DP²4R Gigabit-Datenlogger für die Aufzeichnung und Einspeisung von Radar-Rohdaten

Validierung intelligenter Radarsensoren verbessert die Sicherheit beim autonomen Fahren

Für die Entwicklung von Systemen zur autonomen Fahrzeugführung werden Untersuchungen im Labor und im realen Verkehr durchgeführt. Während Szenarien im Labor leicht wiederholbar sind, kann die Komplexität realer Verkehrssituationen dort nur unzureichend nachgestellt werden. Tests im realen Verkehr sind hingegen sehr aufwendig und nicht ohne weiteres wiederholbar. Bei modernen Radarsensoren mit einer Vorverarbeitung im Sensor-Frontend kann eine gravierende Lücke in der Testabdeckung entstehen, weil einerseits die Vorverarbeitung nur mit realen Szenarien belastbar zu testen ist, aber andererseits eine Entwicklung und Optimierung „auf der Straße“ nicht praktikabel und ungemein schwierig zu validieren ist.

Der Gigabit-Datenlogger DP²4R greift die Radar-Rohsignale direkt zwischen Sensor und Vorverarbeitung ab. Die gespeicherten Signale können anschließend über die gleiche Schnittstelle wieder eingespeist werden. Dies erlaubt, reale Verkehrssituationen im Labor wiederholt nachzustellen und damit die Verarbeitung der Radarsignale zu optimieren. So können Test und Validierung der Objekterkennung von der Straße ins Labor verlagert werden. Dies spart Zeit und verbessert die Produktsicherheit.

Die hohe Datenrate von >300Mbit/s pro Sensor erlaubt keine zeitgenaue und beeinträchtigungsfreie Übertragung über vorhandene Bussysteme, weswegen eine spezielle Informationsarchitektur für diesen Zweck geschaffen wurde. Der spezielle Ansatz des DP²4R Datenloggers besteht darin, die Rohdaten mit Hilfe eines direkt am Radarsensor angekoppelten, wasserdicht verbauten Datenkopfes einzulesen, zu speichern und später im Labor wieder einzuspeisen.

Für die praktischen Aspekte der Datenanalyse können neben den Sensorrohdaten andere kontextspezifische Daten, wie z.B. Kamerabilder und GPS-Positionsdaten exakt zeitsynchron mit aufgezeichnet werden.

Die sogenannte „Head Unit“ basiert auf einem Grundsystem, das spezifisch auf jeden Sensor angepasst wird, um eine sichere und interferenzfreie Signalabtastung sowie eine Re-Injektion der Rohdaten zu ermöglichen. Die abgetastete Information wird mit einem Zeitstempel versehen und über eine interne Schnittstelle an die Zentraleinheit übertragen.

Die Zentraleinheit besteht aus einem Car-PC mit einer speziellen Einschubkarte. An diese können bis zu vier Head-Units mit einer Kabellänge von mind. 7m angeschlossen werden. Eine größere Zahl von Head-Units können über einen Hub oder über weitere Einschubkarten angeschlossen werden.

Für die Datenspeicherung werden mehrere „hot-plugged“ SSD-Laufwerke eingesetzt, mit denen eine beliebig lange Datenaufzeichnung durch Wechsel der Medien während der Aufzeichnung realisiert werden kann. Andere Anordnungen von Speichermedien, wie z.B. aggregierte RAID-Systeme, sind realisierbar. Die gesamte Hardware ist für die Umweltbedingungen im Fahrzeug ausgelegt.

Die Steuerung des Systems erfolgt per Ethernet mittels maschinenlesbarer xhtml-Schnittstelle bzw. eines Web-Browsers. Der externe Datentransfer erfolgt über Gigabit-Ethernet oder durch Medienwechsel.

Technische Daten

  • DP²4R Head-Unit Hardware spezifisch adaptiert zum jeweiligen Radar-Sensor
  • Vielseitig anpassbar für nahezu jeden Prozessortyp
  • DP²4R Controller Hardware und OS basierend auf Standard-Komponenten
  • Daten von 1 bis 4 Head Units können gleichzeitig aufgezeichnet werden
  • >320 Mbit/s Aufzeichnungs- und Injektionsrate pro Head Unit
  • Datenaufzeichnung ohne Interferenz mit der Radarfunktion
  •  Anwendungsspezifische Daten (wie z.B. von Kamera und GPS) können zeitsynchron mit aufgezeichnet werden
  • 2TB Speicherkapazität (>2 Std.), ausbaufähig durch Wechsellaufwerke
  • 9-32 V Spannungsversorgung
  • Beständig für Umweltbedingungen im Fahrzeug  (u.a. wasserdichte Head Unit)
  • Controller auf Linux-Basis mit hmtl/xhtml-Schnittstelle

Weitere Information

Prof. Dr.-Ing. Matthias Göbel hat Mechatronik in Darmstadt und Lausanne studiert. Er hält verschiedene Patente und war seit 2006 an der Rhodes University in Südafrika als Professor für Ergonomie und Arbeitswissenschaft tätig. Seit 2015 koordiniert er bei embedded brains neben der Hard- und Software-Entwicklung auch die Erprobung und steht Kunden bei der Umsetzung ihrer Projekte zur Seite.