Weiterentwicklung einer Mikrocontrollerplattform für den Einsatz als mobilen Stausensor (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Zur Bereitstellung von Verkehrsinformationen wurde im Bereich Verkehrstelematik am Institut für Automation und Kommunikation e.V. Magdeburg (ifak) ein mobiler Stausensor entwickelt. Dieser wird stationär über der Fahrbahn befestigt und erfasst mithilfe von Verkehrssensoren die Anzahl und Geschwindigkeit von Fahrzeugen auf einer oder mehreren Fahrspuren. Zusätzlich findet eine Klassifikation der Fahrzeuge in Gruppen wie Pkw oder Lkw statt. Die gewonnenen Messdaten werden per Funk an einen Server übermittelt, der durch die Auswertung dieser Daten gezielt Verkehrslenkungsmaßnahmen durchführen kann. Dies ist beispielsweise die Information der Verkehrsteilnehmer durch Wechselverkehrszeichen oder über Internetplattformen. Damit das System autark arbeitet, wird es aus einem Bleiakkumulator mit Energie versorgt, der über ein Solarmodul geladen wird.
Mehrere Prototypen des mobilen Stausensors wurden seit 2006 an verschiedenen Standorten in Düsseldorf, Halle und Magdeburg getestet. Während dieser Testphase bestätigten sich die Vorteile der zeitnahen Bereitstellung von Verkehrsinformationen für eine gezielte Beeinflussung des Verkehrs. Andererseits zeigte der Langzeiteinsatz der Prototypen auch Mängel auf. Während der sonnenarmen Wintermonate reichte die durch das Solarmodul aufgenommene Energie in einigen Fällen nicht aus, um die Leistungsaufnahme des Systems zu decken. Die Abbildung 1.2 zeigt den Verlauf der Akkumulatorspannung eines Testgeräts vom Juni 2008 bis Juni 2009. Auf dieser ist ein deutliches Absinken der Spannung in den Wintermonaten zu erkennen. Durch das Erreichen einer Mindestspannung führte dies im Dezember zu mehreren Systemausfällen. Darüber hinaus zeigten sich Mängel durch Verbindungsabbrüche und Systemabstürze bei einigen Prototypen. Hierfür wird die Ursache in der komplexen Betriebssoftware des Systems vermutet.
Das Ziel der Studienarbeit ist die Weiterentwicklung des mobilen Stausensors, ausgehend von der vorhandenen Mikrocontrollerplattform. Um Ausfälle des Systems bei geringer Sonneneinstrahlung zu vermeiden, soll die Leistungsaufnahme des Systems analysiert und gegebenenfalls optimiert werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die energieeffiziente Erzeugung der Versorgungsspannungen und die geringe Verlustleistung der Bauelemente gelegt.
Die Komplexität der Betriebssoftware soll durch den Einsatz eines Betriebssystems verringert werden. Dazu werden im zweiten Schritt verfügbare Betriebssysteme [...]