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P. Heide, M. Joppich, R. Schubert, SENSOREN - Technologie und Anwendung, Bad Nauheim 1992
Zusammenfassung
Geschwindigkeit und Wegstrecke können mit Mikrowellen- und Ultraschall-Dopplersensoren berührungsfrei präzise gemessen werden. Mit einem systemtheoretischen Modell wurde eine Simulationsumgebung geschaffen, die es erlaubt, die Einflüsse der geometrischen Konfiguration des Dopplersensors, der Auswertealgorithmik sowie der statistisch verteilten Streuzentren der Fahrbahnoberfläche auf die Meßgenauigkeit zu untersuchen. Ultraschall-Dopplersensoren bei 80 kHz und 200 kHz wurden entwickelt und mit 10 GHz und 24 GHz Mikrowellensystemen verglichen. Die Ergebnisse aus Simulation, Laborversuchen und Meßfahrten im Kfz ergeben übereinstimmend bei 1 Meter Fahrstrecke eine Standardabweichung der Geschwindigkeitsmeßwerte von 1...2% bei 24 GHz Mikrowelle und 0,5 ... 1,2 % bei 200 kHz Ultraschall. Dieser Fehler ist unabhängig von der Fahrbahnbeschaffenheit und in etwa proportional der Wurzel aus dem Verhältnis von Wellenlänge zu gefahrener Wegstrecke. Die Auswertung der Dopplersignale in der komplexen Ebene liefert Informationen über die Bewegungsrichtung. Systematische Fehler durch Fahrzeugschwingungen (Änderungen von Einfallswinkel oder Sensorhöhe) werden durch das sogenannte "Janus-Prinzip" kompensiert. Kostengünstig realisierbare Ultraschall-Dopplersysteme ermöglichen aufgrund der kleinen Wellenlänge, der hohen Richtschärfe der verwendeten Schallwandler und der durch die hohe Ausbreitungsdämpfung in Luft begrenzten Reichweite eine präzise Geschwindigkeits- und Wegstreckenerfassung sowie eine zuverlässige Stillstandserkennung. Problem ist die durch Verwehung des Ultraschalls bedingte Beschränkung auf niedrige Geschwindigkeiten (<30 km/h). Mikrowellen-Dopplersensoren zeigen Einschränkungen in der Meßgenauigkeit für kleine Geschwindigkeiten und Störungen durch benachbarte bewegte Objekte. Die Kombination von Ultraschall und Mikrowelle steigert die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der berührungslosen Geschwindigkeits- und Wegmessung beträchtlich.
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zuletzt geändert 25.05.2001