Sensortechnik für autonome Systeme (2105, 4, HT)

 

Modulnummer: 2105
ECTS: 4, HT

Qualifikationsziele

Die Studierenden

  1. wissen aus welchen wesentlichen Elementen die Sensoren und Sensor-Plattformen eines autonomes System bestehen,
  2. verstehen die Funktionsweise der verwendeten Sensorsysteme,
  3. können die erlernten Kenntnisse im parallel stattfindenden Praktikum “Autonome Syteme” beim Aufbau eines autonomen Modell-Fahrzeugs anwenden.

Inhalte

Die Studierenden erwerben im Modul “Sensortechnik für Autonome Systeme” einen Überblick zur analogen und digitalen Meßtechnik, sowie detaillierte Einblicke in den Aufbau und die Verwendungsmöglichkeiten von Sensoren und von Sensorplattformen. Als realisierte Beispiele werden zunächst die einfachen Sensoren eines am MIT entwickelten Experimentier-Roboters “Rug Warrior” und die Anschaltung dieser Sensoren an die Analog- bzw. Digital-Eingänge eines einfachen Mikro-Controllers besprochen; ebenso werden als Schwerpunkte die im institutseigenen Fahrzeug eingebauten Sensorplattformen (Kamerasystem, LIDAR, Inertialplattform mit Dual GPS, …) ausführlich erklärt und zum Vorlesungsende auch vorgeführt.
Ausgehend von einem Überblick über die Entwicklung und den derzeitigen Stand der Meßtechnik, der Sensortechnik und von Meßplattformen werden die folgenden Themenkreise behandelt:

  1. Einleitung und kurze Wiederholung von: SI-Einheiten, Rolle der PTB (Physikalisch-Technischen Bundesanstalt) und deren Zeitdienst DCF77, analoge und digitale Meßtechnik, Statistik beim Messen, Meßgenauigkeit (Geräte-Auflösung und Geräte-Fehler), Beispiele für Autonome Systeme (und teilweise autonome Systeme), mögliche Roboter-Klassen, Fahrer-Assistenz-Systeme (wie ABS, ACC, ACC+, ESP, …)
  2. Odometrie [Weggeber, Winkelgeber, Lagemesser, Beschleunigungsgeber, Drehgeschwindigkeitsmesser (Kreisel , Faserkreisel, MEMS Kreisel)]
  3. 6-Achsen-Inertial-Plattform [3 lineare Beschleunigungen, 3 Drehgeschwindigkeiten] und Magnetfeldsensoren
  4. Entfernungsgebende Sensoren auf der Basis von Laufzeitmessungen [Ultraschall, LASER, LIDAR, RADAR, ... , (auch GPS!)]
  5. Bildgebende Sensoren und Grundzüge der Bildverarbeitung (Merkmals-Extraktion), IR-Sensoren (IR-Kameras) und Videokameras (CCD, CMOS, moderne hochdynamische Kameras mit nichtlinearer Kennlinie)
  6. Satelliten-Navigation: GPS und GLONASS, dGPS, GALILEO, EGNOS, … und Anwendungen in: Navigation von Fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen, Satelliten, Mautsystemen, autonomen Systemen, zukünftigen TCAS , UAV’s, …
  7. Transponder als spezielle Form von passiven/aktiven Sensoren (verwendet in: Karten-, Satelliten-, Flugüberwachungs-Transpondern, Mautsystemen und TCAS-Systemen)

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