Abschlussvortrag Studienarbeit

Angle-of-Arrival für ein Vehicle2Person Kommunikationssystem basierend auf IEEE802.15.4

Nachdem sich die Wireless Sensor Networks (WSN) im Bereich der Automatisierung sowie der Überwachung von Sensorwerten in industriellen Anwendungen etabliert haben, steigt die Bedeutung einer geodätischen Zuordnung der Messwerte zu den Teilnehmern. Dies ermöglicht sog. Location Based Services (LBS), die aufgrund ihrer Standorte unterschiedliche Dienste realisieren. Basierend auf diesem Ansatz werden zur Zeit Car-to-X Kommunikationsdienste erforscht, die eine Kommunikation zwischen PKW ermöglicht, um beispielsweise Auffahrunfälle zu vermeiden. Eine Unfallprävention im Straßenverkehr kann nicht nur zwischen Kraftfahrzeugen erfolgen, sondern auch im Zusammenspiel von Personen und Autos, was ein sog. Vehicle-to-Person Kommunikationssystem darstellt. Insbesondere für solche sicherheitsrelevanten Systeme ist es von großem Interesse, aus welcher Richtung ein Funksignal ankommt und wie es sich bewegt. Im Rahmen der Projektgruppe „Ein Schutzengel im Straßenverkehr - Mobilfunk erhöht die Sicherheit von Schulkindern“ wurde ein Vehicle-to-Person Kommunikationssystem entwickelt, welches basierend auf dem IEEE 802.15.4 Standard Schulkinder im Straßenverkehr schützen soll. Darauf aufbauend beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Optimierung dieses Warnsystems, indem eine einfache und kostengünstige Winkelschätzung implementiert wird. Es wird dabei auf eine neue Hardware- Plattform den Jennic JN5148 zurückgegriffen und unter Verwendung eines Antennenswitches ein Spatial Diversity mit vier Antennen aufgebaut und getestet. Über die im JN5148 integrierte Time-of-Flight-Messung wird gleichzeitig eine Distanz- und Winkelschätzung durchgeführt. In dieser Arbeit wird gezeigt, wie ein solches System in der Praxis funktionieren kann und welche Ansprüche damit einhergehen. Neben der Umsetzung auf dem im System on Chip (SoC) integrierten Mikrocontroller wird insbesondere auf den hardwareseitigen Aufbau und der angeschlossenen Antennentechnik ein besonderes Augenmerk gelegt und gezeigt, dass eine Winkelschätzung auch auf einem stark ressourcenbeschränkten System realisierbar ist.