Das Themenspektrum der HANSER automotive reichte im vergangenen Jahr vom automatisierten Fahren über künstliche Intelligenz, Safety & Security, bis hin zur Vernetzung und alternativen Antrieben.

Die Ausgaben des Jahres 2021 der HANSER automotive enthielten spannende Artikel.

16:9

Safety / Security

Elektronik

Kfz-Elektronik

Elektromobilität

Mobilität

Fahrerassistenzsysteme / Automatisiertes Fahren

Entwicklungs-Tools

Messtechnik, Testlösungen, Diagnose

Die meistgelesenen Fachartikel der HANSER automotive 2021

Mit ASAM OpenODD hat ASAM das Konzept für einen zukünftigen Standard zur Definition von ODDs veröffentlicht.

Die Operational Design Domain ist für den Automobilhersteller wichtig, weil sie festlegt, welchen Szenarien ein vernetztes und automatisiertes Fahrzeug ausgesetzt ist und die begrenzten Validierungsressourcen auf die notwendigen und relevanten Szenarien beschränkt. ASAM hat nun das Konzept für den neuen Sicherheitsstandard ASAM OpenODD vorgestellt.

Connectivity (Bussysteme, Telekommunikation, 4G / 5G, WLAN)

ASAM stellt Konzept für Sicherheitsstandard ASAM OpenODD vor

TSN Systems ist Experte für Time Sensitive Networking für moderne E/E-Architekturen. Seit 2008 bieten wir ganzheitliche Mess- und Analysewerkzeuge für deterministische Systeme, die jederzeit zuverlässig sind. Time Matters.

TSN Systems GmbH  

https://www.tsn.systems

Infotainment

Kfz-Systeme

Sensoren / Aktoren

Software / Betriebssysteme / KI

b-plus erweitert die offene Messtechnik-Plattform Brick um GPU Add-on Brick2 SPC P1000.

Die neue Brick2 SPC P1000 ermöglicht die zeitgleiche Aufzeichnung von Messdaten und deren sofortige Analyse.

b-plus bringt GPU Add-on Brick2 SPC P1000 auf den Markt

Ein erweitertes Anwendungsspektrum mit zahlreichen neuen Funktionalitäten für den virtuellen Fahrversuch bietet das Release 11 der CarMaker-Produktfamilie.

Kfz-Antriebsstrang

Kfz-Sicherheit, passiv

Prüflabor

Dienstleistungen

Messtechnik-Dienstleister

Kfz-Sicherheit, aktiv

Beratung und Consulting

Softwareentwicklung Automotive

Softwareentwicklung

Fahrwerk

Prüfstände für Kfz

Messtechnik

Messgeräte für Automobiltechnik

CarMaker 11 – Hohe Performanz für den virtuellen Fahrversuch

ADAS leiden in Städten unter GNSS Empfangsproblemen. Eine GNSS Vorhersage auf Grundlage der tatsächlichen Umgebung hilft bei der Satellitenauswahl.

Informations- und Kommunikationstechnik für Stromnetze

Stromversorgung

Mobile Automation

GNSS Foresight: wissen wann und wo GNSS erreichbar ist

Ingenieure der InoNet haben zusammen mit namhaften Kunden aus der Automobilindustrie zukunftsweisende Systeme für den ADAS-Bereich und KI-Anwendungen entwickelt.

Embedded Systeme

Sprung bei HPC- & Storage-Lösungen für die Automobilbranche

Die Redaktion der HANSER automotive blickt auf die aus Automotive-Sicht relevanten Ereignisse des Monats April zurück.

Um die Herausforderungen in Hinsicht auf die Megatrends Elektromobilität, Automatisierung und Vernetzung zu erfüllen, sind vermehrt globale Partnerschaften und Übernahmen in der Automobilbranche zu verzeichnen.

Batterien

Energiespeicherung

KFZ-Regelsysteme (Motor, Fahrwerk, Komfort, Licht, Getriebe)

Simulation

Software

Was im April aus Automotive-Sicht wichtig war

Das neue Simcenter SCADAS RS ist äußerst robust für Messumgebungen mit starken Vibrationen, Schocks, Staub, Matsch, Nässe und extremen Temperaturen. Es ist ideal für Fahrzeugtests von LKW, Land- und Baumaschinen, um deren Belastungszyklen autark aufzuzeichnen und bereits im Feld zu bewerten.

Lastdatenerfassung für den rauen Fahrzeugeinsatz

Die neue Messeinheit MU-Thermocouple1 CAN FD von PEAK-System überträgt seine Temperaturmessdaten mit CAN FD. Für die Temperaturmessung stehen je nach Produktversion acht Mini-Anschlüsse für Thermoelemente der Typen J, K oder T zur Verfügung.

Temperaturmesseinheit mit CAN-FD-Unterstützung

Ob Prüfstand oder Fahrbetrieb, die hohe Leistungsdichte moderner Elektroantriebe für Hybrid- und rein elektrisch betriebene Fahrzeuge stellt höchste Anforderungen an die Temperaturmesstechnik im Rotor.

Rotor und Stator einer 6-kanaligen Elektromotortemperaturtelemetrie

Temperaturmesstechnik für Elektromotoren

Keysight Technologies hat eine C-V2X Autonomous-Drive-Emulation-Lösung entwickelt, die zusammen mit der UXM 5G Wireless Test Platform des Unternehmens Funktions-, Protokoll- und Hochfrequenz- Messungen an 3GPP Release 14 Cellular-Vehicle-to-Everything-Geräten ermöglichen.

Die neue C-V2X ADE-Lösung von Keysight Technologies ermöglicht im Zusammenspiel mit der UXM 5G Wireless Test Platform des Herstellers Funktions-, Protokoll- und HF-Messungen an 3GPP Release 14 C-V2X-Geräten.

C-V2X-Testlösungen für den gesamten Automotive-Workflow

NOFFZ entwickelt branchenführende Testsysteme und Lösungen für den gesamten Produktentwicklungsprozess von der Prototypenerstellung und -validierung bis zur Serienfertigung

NOFFZ Technologies GmbH  

https://www.noffz.com

PC-Messtechnik

M-FLOW & Messturbine sorgen für maximale Genauigkeit und valide Ergebnisse bei jeder Temperatur

Mit dem neu entwickelten Messmodul M-FLOW und der hochpräzisen Durchfluss-Messturbine präsentiert Ipetronik ein Gesamtsystem, das valide Daten von Durchflüssen im gesamten Fahrzeug liefert.

20:7

Gesamtsystem für präzise Durchflussmessung

Mit dem neuen Radartestsystem R&S RTS von Rohde & Schwarz ist es möglich, Fahrszenarien für den Test von radarbasierten Fahrerassistenzsystemen oder die Radarsensorik automatisierter Fahrzeuge komplett über die Luftschnittstelle zu simulieren.

Mit dem R&S RTS können Tests, die heute im Fahrversuch durchgeführt werden, ins Labor verlagert werden.

Fahrszenarien über die Luftschnittstelle simulieren

Störfestigkeit und Störerunterdrückung verifizieren

Beim automatisierten Fahren spielt GNSS eine wichtige Rolle. Um Störquellen aufzuspüren und die ausgesendeten Störsignale unterdrücken zu können, müssen GNSS-Empfänger mehrkanalig ausgelegt sein. Für die Verifizierung von Störfestigkeit und Störunterdrückung hat Rohde & Schwarz eine Lösung entwickelt.

Beim automatisierten Fahren spielt GNSS eine wichtige Rolle. Um Störquellen aufzuspüren und die ausgesendeten Störsignale unterdrücken zu können, müssen GNSS-Empfänger mehrkanalig ausgelegt sein.

Sebastian Kehl-Waas und Dr. Markus Irsigler

Nicht nur militärische Fahr- und Flugzeuge sind auf störungsfreie GNSS-Signale angewiesen. Hier unterdrücken in der Regel Anti-Jam-Systeme durch räumliche Filterung die Signale aus Störquellen. In ähnlicher Weise können solche Lösungen auch die Satelliten-Navigationssignale für das autonome Fahren und Fliegen vor Störsignalen schützen. Damit GNSS-Empfänger Störquellen aufspüren und die ausgesendeten Störsignale unterdrücken können, müssen sie mehrkanalig ausgelegt sein. So kann durch die phasenkohärente Signalverarbeitung der Signale mehrerer Antennen die Signaleinfallsrichtung des Störers bestimmt und der Störer ausgeblendet werden. Rohde & Schwarz bietet eine Lösung an, mit der sich die Störfestigkeit und Störerunterdrückung verifizieren lässt.

Mehrkanalempfänger können Signale mehrerer verteilter Empfangsantennen oder eines Antennen-Arrays gleichzeitig verarbeiten. Das lässt sich nutzen, um mit Signalanalysemethoden einerseits Rückschlüsse auf die Richtung der einfallenden Signale zu ziehen und andererseits das Antennendiagramm derart anzupassen, dass unerwünschte Signale ausgeblendet werden.

Bei der GNSS-basierten Positionsbestimmung bedeutet das, dass Satelliten-Navigationssignale (GNSS) verstärkt und Jamming- oder Spoofing-Signale, die vom Boden oder aus der Luft ausgehen unterdrückt werden können. Wurde die Technologie bisher vor allem für militärische Anwendungen eingesetzt, kann sie künftig auch einen wichtigen Beitrag zur robusten Navigation beim automatisierten Fahren und Fliegen liefern. Typische Störquellen sind hier Harmonische von Sendern in der Umgebung, Tactical-Air-Navigations- und zivil genutzte DME-Signale zur Flugnavigation oder auch LTE-Signale. Zudem finden sogenannte Personal Privacy Devices (PPD) immer weiter Verbreitung. Das sind GNSS-Jammer, die durch das Abstrahlen von Schmal- oder Breitbandsignalen die GNSS-Positionierung stören. Eine neue Lösung von Rohde & Schwarz ermöglicht es die Robustheit von GNSS-Empfängern gegenüber Störsignalen umfassend zu prüfen, bei Bedarf auch innerhalb einer realitätsnahen Hardware-in-the-Loop-Umgebung (HiL).

Mehrkanalige GNSS-Empfänger zur Störsignalunterdrückung

Zur Unterdrückung ungewollter Signale nutzen GNSS-Empfänger oft sogenannte Controlled Reception Pattern Antennas (CRPA). Diese bestehen aus einem Antennen-Array und einer Signalverarbeitungseinheit. Die angeschlossenen Antennen sind dabei streng geometrisch angeordnet, um eine vollständige Abdeckung aller möglichen Einfallsrichtungen zu erreichen. Durch geeignete Gewichtung der Signale der Einzelantennen in der Signalverarbeitungseinheit lässt sich die Gesamtempfangscharakteristik des Antennen-Arrays verändern (Bild 1). So werden Störsignale entweder gezielt ausgeblendet (Nulling) oder der Empfang der gewünschten GNSS-Signale in deren Einfallsrichtungen verstärkt (Beamforming). Eine Kombination beider Methoden ist ebenfalls machbar. Die Antennen-Arrays bestehen typischerweise aus vier bis sieben Antennenelementen. Je mehr Elemente, umso mehr Störsignale können gleichzeitig unterdrückt werden.

Für Tests an GNSS-Empfängern, die CRPA nutzen, bietet Rohde & Schwarz ein Testsystem an. Dieses fungiert zum einen als mehrkanaliger GNSS-Simulator und berücksichtigt dabei alle Aspekte eines Satellitennavigationssystems. Hierbei müssen die Signale aller gängigen Satellitensysteme in allen GNSS-Frequenzbändern erzeugt werden, unter Berücksichtigung von korrekten Satellitenorbits, der Signalausbreitungseigenschaften sowie einer realistischen Modellierung der sich dynamisch ändernden Empfangsumgebung. Des Weiteren ist die Konfiguration des Antennen-Arrays hinsichtlich Geometrie und Empfangseigenschaften der Einzelantennen einzubeziehen.

Zudem kann die Lösung gleichzeitig störende Jamming- oder Spoofing-Signale generieren, um die Störunterdrückungsfunktionen des DUTs prüfen zu können. Zur freien Konfiguration von Störern mit sehr großer Sendeleistung ist ein zweites, identisches Testsystem notwendig. Dabei hilft die R&S Pulse Sequencer Software bei der Definition von komplexen Störszenarien. Die Szenarien decken Anforderungen wie lange Simulationszeiten, bewegte Störer und GNSS-Empfänger, benutzerdefinierte Antennendiagramme sowie Antennenscans ab. Darüber hinaus berechnet die Software die korrekte Amplitude, Phasenlage und Laufzeit der Signale in Abhängigkeit von Signalfrequenz, Antennenanordnung und Position von Sendern und Empfängern im dreidimensionalen Raum für jedes einzelne Antennenelement. Die Signalerzeugung übernimmt dabei der High-end-Vektorsignalgenerator R&S SMW200A.

Für die Tests müssen für jeden Antenneneingang des GNSS-Empfängers sowohl das gewollte GNSS-Signal als auch die ungewollten Signale der Störer erzeugt werden. Zum Testen eines CRPA-Empfängers mit vier Antenneneingängen werden somit vier Signalquellen für die Erzeugung der GNSS-Signale und vier weitere Signalquellen zur Generierung der Jammer-Signale benötigt. Bild 2 zeigt zwei Testsysteme, mit denen man sowohl gekoppelte GNSS-Signale als auch Jammer-Signale für einen vierkanaligen CRPA-Empfänger erzeugen kann.

Um die Einfallsrichtung der Satelliten- und Störsignale korrekt zu simulieren, müssen die Testsysteme an der HF-Schnittstelle zum DUT in Bezug auf Amplitude, Phase und Laufzeit kalibriert sein. Das heißt Amplituden-, Phasen- und Laufzeitunterschiede zwischen den einzelnen HF-Pfaden, die sich beispielsweise durch Kabel oder HF-Komponenten ergeben, werden kompensiert. Durch geeignete Synchronisation werden die Vektorsignalgeneratoren jedes Systems phasenkohärent gekoppelt. Ein analoger High-End-HF-Signalgenerator R&S SMA100B liefert jeweils das gemeinsame LO-Signal.

Mithilfe der R&S RF Ports Alignment Software lässt sich das komplette System an einer frei wählbaren Referenzebene in Bezug auf Amplitude, Phase und Laufzeit kalibrieren, sodass die Eigenschaften des Testsystems nicht die simulierten Signalunterschiede zwischen den einzelnen Antennen verfälschen. Die notwendigen Messungen werden mit einem Vektor-Netzwerkanalysator durchgeführt.

Die beiden Testsysteme müssen nicht relativ zueinander kalibriert werden. Für die Simulation realistischer Szenarien ist es ausreichend GNSS- und Störersimulation zeitgleich zu starten, da auch in der Realität in der Regel kein Bezug zwischen GNSS-Satelliten und Störquellen besteht.

Das GNSS-Testsystem lässt sich zudem in eine HiL-Umgebung einbetten. Dabei streamt ein Rechner mit hoher Datenrate das Bewegungsprofil des zu testenden GNSS-Empfängers mit Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Fahrzeuglageinformationen an das Testsystem. Dieses generiert dazu in Echtzeit das entsprechende Satellitennavigationssignal. Das erfordert sehr hohe Update-Raten und geringe Latenzen.

Mehrkanalige GNSS-CRPA-Empfänger verbessern die Navigation von Land- und Luftfahrzeugen jeglicher Art erheblich. Mit dem neuen Testsystem von Rohde & Schwarz lassen sich Testsignale sowohl für die GNSS- als auch die Störersimulation mehrkanalig und realistisch erzeugen. Für Tests in einer HIL-Umgebung ist es auch möglich, Bewegungsdaten an das GNSS-Testsystem zu streamen. (eck)

<a href="http://www.rohde-schwarz.com">www.rohde-schwarz.com</a>

Sebastian Kehl-Waas ist Applikationsingenieur für Signalgeneratoren bei Rohde & Schwarz. Dr. Markus Irsigler ist Produktmanager GNSS bei Rohde & Schwarz.

Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG  

https://www.rohde-schwarz.com

<ul><li>Paralleler Remote-Zugriff für größtmögliche Entwicklungseffizienz: Steigende Komplexität beherrschen</li><li>Automatisiertes Fahren durch Drohnenaufzeichnung und Simulation absichern: Ground Truth im Fokus</li><li>Interview: »Künstliche Intelligenz muss für den Anwender verständlich sein«</li><li>Fahrzeug-Bordnetz: Intelligente Regelung elektrischer Verbraucher</li></ul>

Ausgabenartikel

Bild 1a: Diese GNSS-Empfangsantenne hat nur ein Element, ihre Charakteristik lässt sich also nicht modifizieren. Ein Störsignal ausreichender Stärke kann dazu führen, dass der Empfänger die Signale nicht mehr verarbeitet und satellitenbasiertes Navigieren nicht mehr möglich ist.

Bild 1b: Im Gegensatz zur Einzelantenne lässt sich die Charakteristik von Antennen-Arrays durch Kombination und Gewichtung der Empfangssignale anpassen. Das Störsignal wird in der Einfallsrichtung unterdrückt, und die GNSS-Signale können empfangen werden. Nachteil: GNSS-Signale aus der Richtung des Störsignals werden ebenfalls unterdrückt. 

Bild 2: Vierkanaliges GNSS-Testsystem aus zwei Vektorsignalgeneratoren R&S SMW200A und einem Analogsignalgenerator R&S SMA100B für das LO-Signal (links). Das Testsystem zur Erzeugung der Störsignale (rechts) besteht ebenfalls aus zwei Vektorsignalgeneratoren R&S SMW200A und einem Analogsignalgenerator R&S SMA100B für das LO-Signal.

Dr. Markus Irsigler ist Produktmanager GNSS bei Rohde & Schwarz.

Sebastian Kehl-Waas ist Applikationsingenieur für Signalgeneratoren bei Rohde & Schwarz. 

Rohde & Schwarz

ausgabe 02/2022

ausgabe 01/2022

ausgabe 06/2021

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