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Fahrzeugdiagnostiker Z3, Gr. 1 Tempomat, Radar, Lidar, ACC, Objekterkennung



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Wie wird die seitliche Lage eines Radarobjekts ermittelt?

Dazu ist ein schnelles Schwenken eines Radarstrahls oder ein mehrstrahlige Antennenanordnung nötig. Das Verhältnis der Amplituden (Signalstärken) der empfangenen (reflektierten) Signale, der einzelnen Radarkeulen liefert die Winkelinformation.

Was sind die Nachteile von Radarsensoren?

  • Liefert nur Punktinformationen
  • Kleiner Erfassungsbereich in Bezug auf die Entfernung
  • Störeinflüsse durch Sensoren durch Sensoren des gleichen Typs möglich
  • Messung in vertikaler Achse ungenau, kein Ausgleich von Fahrzeugneigungen
  • Erkennung von Phantomobjekten möglich

Nennen Sie den Hauptgrund, weshalb bei einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe nach dem Gangwechsel die Geschwindigkeitsregelanlage (GRA/Tempomat) bei den meisten Fahrzeughersteller abgeschaltet wird!

Da sonst der Motor hochdrehen würde (bis zum Drehzahlbegrenzer)! Insbesondere bei Bergfahrt und hoher Zugkraftanforderung, die die Kraftübertragung vom Motor zum Getriebe unterbrochen wird.

Was sind die Vorteile des Lidar?

  • Hohe Messauflösung in Bezug auf Entfernung und Winkel
  • Konturen der Objekte werden erkannt
  • Störfest gegenüber Sensoren des gleiche Typs
  • Unabhängig vom Tageslicht
  • Erkennung von Witterungsbedingunen
  • Grosser Erfassungsbereich (Winkel und Entfernung)
  • Höhenmessung resp. Ausgleich von Fahrzeugneigung durch mehrere übereinanderliegende Lagen

Bis zu welcher Distanz arbeitet das ACC System?

Bis ca. 200m

Erklären Sie die Wirkungsweise der Geschwindigkeitsregelung mit den Regelgrössen w, x, y und z!

Die Fahrgeschwindigkeitsregelung (Tempomat) hält automatisch eine gewählte Geschwindigkeit ohne Eingriffe des Fahrers. Ein Steuergerät vergleicht dazu stets die eingestellte (Wunsch-) Geschwindigkeit (Soll = Führungsgrösse w) mit der aktuellen gefahrenen Geschwindigkeit (Ist = Regelgrösse x). Bei Abweichungen durch Störgrössen (z) wird die Ist-Geschwindigkeit über Stellelemente (y) entsprechend nachgeregelt.

Wann schaltet der Tempomat aus?

  • Schalter Geschwindigkeitsregelanlage (GRA) aus
  • Geschwindigkeit unter Mindestwert
  • Bremse oder Kupplung betätigt
  • ESP Eingriff
  • Gurtschloss nicht akiviert
  • Fehler im System

Wie erkennt das ACC-System ein mutmasslichen Spurwechsel eines vorausfahrenden Fahrzeuges?

  • Abstand des vorausfahrenden Fahrzeuges zu den Leitlinien der eigenen Fahrspur
  • Erkennung von Richtungsblinker durch das Bildverarbetungssystem

Welche Systeme des Tempomaten können nach dem EVA System eingeteilt werden?

  • E: Geschwindigkeitssignal, Bedienschalter, Bremslichtsignal
  • V: Motorsteuergerät
  • A: Drosselklappensteller, Anzeigeinstrument

Beschreiben Sie die Signalentstehung eines Hallgebers mit zwei Anschlüssen!

Hoch- und Tiefanteil des Signales wird über zwei unterschiedlich grosse Widerstände im Sensor generiert werden.

Beschreiben Sie die Funktion des Tempomaten anhand dem EVA System!

Ist die Geschwindigkeit über 25 km/h kann mit dem Bedienschalter eine solche Geschwindigkeit eigestellt werden, dass Motorsteuergerät verbleicht die Ist- und Soll-Geschwindigkeit, bei Abweichungen wird das Motorsteuergerät über die Drosselklappe die Geschwindigkeit anpassen.

Wo sind die jeweiligen Limiterarten des Tempomaten integriert?

Der bremsende Tempomat/Limiter ist im ESP integriert.

Der nicht bremsende Tempomat/Limiter ist im Motorsteuergerät integriert.

Was sind die Vorteile von Lidar Sensoren?

  • Hohe Messauflösung in Bezug auf Entfernung und Winkel
  • Konturen der Objekte werden erkannt, Eindeutige Erkennung von Fahrzeugen
  • Störfest gegenüber Einflüssen von Sensoren gleichen Typs
  • Grosser Erfassungsbereich in Bezug auf Entfernung und Winkel
  • Höhenmessung bzw. Ausgleich von Fahrzeugneigung durch mehrere übereinanderliegende Lagen

Welche zwei grundsätzlichen Regelsysteme gibt es bei Tempomaten?

  • Nichtbremsendes System
  • Bremsendes System

Welche Voraussetzungen muss ein Körper haben, dass er als Mensch erkannt wird?

  • Mindestgrösse von 80 cm
  • Keine Gegenstände tragen, die die Silhouette massgeblich verändern
  • ganzer Körper muss zu sehen sein

Wie wird die Position eines vorausfahrenden Fahrzeuges ermittelt?

Schwenken des Radars oder mehrstrahlige Antennen

Was sind die Nachteile von Lidar Sensoren?

  • Anfällig gegenüber Witterungsbedingungen
  • Je nach Sensor mechanisch bewegliche Teile
  • Fehlende Geschwindigkeitsinformationen
  • Laserscanner hat noch immer grosse Bauform

Um die Objekterkennung sicher zu stellen, werden Hauptsensoren und Bestätigungssensoren eingesetzt. Welcher Sensor ist für ein Objekt und welcher für ein Mensch der Hauptsensor?

  • Objekt: Hauptsensor = Radar. Bestätigungssensor = Kamera
  • Mensch: Hauptsensor = Kamera, Bestätigungssensor = Radar

Was sind die Vorteile eines Radarsensors?

  • Wettereinflüsse wirken sich gering auf den Sensor aus
  • Unabhängig vom Tageslicht
  • Messung der Relativgeschwindigkeit über Dopplereffekt 
  • Keine beweglichen Teile am Sensor und somit geringere Anfälligkeit gegenüber Erschütterungen
  • Kleine, kompakte Bauweise

Wo sind die jeweiligen Limiterarten integriert?

Der bremsende Limiter/Tempomat ist im ESP integriert.

Der nicht bremsende Limiter/Tempomat ist im Motorsteuergerät integriert.

Wie lautet die Definition eines Radars?

Radar ist die Bezeichnung für verschiedene Ortungs- und Erkennungsverfahren auf der Basis elektromagnetischer Wellen im Radiofrequenzbereich (Funkwellen).

Ein Radar ist ein Gerät, das elektromagnetische Wellen (MHz-GHz Bereich) gebündelt als sogenanntes Primärsignal aussendet, die von den Objekten reflektierten "Echos" als Sekundärsignal empfängt und nach verschiedenen Kriterien auswertet.

Wie ist der Ablauf im Steuergerät bei der Abstandsregelung?

  • Detektion von Hindernissen durch Radar
  • Objekterkennung durch Auswertung im Steuergerät
  • Objektauswahl "Fahrzeug in selber Spur
  • Kursprädikation, Kursvorhersage beim befahren einer Kurve
  • Tracking = Verfolgung eines erkannten Zielobjektes

Nennen Sie den Hauptgrund, weshalb bei einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe nach dem Gangwechsel die Geschwindigkeitsregelanlage (GRA/Tempomat) bei den meisten Fahrzeughersteller abgeschaltet wird!

Da sonst der Motor hochdrehen würde (bis zum Drehzahlbegrenzer)! Insbesondere bei Bergfahrt und hoher Zugkraftanforderung, da die Kraftübertragung Motor/Getriebe unterbrochen wird.

In welche Systeme greift das ACC ein?

  • Motorsteuerung
  • Getriebesteuerung
  • Bremssystem

Was ist der Doppler-Effekt?

Wird ein sich wegbewegendes Objekt erfasst verkleinert sich die Frequenz des empfangenen Signals. Wird ein sich näherndes Objekt erfasst, so vergrössert sich die Frequenz des empfangenen Signals.

Die Frequenzdifferenz ist ein direktes Mass des Abstandes vom Sender und reflektierendem Objekt.

Was ist totale Reflexion?

Das Objekt wird unsichtbar. Es kommen keine Strahlen mehr zum Empfänger zurück.

Was ist der Unterschied von Lidar zum Radar?

Beim Lidar werden Konturen erkannt, beim Radar werden nur Punktinformationen erkannt.

Erklären sie den Dopplereffekt anhand der Grafik!

 

Was bewirkt die Downhill Speed Regulation?

Der Bergab-Tempomat hält in Geländefahrzeugen die Geschwindigkeit bei Bergabfahrten entsprechend der Setzgeschwindigkeit konstant.

Wie wird beim ACC System der Abstand, die Geschwindigkeit und die Position des vorausfahrenden Fahrzeuges ermittelt? (Kurzbeschrieb)

Indirekte Laufzeitmessung durch Frequenzmodulation. Die Frequenzen zwischen Sendesignal und Empfangssignal werden verglichen.

Beschreiben Sie die Funktion des Tempomaten anhand des EVA Systems!

Ist die Geschwindigkeit über 25 km/h kann mit dem Bedienschalter eine solche Geschwindigkeit eingestellt werden, dass Motorsteuergerät vergleicht die IST und SOLL Geschwindigkeit, bei Abweichungen wird das Motorsteuergerät über die Drosselklappe die Geschwindigkeit anpassen.

Um Reflexionen zu verhindern arbeiten Lidar-Sensoren mit verschiedenen Systemen. Nennen sie zwei!

  • Hella mit Mehrstrahlprinzip
  • Continental und Omron mit "Swippen" von Strahlbündel (horizontal und vertikal)

Ab welcher Geschwindigkeit wird die Fussgängererkennung ausgeschaltet?

Ca. 80 km/h

Was ist der Unterschied eines Tempomatsystems eines Dieselmotors und eines Ottomotors?

Der Dieselmotor besitzt keine Drosselklappe, die Anpassung der Geschwindigkeit wird direkt über die Einspritzzeit geregelt.

Was bewirkt ein Limiter?

Der Limiter dient dazu eine vorher eingestellte Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.

Was sind die Auslösekriterien für das adaptive Bremslicht?

  • Geschwindigkeit über 30 km/h bis 200 km/h
  • Bremsassistent ausgelöst oder Verzögerung über 7,5 m/s²
  • Bremse betätigt

Die nachfolgenden Fahrzeuge müssen informiert werden, wenn ein Bremseingriff durch das System ACC erfolgt.

Zählen Sie die Sensoren auf, die benötigt werden um die Abstandsregelung des ACC Systems steuern zu können!

  • Radarsensor
  • Drehratensensor
  • Querbeschleunigungssensor
  • Lenkwinkelsensor
  • Raddrehzahlsensoren

Warum wird beim ACC ein adaptives Bremslicht eingesetzt?

Die nachfolgenden Fahrzeuge müssen informiert werden, wenn ein Bremseingriff durch das ACC System erfolgt.

Ist das Signal der Drosselklappenposition redundant ausgeführt?

Ja

Zwei Hallsensoren überwachen die Position der Drosselklappe und geben das Signal über zwei Datenleitungen an das Motorsteuergerät weiter.

Was bewirkt die Downhill Speed Regulation?

Der Bergab-Tempomat hält in Geländefahrzeugen die Geschwindigkeit bei Bergabfahrt entsprechend der gesetzten Geschwindigkeit konstant.

Haben nieder- oder hochfrequente elektromagnetische Wellen die höhere Reichweite?

Hochfrequente Wellen

Was bewirkt der Limiter beim Tempomaten?

Der Limiter dient dazu ein vorher eingestellte Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.

Erkläre den Unterschied zwischen LongRange- (LRR), MidRange- (MRR) und ShortRange- (SRR) Radar!

  • LRR: 77 Ghz, bis 250m Distanz, Abstrahlwinkel von ca. 40°
  • MRR 24 oder 77 GHz, bis 160m, Abstrahlwinkel von ca. 45°
  • SRR 24 GHz, bis 50m Distanz, Abstrahlwinkel von ca. 150°

Ab 2013 entfällt der 24GHz Bereich in Europa. Es wird dafür der Bereich von 77 GHz bis 81 GHz eingesetzt.

Greift die Tempolimitanzeige des ACC in das Fahrverhalten ein?

Nein, es werden nur die Tempolimits angezeigt. Die Verantwortung bleibt beim Lenker.

( Es werden Informationen der Kamera, dem Radar und dem Navigationssystem verglichen. )

Wieviel Verlust kann durch Reflexion und Dämpfung beim Lidar entstehen?

Bis zu 80%

Was ist der Unterschied eines Tempomatsystems vom Dieselmotor und dem des Ottomotors?

Der Dieselmotor hat keine Drosselklappe. Die Anpassung der Geschwindigkeit wird direkt über die Einspritzzeit geregelt.

Wie hoch ist die Abweichung der Fahrzeugposition, wenn die Radarjustierung um 1° abweicht und sich das Fahrzeug in 130m Entfernung befindet?

a x b x tan a = 130m x tan a = 2,2m

Das Fahrzeug würde bereits mit 1° Abweichung eine Fahrspur daneben angegeben werden.

Was sind die Vorteile von Radarsensoren?

  • Wettereinflüsse wirken sich gering auf den Sensor aus.
  • Unabhängig vom Tageslicht
  • Messung der Relativgeschwindigkeit über den Dopplereffekt
  • Keine beweglichen Teile am Sensor (unanfällig)
  • Kleine, kompakte Bauweise

Kann ein Fahrzeug mit ACC bis zum Stillstand abgebremst werden?

Bis 50 km/h sind Bremsungen bis 0 km/h möglich, darüber in der Regel nicht.

Ist ein induktiver Raddrehzahlsensor ein aktiver oder passiver Sensor?

Ein passiver Sensor!

Das Rad muss sich mit einer gewissen Mindestdrehzahl bewegen, damit ein Signal erzeugt wird.

Was ist der Unterschied zwischen LRR und SRR?

  • LRR: Fernbereichsradar mit 77 GHz Frequenz bis ca. 200m
  • SRR: Nahbereichsradar mit 24,125 GHz Frequenz bis ca. 30m

Welche Raddrehzahlsensoren (Messprinzipien) kommen beim Tempomaten zum Einsatz?

  • Induktiver Sensor
  • Hallsensor
  • Magnetoresistiver Sensor

Beschreiben Sie die Signalentstehung eines Hallgebers mit zwei Anschlüssen!

Hoch- und Tiefanteil des Signales werden über zwei unterschiedlich grosse Widerstände im Sensor generiert.

Was sind die Nachteile von Radarsensoren?

  • Liefert nur Punktinformationen
  • Kleiner Erfassungsbereich in Bezug auf die Entfernung
  • Störeinflüsse durch typengleiche Sensoren möglich
  • Vertikale Messung ungenau, da kein Ausgleich der Fahrzeugneigung erfolgt
  • Erkennung von Phantomobjekten möglich

Beschreiben Sie das Funktionsprinzip eines Hallbeschleunigungssensors / Piezoelektrischer Sensor!

Ein elastisch befestigtes Federmassensystem wird den Hallsensor steuern.

Was ist die Grundfunktion des ACC?

Beim ACC System kann der Fahrer im Tempomatbetrieb die Distanz zum vorausfahrenden Fahrzeug einstellen, welche vom ACC System permanent gehalten wird.

Welche Raddrehzahlsensoren (Messprinzipien) kommen beim Tempomatsystem zum Einsatz?

  • Induktive Sensoren
  • Hallsensoren
  • Magnetoresistiver Sensor

Was ist der Unterschied zwischen direkter und indirekter Laufzeitmessung der Radarsignale?

  • direkte Laufzeitmessung: Es wird die Zeitdauer gemessen, die sich aus der direkten Reflektion des Objekts ergibt (Triangulation von Sensorabstand, Lichtgeschwindigkeit und Distanz des Objekts)
  • indirekte Laufzeitmessung: Die Frequenzen zwischen dem Sendesignal und dem Empfangsecho werden ausgewertet (FMCW: Frequenz Modulated Continious Wave) 

Beschreiben Sie die Funktion Freifahrt detailliert!

Wenn der Radar kein Fahrzeug vor sich erfasst, wird die eingestellte Geschwindigkeit gehalten.

Was geschieht bei einer Folgefahrt?

Erfasst der Radar ein Fahrzeug, so folgt er diesem mit einem zuvor definierten Abstand. Verringert sich die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeuges, so wird vom ACC die Geschwindigkeit reduziert um den Soll-Abstand einzuhalten.

Kommt beim Lidar auch der Dopplereffekt für die Geschwindigkeitsmessung zum Einsatz?

Nein, da zu komplex im Lichtspektrum zu ermitteln. Es werden in kurzen Abständen mehrere Distanzmessungen ausgeführt und dadurch die Geschwindigkeit ermittelt (Time of Flight).

Wie bezeichnet man die Linse des ACC-Sensors auch?

Radom

Was bedeutet FMCW?

Frequenz Modulation

Was bedeutet FMCW?

Frequenz Modulation

Warum sind die Fahrpedal-Potentiometer vielfach doppelt redundant geführt (parallel oder gegenläufig)?

Damit der Sensor Eigendiagnosefähig wird.

Auf welchem Prinzip basiert die Abstandsmessung mittels Radar?

Laufzeitmessung

In welchem Geschwindigkeitsbereich arbeitet das System ACC?

30 - 200 km/h

Was ist der Sinn des adaptiven Cruise Control (ACC)?

Das Fahrzeug mit eingestelltem ACC folgt einem in der eigenen Fahrspur vorausfahrenden Fahrzeug mit dem eingestellten Zeitabstand. Ist kein Fahrzeug voraus, wird die eingestellte Geschwindigkeit gehalten.

Was ist eine diffuse Reflexion?

Es kommen nur noch ca. 20% der Strahlen zum Empfänger zurück.

Welche fünf Schritte laufen im Steuergerät der Abstandsregelung ab?

  1. Detektion von Hindernissen 
  2. Objekterkennung
  3. Objektauswahl (Fahrzeug auf eigener Fahrspur?)
  4. Kursprädikation (komplex mit zusätzlichen Informationen wie Drehwinkel, Lenkwinkel, Raddrehzahl)
  5. Tracking

Welche Aufgabe hat ein Tempomat?

Der Tempomat hält die vom Fahrer eingestellte Geschwindigkeit (über 25 km/h) weitgehend konstant.

Was sind die Nachteile von Lidar?

  • Anfällig gegenüber Witterungsbedingungen
  • Je nach Sensor mechanisch bewegliche Teile
  • Fehlende Geschwindigkeitsinformation
  • Laserscanner noch mit grosser Bauform

Welche Frequenzbänder stehen für den Radar zur Verfügung und welche Frequenz wird hauptsächlich im Automobil eingesetzt?

  • Vier Bänder: 24,0 - 24,25 GHz, 76 - 77 GHz, 77 - 81 GHz und 21,65 - 26,65 GHz für den Nahbereich
  • 76,5 GHz ist weltweit für den automobilen Einsatz reserviert und wird am häufigsten eingesetzt

Wie beschreiben Sie das Funktionsprinzip eines mikromechanischen Drehratensensors?

Ein angetriebener Schwinger mit Kammstruktur misst die Corioliskraft.

Bis zu welchem Geschwindigkeitsbereich / Distanzbereich arbeitet die Personenerkennung, über die Kamera, um einen Bremseingriff durchzuführen?

Bis ca. 80 km/h, bis ca. 30m - 50m

Beschreiben Sie das EVA System des Tempomaten!

Eingabe: Geschwindigkeitssignal, Bedien-Schalter, Bremslicht-Signal

Verarbeitung im Motorsteuergerät

Ausgabe: Drosselklappensteller, Anzeigeinstrument

Warum sind Fahrpedal-Potentiometer vielfach doppelt redundant geführt (parallel oder gegenläufig)?

Damit der Sensor Eigendiagnosefähig wird.

Welche zwei Regelsysteme sind grundsätzlich bei Tempomaten anzutreffen?

Nicht bremsendes und bremsendes Regelsystem.

Welche drei physikalischen Gesetzmässigkeiten werden bei der Auswertung von Radarsignalen angewendet?

  • die gradlinige Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen
  • die konstante Ausbreitungsgeschwindigkeit von elektromagnetischen Wellen
  • die Reflexion von elektromagnetischen Wellen

Welche Sensoren werden vom ACC benötigt?

  • Radarsensor
  • Drehratensensor
  • Querbeschleunigungssensor
  • Lenkwinkelsensor
  • Raddrehzahlsensor

Wie wird die HF-Leistung im Hochfrequenzteil des ACC-Sensors erzeugt?

Ein spannungsgesteuerter Oszillator erzeugt mittels einer GUNN-Diode eine elektromagnetisches Signal von 76 und 77 GHz.

Erklären Sie die Wirkungsweise der Geschwindigkeitsregelung mit den Regelgrössen w, x, y und z!

Die Fahrgeschwindigkeitsregelung (Tempomat) hält automatisch eine gewählte Geschwindigkeit ohne Eingriffe des Fahrers. Ein Steuergerät vergleicht dazu stets die eingestellte (Wunsch-) Geschwindigkeit (Soll = Führungsgrösse w) mit der aktuell gefahrenen Geschwindigkeit (Ist = Regelgrösse x). Bei Abweichungen durch Störgrössen (z) wird die Ist-Geschwindigkeit über Stellelemente (y) entsprechend nachgeregelt.

Mit welcher Methode misst das Lidar ein vorausfahrendes Fahrzeug meistens?

Time of Flight - Methode

Das ausgesendete Licht (Laser) mit Lichtgeschwindigkeit (300`000 km/s) bis zum Empfang ist proportional zur Distanz des Objekts. (Lichtspektrum 850 nm bis 1 um)

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