Automatisiertes Fahren. Radarbasierte Personendetektion mittels Vitalzeichenerkennung im Ultra-Nahbereich

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
• 1.1 Motivation und Problemstellung
• 1.2 Zielsetzung und Forschungsfragen
• 1.3 Aufbau der Arbeit
• 2 Stand der Technik
• 2.1 Anwendungsfälle des autonomen Fahrens
• 2.2 Relevante Fahrszenarien
• 2.3 Sensorik zur Personendetektion
• 3 Grundlagen der Radarsensorik
• 3.1 Einordnung und Erläuterung des Grundkonzeptes
• 3.2 Physikalische Grundlagen
• 3.2.1 Elektromagnetische Wellen
• 3.2.2 Doppler-Effekt
• 3.3 Radargleichung
• 3.4 Frequenzmoduliertes Dauerstrichradar
• 3.4.1 Funktionsprinzip
• 3.4.2 Signaltheorie
• 3.4.3 Abstands- und Geschwindigkeitsmessung
• 4 Signalverarbeitung zur Personendetektion
• 4.1 Aufbau der Signalverarbeitung
• 4.2 Objekterkennung
• 4.2.1 I&Q-Verfahren
• 4.2.2 CFAR-Algorithmus
• 4.3 Vitalzeichenerkennung
• 4.3.1 Phasenanalyse
• 4.3.2 Bandpassfilterung
• 4.4 Personendetektion
• 4.5 Entwickelte MATLAB-Applikation
• 5 Versuchsdurchführung und Performancebewertung
• 5.1 Bewertungsmethode
• 5.2 Versuchsaufbau
• 5.2.1 TI Single-Chip FMCW Radarsensor
• 5.2.2 TI mmWave Studio Software
• 5.3 Systemvalidierung unter Laborbedingungen
• 5.3.1 Präzision der Abstandsmessung
• 5.3.2 Genauigkeit der Vitalzeichenmessung
• 5.3.3 Genauigkeit der Personendetektion
• 5.4 Feldexperimente zu relevanten Fahrszenarien
• 5.4.1 Fußgänger in Parklücke
• 5.4.2 Fußgänger im Fahrschlauch
• 5.4.3 Fußgänger von Fahrzeug verdeckt
• 5.5 Resultate der Performancebewertung
• 5.5.1 Zwischenfazit Forschungsfrage 1
• 5.5.2 Zwischenfazit Forschungsfrage 2
• 5.5.3 Zwischenfazit Forschungsfrage 3
• 6 Zusammenfassung und Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer radarbasierten Methode zur Personendetektion im Kontext des automatisierten Fahrens. Ziel ist es, die Vitalzeichen von Personen im Ultra-Nahbereich mithilfe eines FMCW-Radars zu erfassen und so eine zuverlässige Personendetektion zu ermöglichen.

• Entwicklung eines Algorithmus zur Vitalzeichenerkennung anhand von Radarsignalen
• Bewertung der Performance des entwickelten Systems unter Labor- und Realbedingungen
• Analyse relevanter Fahrszenarien im Kontext der Personendetektion
• Untersuchung des Potenzials der radarbasierten Personendetektion für zukünftige Anwendungen im automatisierten Fahren

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 1: Einleitung: Die Einleitung stellt die Motivation und Problemstellung der Arbeit dar. Es werden die Zielsetzung und die Forschungsfragen formuliert sowie der Aufbau der Arbeit beschrieben.
• Kapitel 2: Stand der Technik: Dieses Kapitel beleuchtet den aktuellen Stand der Technik im Bereich des automatisierten Fahrens, insbesondere die Anwendungsfälle und relevanten Fahrszenarien. Darüber hinaus werden verschiedene Sensortechnologien zur Personendetektion vorgestellt.
• Kapitel 3: Grundlagen der Radarsensorik: Das Kapitel behandelt die Grundlagen der Radarsensorik, einschließlich der physikalischen Prinzipien und der Funktionsweise von FMCW-Radarsystemen.
• Kapitel 4: Signalverarbeitung zur Personendetektion: In diesem Kapitel wird der Aufbau der digitalen Signalverarbeitung für die Personendetektion beschrieben. Es werden die Algorithmen für die Objekterkennung, die Vitalzeichenerkennung und die Personendetektion vorgestellt.
• Kapitel 5: Versuchsdurchführung und Performancebewertung: Dieses Kapitel dokumentiert die Durchführung von Experimenten zur Validierung des entwickelten Systems. Die Ergebnisse der Performancebewertung unter Labor- und Realbedingungen werden diskutiert.

Schlüsselwörter

Die Arbeit befasst sich mit den Themen Personendetektion, Vitalzeichenerkennung, Radarsensorik, FMCW-Radar, automatisiertes Fahren und Umgebungserfassung. Es werden verschiedene Algorithmen zur Signalverarbeitung und zur Objekterkennung angewendet, um eine zuverlässige Personendetektion im Nahbereich zu ermöglichen. Darüber hinaus werden verschiedene Fahrszenarien im Kontext des automatisierten Fahrens untersucht.