Drahtlose Kommunikationssys­teme zur Datenübertragung von integrierten Sensoren des Systems „Straße der Zukunft“

Die Implementierung multifunktionaler und sensitiver Werkstoffe im Straßenbau ermöglicht die Integration neuartiger Sensoren ins System „Straße der Zukunft“. Um die Sensordaten des realen Raumes im virtuellen Raum des Digitalen Zwillings auszuwerten, müssen sie zunächst an Streckenstationen übertragen werden. Teilprojekt A08 entwickelt ein hierfür geeignetes, drahtloses Datenübertragungssystem, bestehend aus einem in der Fahrbahn integrierten Sendesystem und einem adaptiven Empfänger als Teil der Streckenstationen.

Für eine qualitative Modellierung der Wellenausbreitung erfolgt zunächst eine Charakterisierung der von TP A03, A05, A06 und A07 entwickelten Materialien hinsichtlich ihrer dielektrischen Eigenschaften. Basierend hierauf werden Kanalmodelle abgeleitet, die auch den Einfluss sich ändernder Umgebungsbedingungen abbilden. Entsprechend des Materialeinflusses und der notwendigen Datenraten können geeignete Betriebsfrequenzbereiche des Übertragungssystems identifiziert werden. Anhand der gewählten Frequenzbereiche erfolgt anschließend das Design angepasster Antennen für das Übertragungssystem. Hierbei werden zwei Ansätze untersucht: Antennen basierend auf der in TP AP05 entwickelten Carbonfaserbewehrung, sowie PCB-Antennen. Passend zur der Antennenstruktur wird der Sender mit energieeffizienter Elektronik aufgebaut. Von besonderem Interesse ist dabei die Energieversorgung: neben einer batteriebasierten Energieversorgung wird ebenfalls der Energy-Harvesting-Ansatz aus TP A03 untersucht. Zeitgleich zur Entwicklung des in die Fahrbahn integrierten Senders wird ein adaptives und energieeffizientes Empfangssystem zur Implementierung in den Streckenstationen entworfen. Dabei steht vor allem die Nutzung des analogen 2D-Beamswitching, inklusive passiver Ansteuernetzwerke und geeigneter Antennenarrays, im Fokus.