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Verletzliche Verkehrsteilnehmer sind im Straßenverkehr besonders gefährdet, da sie nicht durch eine Fahrzeugkarosserie geschützt sind. Ein Großteil dieser Gruppe machen hierbei Fußgänger und Fahrradfahrer aus. Die Überwachung des direkten Fahrzeugumfeldes bietet hierbei die Möglichkeit die Anzahl der Unfälle zu reduzieren. Unter anderem können dabei Radarsensoren eingesetzt werden, die anhand der mikro-Doppler-Signatur verletzliche Verkehrsteilnehmer klassifizieren. Zum zeitsparenden Test des Radars kann ein Radarzielsimulator verwendet werden. In dieser Arbeit wird ein Radarzielsimulator vorgestellt, mit dem die charakteristische mikro-Doppler-Signatur von verletzlichen Verkehrsteilnehmern generiert werden kann. Das System arbeitet hierbei bei dem für den Automobilbereich relevanten Frequenzbereich von 77 GHz. Die Ziele können hierbei anhand von Simulationen generiert, oder aus realen Messungen extrahiert werden. Durch die Überlagerung von Einzelzielen lassen sich somit realistische Verkehrsszenarien generieren.

Systeme mit Zeitverzögerung sind dadurch charakterisiert, dass deren zukünftige Entwicklung durch den Zustand zum aktuellen Zeitpunkt nicht eindeutig festgelegt ist. Die Historie des Zustands muss in einem Zeitraum bekannt sein, dessen Länge Totzeit genannt wird und die Gedächtnislänge festlegt. In dieser Arbeit werden fundamentale Effekte untersucht, die sich ergeben, wenn die Totzeit zeitlich variiert wird. Im ersten Teil werden zwei Klassen periodischer Totzeitvariationen eingeführt. Da diese von den dynamischen Eigenschaften einer eindimensionalen iterierten Abbildung abgeleitet werden, die über die Totzeit definiert wird, werden die Klassen entsprechend der zugehörigen Dynamik konservativ oder dissipativ genannt. Systeme mit konservativer Totzeit können in Systeme mit konstanter Totzeit transformiert werden und besitzen gleiche charakteristische Eigenschaften. Dagegen weisen Systeme mit dissipativer Totzeit fundamentale Unterschiede z.B. in der Tangentialraumdynamik auf. Im zweiten Teil werden diese Ergebnisse auf Systeme angewendet, deren Totzeit im Vergleich zur internen Relaxationszeit des Systems groß ist. Es zeigt sich, dass ein durch dissipative Totzeitvariationen induzierter Mechanismus, genannt resonanter Dopplereffekt, unter anderem zu neuen Arten chaotischer Dynamik führt. Diese sind im Vergleich zur bekannten chaotischen Dynamik in Systemen mit konstanter Totzeit sehr niedrig-dimensional. Als Spezialfall wird das so genannte laminare Chaos betrachtet, dessen Zeitreihen durch nahezu konstante Phasen periodischer Dauer gekennzeichnet sind, deren Amplitude chaotisch variiert. Im dritten Teil dieser Arbeit wird auf der Basis experimenteller Daten und durch die Analyse einer nichtlinearen retardierten Langevin-Gleichung gezeigt, dass laminares Chaos robust gegenüber Störungen wie zum Beispiel Rauschen ist und experimentell realisiert werden kann. Es werden Methoden zur Zeitreihenanalyse entwickelt, um laminares Chaos in experimentellen Daten ohne Kenntnis des erzeugenden Systems zu detektieren. Mit diesen Methoden ist selbst dann eine Detektion möglich, wenn das Rauschen so stark ist, dass laminares Chaos mit bloßem Auge nur schwer erkennbar ist.:1. Introduction 2. Dissipative and conservative delays in systems with time-varying delay 3. Laminar Chaos and the resonant Doppler effect 4. Laminar Chaos: a robust phenomenon 5. Summary and concluding remarks A. Appendix In systems with time-delay, the evolution of a system is not uniquely determined by the state at the current time. The history of the state must be known for a time period of finite duration, where the duration is called delay and determines the memory length of the system. In this work, fundamental effects arising from a temporal variation of the time-delay are investigated. In the first part, two classes of periodically time-varying delays are introduced. They are related to a specific dynamics of a one-dimensional iterated map that is defined by the time-varying delay. Referring to the related map dynamics the classes are called conservative or dissipative. Systems with conservative delay can be transformed into systems with constant delay, and thus have the same characteristic properties as constant delay systems. In contrast, there are fundamental differences, for instance, in the tangent space dynamics, between systems with dissipative delay and systems with constant delay. In the second part, these results are applied to systems with a delay that is considered large compared to the internal relaxation time of the system. It is shown that a mechanism induced by dissipative delays leads to new kinds of regular and chaotic dynamics. The dynamics caused by the so-called resonant Doppler effect is fundamentally different from the behavior known from systems with constant delay. For instance, the chaotic attractors in systems with dissipative delay are very low-dimensional compared to typical ones arising in systems with constant delay. An example of this new kind of low-dimensional dynamics is given by the so-called Laminar Chaos. It is characterized by nearly constant laminar phases of periodic duration, where the amplitude varies chaotically. In the third part of this work, it is shown that Laminar Chaos is a robust phenomenon, which survives perturbations such as noise and can be observed experimentally. Therefore experimental data is provided and a nonlinear delayed Langevin equation is analyzed. Using the robust features that characterize Laminar Chaos, methods for time series analysis are developed, which enable us to detect Laminar Chaos without the knowledge of the specific system that has generated the time series. By these methods Laminar Chaos can be detected even for comparably large noise strengths, where the characteristic properties are nearly invisible to the eye.:1. Introduction 2. Dissipative and conservative delays in systems with time-varying delay 3. Laminar Chaos and the resonant Doppler effect 4. Laminar Chaos: a robust phenomenon 5. Summary and concluding remarks A. Appendix

Recent publications show that the potential of using orthogonal frequency division multiplexing waveforms is radar signals. Since the range resolution is proportional to the RF bandwidth, the major obstacle that obstructs the practical use in automotive and other low-cost radars is the requirement to sample the received signal at sampling rates that span the whole RF signal bandwidth requiring ADCs with sampling rates in the order of GHz. This paper presents a method to achieve the high range resolution induced by a large RF bandwidth, but with a much lower baseband bandwidth, consequently requiring a much slower ADC while at the same time delivering a velocity profile for each subcarrier. In addition, the processing scheme induces a range migration compensation, independent of the number of targets. This is achieved with barely increased computational effort. The scheme is verified with simulations and measurements at 77 GHz., acceptedVersion

Subject of this thesis is the efficient material characterization and defects detection by means of the Doppler effect with microwaves. The first main goal of the work is to develop a prototype of a microwave Doppler system for Non-Destructive Testing (NDT) purposes. Therefore it is necessary that the Doppler system satisfies the following requirements: non-expensive, easily integrated into industrial process, allows fast measurements. The Doppler system needs to include software for hardware control, measurements, and fast signal processing. The second main goal of the thesis is to establish and experimentally confirm possible practical applications of the Doppler system. The Doppler system consists of the following parts. The hardware part is designed in a way to ensure fast measurement and easy adjustment to the different radar types. The software part of the system contains tools for: hardware control, data acquisition, signal processing and representing data to the user. In this work firstly a new type of 2D Doppler amplitude imaging was developed and formalized. Such a technique is used to derive information about the measured object from several angles of view. In the thesis special attention was paid to the frequency analysis of the mea- sured signals as a means to improve spatial resolution of the radar. In the context of frequency analysis we present 2D Doppler frequency imaging and compare it with amplitude imaging. In the thesis the spatial resolution ability of CW radars is examined and im- proved. We show that the joint frequency and the amplitude signal processing allows to significantly increase the spatial resolution of the radar. Das Thema dieser Dissertation ist die effiziente Materialcharakterisierung und Fehlerdetektion durch Nutzung des Dopplereffektes mittels Mikrowellen. Das erste Hauptziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Prototyps eines Mikrowellen-Doppler-Systems im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung. Das Doppler-System muss folgenden Voraussetzungen erfüllen: es sollte preisgünstig sein, leicht in industrielle Prozesse integrierbar sein und schnelle Messungen erlauben. Das Doppler-System muss die Software für die Hardware-Kontrolle, den Messablauf und die schnelle Signalverarbeitung beinhalten. Das zweite Hauptziel der Dissertation ist es, mögliche praktische Anwendungsfelder des Doppler-Systems zu identifizieren und experimentell zu bearbeiten. Das Doppler-System besteht aus zwei Teilen. Der Hardware-Teil ist so konstruiert, dass er schnelle Messungen und leichte Anpassungen an verschiedene Sensor- und Radartypen zulässt. Der Software-Teil des Systems beinhaltet Werkzeuge für: Hardware-Kontrolle, Datenerfassung, Signalverarbeitung und Programme, um die Daten für den Benutzer zu präsentieren. In dieser Arbeit wurde zuerst ein neuer Typ der 2D-Doppler-Amplitudenbildgebung entwickelt und formalisiert. Dieser Technik wird dafür benutzt, Informationen über die gemessenen Objekte von verschiedenen Blickpunkten aus zu erhalten. In dieser Doktorarbeit wird der Frequenzanalyse der gemessenen Signale besondere Aufmerksamkeit geschenkt, um die Ortsauflösung des Radars zu verbessern. Im Kontext der Frequenzanalyse wird die 2D-Doppler-Frequenzbildgebung präsentiert und mit der Amplitudenbildgebung vergleichen. In dieser Dissertation werden die räumliche Auflösungsmöglichkeiten von CW-Radaren untersucht und verbessert. Es wird gezeigt, dass es die Frequenz- und Amplitudensignalverarbeitung erlaubt, die Ortsauflösung des Radars erheblich zu erhöhen.

The rotational frequency shift (RFS) has been investigated. The existence of the RFS, previously proposed [Phys. Rev. Lett., 78, 2539 (1997)], has been explicitly demonstrated experimentally for the first time, for different quantum systems and frequency regimes. Suitable laser spectroscopical experiments have been designed, and performed with atomic and molecular quantum systems. The fast rotation-RFS has been verified for atomic lithium. In this experiment, the electric field of a circularly polarized strong laser beam has been employed as the rotating environment. The spectra have been analyzed first using the concept of the dynamic Stark effect, and then using that of the rotational frequency shift. The most interesting intermediate-RFS case has been demonstrated with the aid of the thioformaldehyde molecule which was exposed to a rotating radio frequency electric field. The existence of the strong field-RFS has been shown by reanalyzing an already existing experiment [Phys. Rev. Lett., 58, 2281 (1987)]. Finally, the relation between the strong field-RFS and the Berry phase has been discussed, and the dressed state method, the fictitious magnetic field, and the Sagnac effect have been considered in the light of the rotational frequency shift theory.

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Auswertungen von synchron aufgezeichneten Wellenaufzeichnungen, die im küstennahen Bereich vor der Insel SYLT vorgenommen wurden, haben sowohl im Zeitbereich als auch im Frequenzbereich u.a. auch das Ergebnis einer mit abnehmender Wassertiefe verbundenen Wellenperiodenzunahme gezeigt. Diese im Gegensatz zur üblichen Betrachtung der Wellenverformung stehende Erscheinung wird unter Bezugnahme auf das des DOPPLER-Prinzip und auf die Dispersionsrelation erster Ordnung als sogenannte "Rotverschiebung" erklärt. Zugleich liegt bezüglich der theoretischen Wellentransformation entlang eines "Wellenstrahls" eine anomale Dispersion vor. Frequenzverschiebungen können je nach überlagerter positiv oder negativ beschleunigter Strömungskomponente unterschiedliche Vorzeichen haben., Steadily increasing wave periods in the up-beach direction (turning out from strip chart registrations) as well as a red shift (resulting from frequency domain evaluations) both are in accordance with a theoretical treatment of water wave transformation based on DOPPLER's principle due to superimposed accelerated current movement. As a consequence, with the water depth decreasing the transformation along a wave beam is associated with an anomalous dispersion relationship. Frequency shifts can be positive or negative due to the presence of positive or negative components of accelerated currents.

Steadily increasing wave periods in the up-beach direction (turning out from strip chart registrations) as well as a red shift (resulting from frequency domain evaluations) both are in accordance with a theoretical treatment of water wave transformation based on DOPPLER's principle due to superimposed accelerated current movement. As a consequence, with the water decreasing the transformation along a wave beam is associated with an anomalous dispersion relationship. Frequency shifts can be positive or negative due to the presence of positive or negative components of accelerated currents., Auswertungen von synchron aufgezeichneten Wellenaufzeichnungen, die im küstennahen Bereich vor der Insel SYLT vorgenommen wurden, haben sowohl im Zeitbereich als auch im Frequenzbereich u.a. auch das Ergebnis einer mit abnehmender Wassertiefe verbundenen Wellenperiodenzunahme gezeigt. Diese im Gegensatz zur üblichen Betrachtung der Wellenverformung stehende Erscheinung wird unter Bezugnahme auf das des DOPPLER-Prinzip und auf die Dispersionsrelation erster Ordnung als sogenannte "Rotverschiebung" erklärt. Zugleich liegt bezüglich der theoretischen Wellentransformation entlang eines "Wellenstrahls" eine anomale Dispersion vor. Frequenzverschiebungen können je nach überlagerter positiv oder negativ beschleunigter Strömungskomponente unterschiedliche Vorzeichen haben.

Die Verteilungsfunktionen für die Molekül- und Gitteranregungen werden berechnet, insbesondere wird der Doppler-Effekt bei tiefen Temperaturen erörtert. Mittelwerte und Streuungen der Energieaufnahmen von Molekül und Gitter ergeben sich bei der quantentheoretischen Rechnung nur unwesentlich geändert gegenüber den Werten, die man bei der sehr einfachen klassischen Behandlung des Problems erhält. Anwendungen auf chemischreaktionskinetische Experimente mit radioaktiven Kernen sollen a. a. 0. besprochen werden.