Moduliertes LED-Licht

Wie sich mit der LED auch Fahrzeugdaten übertragen lassen

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Die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation

Die Automobilbauer verwenden verschiedene Lösungen für die Fahrzeug- zu Fahrzeugkommunikation. Dazu gehören im Wesentlichen WLAN und Mobilfunkkommunikation, aber auch die Kommunikation über Satellit werden untersucht und von den Herstellern verwendet. Mit den beschriebenen LED-Leuchten in der Front- und Heckbeleuchtung eines Autos ist zudem ein völlig neuer Ansatz denkbar: Die Vehicle-to-Vehicle-(VtV-)Kommunikation. Wird an eine LED ein Versorgungsstrom angelegt, so reagiert diese so schnell, dass sich LEDs prinzipiell zum Übertragen von Datenraten im Bereich von einigen Megabit in der Sekunde eignen.

Eine einfache Signalisierung oder Übertragung von Daten lassen sich mit wenigen Kilobit pro Sekunde übermitteln. Zu den übertragenen Daten gehören gefahrene Geschwindigkeit, Abstand zum Vorausfahrenden Fahrzeug oder auch das Durchreichen der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs. Der Vorteil gegenüber Systemen wie WLAN oder Mobilfunk ist, dass der Sender grundsätzlich räumlich identifiziert ist. Es handelt sich entweder um das direkt oder seitlich vorausfahrende oder folgende Fahrzeug. Ein Austausch von Positionen oder gar das Einloggen in übergeordnete Netzwerke entfällt damit komplett. Einzig die Fahrdaten werden übermittelt.

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Mit den bereits heute verwendeten Fahrzeugkomponenten können sicherheitsrelevante Fahrdaten zwischen den Fahrzeugen ausgetauscht werden und somit beispielsweise der Bremsdruck vorab bereitgestellt, Gurtstraffer aktiviert oder ein synchrones Anfahren im Stau umgesetzt werden. Die Kameras für den Spurhalteassisten, die Frontkamera oder eine Heckkamera zur Einparkhilfe können genau an den Positionen den vorausfahrenden oder den nachfolgenden Verkehr beobachten. Um die Effizienz der entsprechenden Empfangskamera für die Kommunikationsdaten zu erhöhen, eignen sich Optical-Communication-Image-Sensoren, kurz OCI, mit ihren hohen Übertragungsraten besser, als die aktuell eingesetzten Bildkameras.

Pulsmodulation bei der Fahrzeugkommunikation

Das Bild 3 zeigt die Konfiguration eines auf sichtbarem Licht beruhenden Fahrzeug- zu Fahrzeugkommunikationssystems. Die LED Front- und Heckleuchten dienen als Sender und Front- bzw. Heckkamera als Empfänger. Betrachtet man die bereits heute eingesetzten Systeme für die Pulsweitenmodulation mit Licht, so fällt die wahrscheinlichste Wahl des Modultionsverfahrens auf die Pulspositionsmodulation.

Allerdings gehen wir auf die Art der verwendeten Codierung in diesem Beitrag nicht weiter ein. Die Pulsweitenmodulation ist prinzipiell gut umsetzbar. Dabei sind die vorhandenen MOSFETs zum Ansteuern über die PWM in der Lage, sowohl die Pulsbreite für den Helligkeitseindruck der Beleuchtung, als auch die Position des Pulses zu steuern. Bleibt man bei einer PWM mit Frequenzen von 100 bis 500 kHz, so beträgt die Datenrate bei einfacher Codierung bis zu 500 kBit/s. Das ist für wichtige Statusinformationen ausreichend.

Literatur

[1] Information zum Dimmen von LED-Lichtquellen, Herausgeber: ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.

[2] Stand der LED-Technik und Entwicklungsperspektive; Daniel Werner, Prof. Dr.-Ing. Eva Schwenzfeier-Hellkamp, FH Bielefeld.

[3] VEHICLE TO VEHICLE COMMUNICATION USING “VISIBLE LIGHT COMMUNICATION TECHNOLOGY” 1MEHBOOB RAZA HAIDER, 2MANOJ M. DONGRE; Proceedings of 24th IRF International Conference, 12th April 2015, Pune, India

[4] Kommunikation über Beleuchtungselemente von Kraftfahrzeugen, Dissertation an der Universität Ulm von Dipl.-Ing. Torsten Sven Schaal aus Göppingen.

[5] Optical Vehicle-to-Vehicle Communication System Using LED Transmitter and Camera Receiver, Isamu Takai,1,2 Member, IEEE, Tomohisa Harada,1 Michinori Andoh,1 Keita Yasutomi,2 Member, IEEE, Keiichiro Kagawa,2 Member, IEEE, and Shoji Kawahito,2 Fellow, IEEE; IEEE Photonics Journal Vol. 5 Oct. 2014

[6] 20 Jahre LED-Kompetenz, HELLA KGaA Hueck & Co., 2011

[7] http://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/0401121.htm (abgerufen am: 24.9.2015)

* Jörg Latzel ist Vertriebsleiter bei Yokogawa Deutschland GmbH in Herrsching.

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