Ultrabreitbandiges Funksystem für die Übertragung von Signalen von Fahrzeug-Kameras

Im Transportwesen werden sehr große Fahrzeuge für den schweren Gütertransport eingesetzt. Diese Fahrzeuge ermöglichen aber dem Fahrer nur eine eingeschränkte Sicht auf die unmittelbare Umgebung des Fahrzeugs. Diese Einschränkung des Sichtfeldes ist die Ursache für viele schwere Unfälle. Um die Verkehrssicherheit zu erhöhen, werden Systeme mit mehreren Kameras eingesetzt, die dem Fahrer das komplette Fahrzeugumfeld auf einem einzigen Display darstellen können. Derartige Systeme bestehen aus zwei Kameras an der Zugmaschine und zwei Kameras am Heck des Anhängers. In einem zentralen Steuergerät werden die Kamera-Signale zu einer Darstellung zusammengefügt. Im Transportwesen werden die Anhänger oft gewechselt. Um derartige Systeme für den LKW-Einsatz nutzen zu können, wird eine drahtlose Übertragung der Signale der Anhänger-Kameras benötigt. Das ist eine zentrale Anforderung, um den Aufwand für den häufigen Wechsel der Anhänger zu minimieren und den wirtschaftlichen Interessen der Speditionen zu entsprechen. Die Kenntnis über den zugrunde liegenden Funkkanal zwischen Zugmaschine und Anhänger ist dabei von entscheidender Bedeutung für den Entwurf von Funksystemen für dieses Szenario. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit einem ultrabreitbandigen Funksystem für die Übertragung von Signalen von Fahrzeug-Kameras. Ein Ziel dieser Arbeit ist es, eine Methodik zur Erfassung der charakteristischen Kenngrößen und Kennfunktionen des Funkkanals an speziellen Kamera-Positionen zu erarbeiten. Erstmals werden auch Fahrzeug-Funkkanäle untersucht, die abhängig vom Winkel zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger das eigene Reflexions-Szenario ändern. Ausgehend davon ist das Hauptziel der Arbeit, ein ultrabreitbandiges Funksystem zu untersuchen und die digitale Basisband-Schaltung hierfür zu entwerfen. Dieses Funksystem ermöglicht die Übertragung von komprimierten Kamera-Signalen im hochreflektiven Fahrzeugumfeld durch Nutzung des UWB-Frequenzbandes von 68,5GHz. Die Basisband-Schaltung arbeitet nach dem Prinzip einer Pseudo-Noisecodierten Übertragung und ermöglicht die Verarbeitung von Signalen mit einer Chiprate von 1,25GChip/s. Die Basisband-Schaltung nutzt zur Codierung und Decodierung einen dynamisch konfigurierbaren PN-Code-Generator und ist komplett in einem FPGA implementiert. Es werden erstmals bei einem Fahrzeug-Funksystem die Anforderungen an die Signal-Qualität von Objektdetektions-Algorithmen berücksichtigt. Derartige Algorithmen werden für die maschinelle Perzeption wie z. B. der kamerabasierten Fußgänger-Erkennung genutzt. In dieser Arbeit werden die Einflüsse zwischen der Robustheit des Funksystems, der Video-Kompression und des Objektdetektions-Algorithmus untersucht. Diese Erkenntnisse werden herangezogen, um das Funksystem zu entwerfen. Das Funksystem wird direkt an einem Fahrzeug prototypisch für ein Fahrerassistenzsystem evaluiert. Die Komplexität dieser Beispiel-Anwendung stellt eines der anspruchsvollsten Einsatzfelder für derartige Funksysteme dar.