Forschung

Bis vor wenigen Jahren war die Sicherheit im Straßenverkehr allein vom Menschen abhängig. Mit der Einführung des vernetzten und automatisierten Fahrens, bei dem die Technik die Kontrolle übernimmt, übernimmt das Testen der Fahrfunktionen die zentrale Funktion, die Sicherheit und Zuverlässigkeit dieser Systeme sicherzustellen. Funktechnologien für die Umgebungswahrnehmung und die Kommunikation spielen hier eine kritische Rolle. Diese sind Gegenstand zeitraubender Verifikations- und Validierungsverfahren (VV). Wenn Automatisierungen der Stufe 2+ langfristig erreicht werden sollen, muss das Testen innerhalb kürzester Zeit eine Vielzahl von Verkehrsszenarien und Funknetzkonfigurationen berücksichtigen. Dies schaffen gegenwärtige VV-Ketten nicht. Im Rahmen des Projekts 4-CAD untersuchen wir neue virtuelle Möglichkeiten der Verifikation und Validierung aufbauend auf den folgenden vier Säulen:

Mehrstufigkeit: Abdeckung verschiedener Teststufen, von Software-in-the-Loop (SiL) über verschiedene Schlüsselkomponenten virtueller Testumgebungen bis zu dedizierten Teststrecken.

Drahtlos: Konzentration auf die Fahrzeug-X-Kommunikation und KFZ-Radar sowie die Funkkanäle, die diese Systeme nutzen.

Performanz: Konzentration auf quantitative Messgrößen, um eine objektive Beurteilung der Performanz zu ermöglichen.

Testen: Identifikation angemessener Methoden zur Verifikation und Validierung von Fahrfunktionen, um Aussagen über ihre Fähigkeiten in Verkehrssituationen zu treffen.

In diesem Kontext untersucht unser Fachgebiet, wie VVV von KFZ-Radaren so durchgeführt werden kann, dass die Zuverlässigkeit der Umgebungswahrnehmung gesteigert wird. Hierzu identifizieren wir Metriken und Gütefaktoren für Radar-basiertes automatisches Fahren und implementieren mehrstufige VV-Ketten, die von SiL über Vehicle-in-the-loop (ViL) bis hin zu Testrecken reichen.

4-CAD setzt sich aus zwei durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Einzelprojekten zusammen. Unser Fachgebiet beteiligt sich an dem Einzelprojekt „Szenarien-basierte Testmethodik für die virtuelle Verifikation und Validierung von KFZ-Radaren“ (Projektnummer 503852364)

Die integrierte Kommunikation und Sensorik (JCRS) erweitert Mobilfunknetze um wertvolle Fähigkeiten, die völlig neue Anwendungen jenseits der einfachen Kommunikation und des Breitbandnetzzugangs zur Lokalisierung passiver Objekte eröffnen. Der Vorteil liegt in der Wiederverwendung von Mobilfunk- und Netzwerkressourcen, was letztendlich Ressourcen schont und Kosten senkt. Gleichzeitig erlaubt die allgegenwärtige Verfügbarkeit von Mobilfunknetzen ein flächendeckendes Radarnetz mit noch nie dagewesener Funktionalität. Aus radartechnischer Sicht stellt JCRS ein weit verteiltes MIMO-Radarnetz dar, in dem die Fähigkeiten des Mobilfunknetzes sowohl für die Radarerfassung als auch für die Datenübertragung und -fusion genutzt werden. Das unterstützt die Gewinnung eines "globalen" Radarbildes in einem bestimmten Gebiet. Dies setzt die Zusammenarbeit mehrerer Sender (Radarbeleuchter) und/oder Empfänger (Radarsensoren) voraus.

Die Voraussetzung für den koordinierten Mehrpunktbetrieb von JCRS (JCRS-CoMP) ist die Mehrpunkt-Synchronisation der Funkknoten. Wir untersuchen hierzu verschiedene Genauigkeitsstufen der Synchronisation, die von einer groben Zeitrahmenkoordinierung für den Medienzugriff über eine feine Verzögerungssynchronisation bis zur präzisen Ziellokalisierung über Laufzeiten (time-of-flight) bis hin zur Trägerphasensynchronisation für eine kohärente Zielbeleuchtung reichen werden. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil von JCRS-CoMP ist die Vorverzerrung von Beleuchtungssignalen, die für eine feine Synchronisationssteuerung und Linkadaption zur Maximierung der Radarleistung und Störungsresistenz in hochdynamischen Szenarien steht. Die koordinierte Mehrpunktübertragung wurde bereits für LTE-A als effizienter Ansatz zur Erreichung einer höheren spektralen Effizienz und einer verbesserten Abdeckung insbesondere an den Zellrändern vorgeschlagen und standardisiert. Die Radarperformanz wurde jedoch bisher nicht berücksichtigt. Unser Ziel ist es daher, die Radarsicht in das Konzept künftiger CoMP-Mobilfunksysteme einzubringen. So brechen wir mit der Tradition, dass Mobilfunk- und Radarnetzwerke über Jahrzehnte unabhängig voneinander entwickelt wurden und können beide Sichtweisen miteinander verschmelzen lassen.

JCRS CoMP ist ein durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördertes Einzelprojekt (Projektnummer 503852364).