Studienabschlussarbeiten

Potoski, Kevin;
Untersuchung von Integrationseinflüssen auf Radarobjekte - mit Fokus auf Signalverarbeitung. - 95 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Bei Mercedes-Benz soll der Radarsensor in Zukunft eine rohbaufeste Einbauposition erhalten. Diese Befestigungsmethode stellt neuartige Herausforderungen für dessen Signalverarbeitung dar. Insbesondere stellt sich dabei die Frage, welchen Einfluss die auftretenden mechanischen Schwingungen auf die Winkelbestimmung des Sensors haben. Gegenstand dieser Arbeit ist den Einfluss dieser Schwingungen auf die Winkelbestimmung des Sensors zu untersuchen. Dafür wird eine Simulation eines "Fast Chirp FMCW" Radars erstellt und durch reale Messungen in ihrer Funktionsweise verifiziert, wobei die nachfolgenden, frei wählbaren Bestandteile der Simulation hervorzuheben sind. Die Radarparameter sind hinsichtlich Bandbreite, Startfrequenz usw. beliebig einstellbar. Auch ist eine variable Antennenkonfiguration möglich. Es kann ein virtuelles Objekt innerhalb eines 3-dimensionalen Raums eingestellt werden. Die Eingabe kann über Karthesische- oder Kugelkoordinaten erfolgen. Darüber hinaus kann das Objekt mit einer Geschwindigkeit oder Beschleunigung versehen werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, eine variable Schwingung des Sensors in allen 3 Raumdimensionen mit beliebig einstellbarer Amplitude und Frequenz festzulegen. Dabei kann der Objektwinkel durch Ablesen der Phasendifferenzen oder mithilfe einer FFT ermittelt werden. Die Ergebnisse der Simulation können für jeden Kanal als Range-Doppler- und als Range-Bearing-Map dargestellt werden. Mit Hilfe dieser Simulation werden kritische Schwingungsparameter identifiziert und deren Auswirkungen auf die Winkelbestimmung an einem exemplarischen Objekt untersucht. Es zeigt sich, dass mech. Schwingungen im betrachteten Frequenzbereich von 40Hz bis 120Hz, aufgrund der sehr geringen Zeitspanne der Winkelbestimmung, nur durch die Größe ihrer Auslenkung zu Fehlern bei der Signalverarbeitung führen. Aus der Analyse des vom Radar bestimmten Winkels bei verschiedenen Schwingungsfällen und unterschiedlichen Auslenkungen folgt, dass insbesondere die rotatorischen Schwingungen um die Z-Achse zu großen Fehlern bei der Winkelbestimmung führen. Es wird somit gezeigt, dass der Einfluss von mech. Schwingungen auf die Messungen des Objektwinkels vor allem durch Dämpfung der Schwingungsamplitude minimiert werden kann. Auf Basis der Ergebnisse wird ein Ausblick auf in Zukunft erforderliche, ergänzende Untersuchungen gegeben.

Sharma, Himanshu;
Triple frequency based RTK implementation in real time. - 96 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Revolution in der Global Navigation Satellite Systems (GNSS) erlaubte Benutzer Anwendungen zu realisieren, die vor ein paar Jahren nicht realisierbar waren. Die Unsicherheiten in der Satelliten-Code und Phase Vorurteile und Code und Phase Multipath ist jedoch nach wie vor ein limitierender Faktor bei der Erreichung höheren Genauigkeit. Heutzutage verwenden die differentielle GPS-Techniken, die ein Netzwerk von Referenz-Receiver einsetzen, Sub-Meter oder sogar Zentimeter Höhe Positioniergenauigkeit erreichbar. Nach dem Modernisierungsplan für GPS wird ein drittes neues ziviles Signal L5 für dem Benutzer zur Verfügung gestellt. Der größte Vorteil der Verwendung vom L5 Signal gehört mit der enormen Vorteile der $L5$ Signal wie verbesserten ionosphärische Korrektur, verbesserte Signalgenauigkeit und verbesserte Störungen Ablehnung die Bildung der extra breite Spur. Laning ist der Prozess der Verwendung von zwei GPS-Signale um neue lineare Kombination bilden, die höhere Wellenlänge als zwei einzelne Signale hat. Höhere Wellenlänge des Signals Ergebnisse in leichter Mehrdeutigkeit Befestigung. Dieser Masterarbeit wurde im Rahmen der Studien und Umsetzung des dreifachen Träger Mehrdeutigkeit Auflösung Technik vorgeschlagen. Diese Technik basiert auf der Verwendung von drei modulierten Träger (TCAR), die theoretisch ermöglichen, um die Zahl der Kandidaten Punkte die Mehrdeutigkeit zu nur einem, damit präzise Navigation in Echtzeit möglich. Diese Methode funktioniert in einem schrittweisen Mode, ausgehend von der Code-Phase auf die einzelnen Trägerphase Auflösung, zwei mittlere Breite Spur Frequenzen durchlaufen. In dieser Arbeit die TCAR basierend auf verschiedene Ansätze vorgeschlagen durch M.Minghella, R.Hatch und Y.Feng wurde implementiert. Im Vergleich zu dual Mehrdeutigkeit Frequenzauflösung (Kaskade) zeigt TCAR verbesserten Genauigkeit sogar mit einer geringeren Anzahl von Satelliten L5 Signal zu unterstützen.

Hassanein, Hesham;
Analysis and implementation of dynamic request control algorithms for satelliteterminals. - 69 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Diese Masterarbeit enthält ein Design-Modell Dynamic Request Control (DRC) Algorithmus für Satellitenterminals sowie die Implementierung des Algorithmus in Linux Kernel mit Simulink. Der Algorithmus basiert auf einer Bitrate Prädiktor die Exponentially basiert auf Weighted Moving Average-Algorithmus (EWMA) an die künftige Datenverkehr prognostiziert. Die DRC-Implementierung ist in Linux Kernel Version 2.6.32.59-msc6-Cavium OCTEON. Ein Teil der DRC-Modell ist zu Bitfehlerratentests auf der ND Satcom Sky WAN 5G Modem durchführen. Eine weitere Verbesserung auf dem implementierten DRC-Algorithmus wird auch als auch einen Vergleich zwischen verschiedenen linearen adaptiven bitrate Vorhersagealgorithmen analysiert. Es ist wichtig zu sagen, dass die Arbeit nicht in die Transmit Power Control Seite des Problems aussehen wird, was bedeutet, dass nur Durchschnittswerte für den durchschnittlichen Bedingungen der Satellitenkommunikation verwendet wird.

Ramireddy, Venkatesh;
Hybrid analog digital beamforming optimization for wireless backhaul networks. - 73 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die vorliegende Abschlussarbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf hybrider Vorcodierung und hybrider Dekodierung für Mehrfachantennen- (sog. Multiple-Input Multiple-Output (MIMO)) Kommunikationssysteme im Millimeterwellenbereich. Als Szenario wird der MIMO Multi-X Kanal mit L Sendebasisstationen und K Empfangsstationen betrachtet, wobei jede Sendebasisstation mit allen Empfangsbasisstationen kommuniziert. Die Basisstationen sind jeweils mit mehreren Antennen ausgestattet. Aufgrund der geringen räumlichen Dimensionen der Antennenelemente im Millimeterwellenbereich ist es möglich Kommunikationssysteme mit gerichteten Antennen (sog. Antennen-Arrays) mit hohem Gewinn zu realisieren. Die Signalverarbeitung mit derartigen großen Arrays führt jedoch zu preisintensiven, komplexen Hardwarestrukturen mit hohem Stromverbrauch. Aus diesem Grund wurden in letzter Zeit hybride (analog/digitale) Methoden zur Vorcodierung/Dekodierung untersucht, die sowohl die Kosten als auch den Energieverbrauch deutlich reduzieren. Die Optimierung derartiger hybrider Systeme ist hinsichtlich der Maximierung der Summenrate ein nicht-konvexes Optimierungsproblem mit sehr hoher Komplexität. Daher werden in dieser Arbeit verschiedene Verfahren zur Komplexitätsreduktion untersucht, die eine getrennte Optimierung im analogen und digitalen Bereich erlauben. Die vorgeschlagenen Lösungen basieren auf bekannten Ansätzen zur Blockdiagonalisierung und Minimierung des mittleren quadratischen (MMSE) Fehlers unter Verwendung von partieller Kanalkenntnis an den Basisstationen. Zur Bewertung der Leistungsfähigkeit und Analyse der Komplexität der Algorithmen wurden Simulationen mit verschiedenen Parametern durchgeführt und ausgewertet. Außerdem wurde eine Beziehung zum erreichbaren Multiplexing Gewinn an jeder Basisstation abgeleitet. Ebenso wurden verschiedene suboptimale Methoden basierend auf der "Gaussian randomization"-Methode zur Realisierung der analogen Vorkodierung/Dekodierung untersucht.

Gherekhloo, Sepideh;
Compressed domain detection of sparsity pattern change in multiple measurement case. - 45 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In digitaler Signalverarbeitung werden Signale traditionell basierend auf dem Nyquist-Shannon Theorem abgetastet. Verwendet man mindestens das Doppelte der höchsten im Signal vorkommenden Frequenz als Abtastrate, so geht dabei keine Information verloren. In manchen Anwendungen ist es aufgrund physikalischer Gegebenheiten, wie zum Beispiel der zu geringen Geschwindigkeit der Analog-Digital-Wandlers, nicht möglich diese Anforderungen zu erfüllen. Kürzlich wurde eine neue Theorie unter dem Namen "Compressive Sampling" (CS) bekannt, welche eine verlustfreie Signalrekonstruktion bei Messraten unterhalb der Nyquist-Rate für eine bestimmte Klasse von Signalen ermöglicht. Diese Signale nennt man komprimierbar oder sparse, da sie in einer Basis mit wenigen Koezienten beschreibbar sind. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem "Multiple Measurement Vector" (MMV) CS Signalmodell. Das MMV-Modell geht davon aus, dass aufeinanderfolgende gemessene Vektoren in der gleichen Basis gemeinsam sparse sind. Das "Sparsity Pattern", also die Position der von Null verschiedenen Werte, kann sich jedoch im Zeitverlauf ändern. Deshalb erweitern wir in dieser Arbeit den stationären Ansatz zu einem quasistationären, der spontane Änderungen des Sparsity Patterns zulässt. Dazu wird ein Konzept vorgeschlagen, welches die Änderung dieser Patterns über der Zeit abschätzt. Darauf basierend werden dann mehrere statische Zeitfenster unabhängig voneinander ausgewertet und rekonstruiert. Dazu ist ein geeignetes "Messfenster" nötig, welches adaptiv bestimmt wird. Die numerischen Ergebnisse dieser Überlegungen führen zu einer deutlichen Verbesserung der Rekonstruktionsleistung in einem breiten Bereich des Signal-Rausch-Verhältnisses.