Startseite > Automotive > Assistenzsysteme > Neue Radarsensoren für Sicherheit und Komfort im Automobil der Zukunft

Mehr Radar, mehr Sicherheit

Neue Radarsensoren für Sicherheit und Komfort im Automobil der Zukunft

17. Januar 2011, 11:26 Uhr | Von Dr. Ralph H. Raßhofer und Frerk Fitzek

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Ortungsqualität und Frequenzbänder

Die Ortungsqualität von Radarsensoren wird durch zwei wichtige Begriffe charakterisiert: Auflösung und Messgenauigkeit. Die Messgenauigkeit beschreibt den Messfehler des Sensors bei der Ortung eines Zielobjektes. Unter der Auflösung des Sensors versteht man hingegen dessen Fähigkeit, zwei Ziele als getrennte Ziele wahrzunehmen. Die Auflösung kann unabhängig für Abstand, Winkel und Relativgeschwindigkeit definiert werden. Als Beispiel kann ein Radarsystem gelten, das zwei Punktziele geringfügig unterschiedlicher Geschwindigkeit beobachtet. Ist die Geschwindigkeitsauflösung des Radars ausreichend, werden zwei Ziele erkannt. Ist sie geringer als die Geschwindigkeitsunterschiede der Ziele, wird nur ein Ziel erkannt. Hat ein Radar ein Auflösungsvermögen in mehr als einem gemessenen Parameter, so reicht die Unterscheidung in einem Parameter aus, um zwei Ziele als getrennt erkennen zu können. Speziell in komplexen Situationen ist die Auflösung der Sensoren von entscheidender Bedeutung, um z.B. einen stehenden Fußgänger vor der stark reflektierenden Kante eines parkenden Fahrzeuges zu erkennen. Eine Steigerung der Sensorauflösung bedingt eine Steigerung des technischen Aufwandes im Sensor, wobei aus der Radartheorie einfache physikalische Zusammenhänge ableitbar sind.

Die typischen Antennenabmessungen der Radarsysteme müssen sich nach den Gegebenheiten im Fahrzeug richten und können eine gewisse Größe nicht überschreiten. Arbeitsfrequenzen unter 20 GHz scheiden für automobile Radarsysteme nahezu völlig aus, da dort für einfach integrierbare Sensoren keine ausreichende Strahlbündelung bzw. Begrenzung des Erfassungsbereiches erzielbar ist. Arbeitsfrequenzen über 100 GHz sind dagegen heute technisch noch nicht für Massenmarktprodukte darstellbar, darüber hinaus lassen Verluste durch atmosphärische Dämpfung die Nutzung dieser Frequenzen nur für kleine bis mittlere Reichweiten zu. Als Kompromiss wurden vier verschiedene Bänder im Mikro- und Millimeterwellenbereich identifiziert, die heute weltweit fast ausschließlich für automobile Radaranwendungen genutzt werden.

Sowohl eine höhere Arbeitsfrequenz als auch eine größere Modulationsbandbreite tragen positiv zur Ortungsqualität bei. Da präventive Sicherheitssysteme eine sehr hohe Ortungsqualität fordern, wurden bereits in der Vergangenheit hochauflösende Radarsensoren mit großer Modulationsbandbreite im 24-GHz-UWB-Band realisiert. Die Zulassung dieser Technologie endet in der EU im Juni 2013, daher wurde in Europa im Jahr 2005 das 79-GHz-Band als Nachfolger freigegeben. Durch die gegenüber dem 24-GHz-UWB-Band mehr als dreifach höhere Arbeitsfrequenz ergibt sich hier eine deutliche Steigerung der Sensorqualität bei kleinsten Sensorabmessungen. Aufgrund der in diesem Band zulässigen Modulationsbandbreite von maximal

4 GHz und der deshalb theoretisch möglichen Abstandstrennfähigkeit unter 10 cm lassen sich mit 79-GHz-Sensoren alle derzeit praktisch relevanten Anforderungen an automobile Sicherheitsfunktionen erfüllen.