hindernis reflektierte Schall versetzt die inzwischen beruhigte Membran wiederum in Schwingungen (während Abklingdauer von ca. 900μs kein Empfang möglich). Diese Schwingungen werden von der Piezokeramik als analoges elektrisches Signal ausgegeben und von der Sensorelektronik verstärkt und in ein digitales Signal umgewandelt. Der Sensor hat Priorität gegenüber dem Steuergerät und schaltet den Signalanschluss bei Detektion eines Echosignals auf „Low“ ( Das Steuergerät regt den Sensor beim Unterschreiten einer Schaltschwelle von 1,5V auf der Signalleitung zum Senden an. Um einen möglichst großen Bereich erfassen zu können, ist der Erfassungswinkel im horizontalen Bereich groß. Im vertikalen Bereich ist dagegen ein kleiner Winkel erforderlich, um störende Reflektionen zu vermeiden.

Answer 17

Drehratensensor Der zentral gelagerte Drehschwinger erfährt bei einer Drehung um die Messachse (3) eine zyklische Verkippung durch die Corioliskraft. Die Verkippung führt in den einzelnen in Sektoren unterteilten Kondensatoren zu einer zyklischen Kapazitätsänderung, deren Maß für die Messung der Drehrate genutzt wird.

Answer 18

Phase 7 * Der Bremsdruck wird nun stufenweise erhöht, bis die Radbeschleunigung wieder die Schwelle (-a) unter- schreitet.

Answer 19

Die Lenkwunscherfassung erfolgt über einen Lenkradwinkelsensor. Dieser Lenkradwinkelsensor ist um die Lenksäule platziert. Die Lenksäulendrehung wird von einem fest mit der Lenksäule verbundenen Zahnrad aufgenommen und meistens an zwei weitere Zahnräder weitergegeben. Diese Zahnräder haben unterschiedlich Zahnanzahl, so dass sich damit die Mehrdeutigkeit herausrechnen lässt, die sich ansonsten durch die mögliche Gesamtumdrehung der Lenksäule von ca. +/-720° ergibt". Mit diesen ungleichen Zahnrädern drehen sich Magnete. Deren magnetische Feldrichtung kann mittels Hallelementen oder mit magnetoresistiven Elementen bestimmt werden. **Verniermessprinzip:**

Answer 20

Phase 2 * Das betroffene Einlassven- til schaltet in den Zustand “Druck halten” * An diesem Punkt wird der Bremsdruck noch nicht reduziert, da die Schwelle –a noch innerhalb der sta- bilen Zone des Reibungs- koeffizienten μHF liegen könnte und dadurch even- tuell Bremsweg vergeudet würde. * Gleichzeitig wird der zuläs- sige Wert für den Schlupf (λ1) festgelegt

Answer 21

NIR-Beleuchtung erforderlich Ähnliche Reflexionseigenschaften von Objekten wie im sichtbaren Bereich Normales Glas ist durchlässig für NIR Standard-Bildaufnehmer(CCD, CMOS) sind NIR-empfindlich

Answer 22

Bei einer Mehrstrahl-Antenne (Bilder rechts) wird auf das mechanische Schwenken verzichtet. Statt dessen wird mit mehreren in feste Raumrichtungen zeigenden Strahlen bzw. Keulen gearbeitet. Eine sehr einfache Variante der Mehrstrahl-Antennen stellt die Monopuls- Anordnung dar. Sie besteht aus einer mittigen Sendekeule und zwei leicht nach rechts und links gerichteten Empfangskeulen, die die Signale r1 und r2 liefern. Aus den Signalen der beiden Empfangskanäle r1 und r2 werden Summen (r1 + r2) und Differenzen (r1 - r2) gebildet. Das Verhältnis (r1 - r2) / (r1 + r2) ist über einen größeren Winkelbereich eine monotone Funktion zum Winkel des reflektierenden Objekts, so dass über eine Kennlinie eine direkte Zuordnung zwischen diesem Verhältnis und dem Objektwinkel vorgenommen werden kann.

Answer 23

1 Lenkwelle 2 AMR-Messzelle 3 Zahnrad mit m Zähnen 4 Auswerteelektronik 5 Magnete 6 Zahnrad mit n\>m Zähnen 7 Zahnrad mit m+1 Zähnen

Answer 24

Blei Zirkonat Titanat ## Footnote Die dünne Piezokeramik wird auf eine Metallmembran aufgeklebt. Dadurch entsteht zusammen mit der Metallmembran ein Resonanzgebilde, hier ein Biegeschwinger. Abgebildet sind verschiedene Schwingungsmoden (Grundwelle und erste Oberwelle). Die Resonanzfrequenz hängt von der Dicke (h) und dem Durchmesser der schwingenden Membran ab und wird aufgrund der Steifigkeit des Metalls fast vorwiegend von der Metallmembran bestimmt. Die Membran kann z.B. so ausgelegt sein (Durchmesser und Dicke), dass die Resonanzfrequenz der Grundwelle bei 40 kHz liegt. Sendebetrieb: Wird nun die Piezokeramik mit einem Wechselspannungspuls von 40 kHz angeregt, schwingt die Membran und drückt gegen die umgebende Luft. Es entsteht so eine Schallwelle mit 40 kHz, die sich in der Luft ausbreitet. Empfangsbetrieb: Die zurückreflektierte Schallwelle (Z.B. an einem Hindernis) trifft wieder auf die Membran (wobei der Wechselspannungspuls rechtzeitig abgeschaltet wurde) und sie wird wieder zu einer passiven Schwingung bei 40 kHz angeregt.

Answer 25

Rückförderpumpe

Answer 26

* Natürliche Wärmestrahlung von Objekten (keine Beleuchtung) * Sichtbarkeit erfordert Wärme- oder Emissivitätskontrast zur Umgebung * Normales Glas absorbiert FIR * Spezielle Bildaufnahmetechnik

Answer 27

Beim FMCW-Verfahren werden linear in der Frequenz modulierte Radar-Wellen mit einem Hub von einigen hundert MHz ausgesandt (fs, durchgezogene Kurve im Bild). Das an einem vorausfahrenden Fahrzeug reflektierte Signal ist entsprechend der Signal-Laufzeit verzögert (fe, s. gestrichelte Linie im Bild), d.h. in der ansteigenden Rampe von niedrigerer Frequenz (fe s. gestrichelte Linie im Bild), d.h. in der ansteigenden Rampe von niedrigerer Frequenz (fr), in der abfallenden Rampe von einer um den gleichen Betrag höherer Frequenz ( fr) Die Frequenzdifferenz delta f ist ein direktes Maß für den Abstand Besteht zusätzlich noch eine Relativgeschwindigkeit zwischen den Fahrzeugen, so wird die Empfangsfrequenz fe wegen des Dopplereffektes sowohl in der aufsteigenden wie auch in der abfallenden Rampe um einen bestimmten Betrag delta fd erhöht, siehe gepunktete Linie im Bild. Hierdurch ergeben sich zwei unterschiedliche Frequenzdifferenzen delta f1 und delta f2. Ihre Addition ist das Maß für den Abstand, ihre Subtraktion das Maß für die Relativgeschwindigkeit der Fahrzeuge zueinander.

Answer 28

* Detektion der Wärmestrahlung von Objekten * Fern-Infrarotbereich: 7 bis 12 μm * Passives System, keine zusätzliche Strahlungsquelle erforderlich * Verfügbare Auflösung: 320 x 240 Pixel (QVGA) * Große Detektionsentfernung * Bild erscheint unnatürlich

Answer 29

 Information - Lenkradwinkel (als Fahrerwunsch- und Radstellungsermittlung) - Radgeschwindigkeiten (wie ABS) - Fahrgeschwindigkeiten (wie ABS) - Gierrate (Drehgeschwindigkeit um die Hochachse) - Querbeschleunigung - Bremskraft der einzelnen Räder  Aktoren - Bremskraftauf- und abbau an allen vier Rädern - zusätzlich: aktive Lenkwinkelüberlagerung  Steuergerät

Answer 30

Remanente Polarisation