DE102014014892A1 - Radar device for the detection of unmanned, slow and low flying flying objects - Google Patents

Radar device for the detection of unmanned, slow and low flying flying objects Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung (1, 2, 3) zur Detektion von unbemannten, langsam und tief fliegenden Flugobjekten (13) mit mindestens einem Radarsensor (15). Die Detektion von solchen unbemannten, langsam und tieffliegenden Flugobjekten (13) ist dadurch verbessert, dass mindestens ein Radarsensor (15) als Automobilradarsensormodul (16) ausgestaltet ist.The invention relates to a radar device (1, 2, 3) for detecting unmanned, slow-flying and low-flying flying objects (13) with at least one radar sensor (15). The detection of such unmanned, slow and low-flying flying objects (13) is improved in that at least one radar sensor (15) is designed as an automotive radar sensor module (16).

Description

Die Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung zur Detektion von unbemannten, langsam und tief fliegenden Flugobjekten, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.The invention relates to a radar device for detecting unmanned, slow and low-flying flying objects, with the features of the preamble of claim 1.

Im Stand der Technik sind Radarvorrichtungen zur Detektion von Flugobjekten bekannt. In Luft-Nahbereichs-Flugabwehrsystemen werden gattungsbildende Sensoreinheiten als Radarvorrichtungen eingesetzt, wobei die Sensoreinheiten mehrere Radarsensoren, insbesondere einen Suchradar und einen Folgeradar, sowie weitere, elektrooptische Sensoren aufweisen. Die in dem Luft-Nahbereichs-Flugabwehrsystem „Skyshield” eingesetzte Sensoreinheit weist einen X-Band-Radarsensor auf. Diese Sensoreinheiten sind gut geeignet, Flugobjekte auf Entfernungen von mehreren Kilometern bspw. von bis zu 20 Kilometern zu detektieren und zu verfolgen. Die Flugobjekte können dabei einen kleinen Radarrückstreuquerschnitt aufweisen.Radar devices for the detection of flying objects are known in the prior art. In air-near-range air defense systems, generic sensor units are used as radar devices, wherein the sensor units have a plurality of radar sensors, in particular a search radar and a follower radar, as well as further, electro-optical sensors. The sensor unit used in the Skyshield air-near-miss system has an X-band radar sensor. These sensor units are well suited for detecting and tracking flying objects at distances of several kilometers, for example up to 20 kilometers. The flying objects can have a small Radarrückstreuquerschnitt.

Unbemannte, langsam und tief fliegende Flugobjekte werden auch als LSS-Flugobjekte (low, slow, small, d. h. tief fliegend, langsam fliegend und klein) bezeichnet. Solche LSS-Flugobjekte können ferngesteuerte Schwebeplattformen – sogenannte Multicopter – mit mehreren Propellern oder Rotoren sein. Es existieren solche Schwebeplattformen mit beispielsweise vier, sechs, acht oder zwölf Propellern. Weitere LSS-Flugobjekte können ferngesteuerte Helikopter sein. LSS-Flugobjekte lassen sich mit geringer Geschwindigkeit bodennah und entlang von Fassaden oder in der Nähe von Bäumen bewegen. Die rotierenden Propeller können bspw. eine ähnliche Radarsignatur haben, wie bewegte Blätter von Bäumen und dergleichen.Unmanned, slow and low flying flying objects are also referred to as LSS flying objects (low, slow, small, i.e. low-flying, slow-flying and small). Such LSS flying objects can be remote-controlled floating platforms - so-called multicopters - with several propellers or rotors. There are such floating platforms with, for example, four, six, eight or twelve propellers. Other LSS flying objects can be remote-controlled helicopters. LSS flying objects can be moved at low speed near the ground and along facades or near trees. The rotating propellers may, for example, have a similar radar signature, such as moving leaves of trees and the like.

Die eingangs genannte Radarvorrichtungen zur Detektion von Flugobjekten sind nicht optimal zur Detektion von LSS-Flugobjekten ausgebildet. LSS-Flugobjekte können sich einem Ziel nähern, indem die Topographie der Umgebung genutzt wird. Insbesondere wenn solche LSS-Flugobjekte in einer Stadt eingesetzt werden, können die LSS-Flugobjekte bei der Annäherung des Ziels entlang einer Flugbahn gelenkt werden, die sich nah zu Fassaden und Bäumen und dergleichen erstreckt. Mit einer herkömmlichen Sensoreinheit, die in Luft-Nahbereichs-Flugabwehrsystemen eingesetzt wird, lassen sich gut Flugobjekte erkennen, die nicht in Bodenstördaten – dem sogenannten Bodenclutter – verborgen sind. Der mittlere Radarrückstreuquerschnitt der LSS-Flugobjekte ist im X-Band (ca. 8 bis 12 GHz) relativ gering. Aufgrund der Ausdehnung der Clutterzelle kann der mittlere Radarrückstreuquerschnitt des städtischen Bodenclutters im X-Band verhältnismäßig groß sein. Die Detektion von LSS-Flugobjekten aufgrund ihrer spektralen Eigenschaften und der Nähe zu Gebäuden und Bäumen ist hierdurch schwierig, da die LSS-Flugobjekte durch den Bodenclutter maskiert sein könnten.The aforementioned radar devices for the detection of flying objects are not optimally designed for the detection of LSS flying objects. LSS flying objects can approach a target using the topography of the environment. In particular, when such LSS flying objects are deployed in a city, the LSS flying objects may be directed as the target approaches along a trajectory that extends close to facades and trees and the like. With a conventional sensor unit, which is used in air-near-range anti-aircraft systems, can be well recognized flying objects that are not in Bodenstördaten - the so-called Bodenclutter - are hidden. The average radar backscatter cross section of the LSS flying objects is relatively low in the X band (about 8 to 12 GHz). Due to the extension of the clutter cell, the average radar backscatter cross section of the urban soil clutter in X-band can be relatively large. The detection of LSS flying objects due to their spectral properties and the proximity to buildings and trees is thereby difficult, since the LSS flying objects could be masked by the bottom clutter.

Es ist der Einsatz von Radarsensoren in Fahrzeugen bekannt.It is known the use of radar sensors in vehicles.

Beispielsweise ist aus der DE 42 01 806 A1 bekannt, ein Fahrzeug im Heckbereich mit einem Radarsensor auszustatten, so dass mittels des Radarsensors der Abstand zu einem Hindernis während einer Rückwärtsfahrt ermittelbar ist.For example, is from the DE 42 01 806 A1 known to equip a vehicle in the rear area with a radar sensor, so that by means of the radar sensor, the distance to an obstacle during a reverse drive can be determined.

Weiterhin ist bekannt, in Fahrzeugen ein Automobilradarsensormodul zur Abstands- und Geschwindigkeitsmessung in Vorwärtsfahrtrichtung einzusetzen. In 1 ist der aus dem Stand der Technik bekannte Einsatzbereich eines Automobilradarsensormoduls 16 dargestellt. An einem Kraftfahrzeug 17 ist im Frontbereich ein entsprechendes Automobilradarsensormodul 16 angeordnet. Dieses Automobilradarsensormodul 16 dient hierbei dazu, die Relativgeschwindigkeit zu anderen vorausfahrenden Fahrzeugen oder zu entsprechenden Hindernissen (nicht dargestellt) zu ermitteln. Das Automobilradarsensormodul 16 ist dabei derart orientiert, so dass ein Messbereich 18 breit und flach ist, wobei der Azimutwinkel zu vorausfahrenden Fahrzeugen oder Hindernissen ermittelt werden kann. Der Messbereich 18 kann auch als Erfassungsbereich bezeichnet werden. Eine Ellipse 19 verdeutlicht in 1 die Ausdehnung des Messbereiches 18 parallel zur Straße.It is also known to use in vehicles an automotive radar sensor module for distance and speed measurement in the forward direction. In 1 is the use of an automotive radar sensor module known from the prior art 16 shown. On a motor vehicle 17 is in the front area a corresponding automotive radar sensor module 16 arranged. This automotive radar sensor module 16 serves to determine the relative speed to other vehicles ahead or to corresponding obstacles (not shown). The automotive radar sensor module 16 is oriented in this way, so that a measuring range 18 wide and flat, with the azimuth angle to preceding vehicles or obstacles can be determined. The measuring range 18 can also be referred to as the detection area. An ellipse 19 clarified in 1 the extent of the measuring range 18 parallel to the street.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Radarvorrichtung zur Detektion von unbemannten, langsam und tief fliegenden Flugobjekten derart weiterzubilden und auszugestalten, so dass die Detektion von unbemannten, langsam und tief fliegenden Flugobjekten verbessert ist.The invention is therefore the object of the above-mentioned radar device for the detection of unmanned, slow and low-flying flying objects in such a way and to design, so that the detection of unmanned, slow and low-flying flying objects is improved.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Radarvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Mindestens einer der Radarsensoren ist als Automobilradarsensormodul ausgestaltet, wobei solch ein Automobilradarsensormodul auch in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden könnte. Solche Automobilradarsensormodule werden im Stand der Technik genutzt, um die Distanzen und die Relativgeschwindigkeit zu vorausfahrenden Fahrzeugen oder Hindernissen zu messen. Die Verwendung eines Automobilradarsensormoduls zur Detektion von Flugobjekten hat den Vorteil, dass das Automobilradarsensormodul besonders gut zum Einsatz in urbaner Umgebung geeignet ist. Diese Automobilradarsensormodule sind gut geeignet, auch kleinere Flugobjekte von sonstigen Stördaten in urbaner Umgebung zu unterscheiden. Die Radarvorrichtungen können dazu genutzt werden, bodennahe Zonen – beispielsweise Straßenschluchten oder dergleichen – zu überwachen, da die Automobilradarsensormodule dazu ausgelegt sind, wenig Stördaten in urbanen Umgebungen zu produzieren. Ferner sind solche Automobilradarsensormodule robust. Die Automobilradarsensormodule sind kostengünstig zu beschaffen.This object of the invention is now achieved by a radar device with the features of claim 1. At least one of the radar sensors is designed as an automotive radar sensor module, wherein such an automotive radar sensor module could also be used in motor vehicles. Such automotive radar sensor modules are used in the prior art to measure the distances and relative speed to preceding vehicles or obstacles. The use of an automotive radar sensor module for the detection of flying objects has the advantage that the automobile radar sensor module is particularly well suited for use in an urban environment. These automotive radar sensor modules are well suited to distinguish even smaller flying objects from other disturbances in an urban environment. The radar devices can be used to monitor near-ground zones - such as street canyons or the like - as the Automotive radar sensor modules are designed to produce little clutter in urban environments. Furthermore, such automotive radar sensor modules are robust. The automotive radar sensor modules are inexpensive to obtain.

Das Automobilradarsensormodul hat insbesondere eine Reichweite von weniger als 1 Kilometer, insbesondere von weniger als 500 Metern, insbesondere von 200 Metern oder weniger. Es ist denkbar, die Radarvorrichtung zur Detektion und/oder zur Verfolgung von bodennahen Flugobjekten im Abstand bis zu 60 Metern oder von bis zu 200 Metern einzusetzen. In dem Bereich bis 60 Metern kann dabei eine Nahbereichsmessung und in dem Bereich bis 200 Metern kann eine Fernbereichsmessung erfolgen. Das Automobilradarsensormodul misst dabei vorzugsweise gleichzeitig die Relativgeschwindigkeit und das Winkelverhältnis sowie die Distanz zwischen dem Automobilradarsensormodul und dem Flugobjekt.In particular, the automobile radar sensor module has a range of less than 1 kilometer, in particular less than 500 meters, in particular 200 meters or less. It is conceivable to use the radar device for detecting and / or tracking ground-level flying objects at a distance of up to 60 meters or up to 200 meters. In the area up to 60 meters, a short-range measurement can be carried out, and in the range up to 200 meters, a long-range measurement can be carried out. The automobile radar sensor module preferably measures the relative speed and the angular ratio as well as the distance between the automobile radar sensor module and the flying object at the same time.

Mittels des Automobilradarsensormoduls ist insbesondere die Distanz und die Geschwindigkeit des Flugobjekts messbar. Zur Messung der Geschwindigkeit ist der Dopplereffekt ausnutzbar. Das Automobilradarsensormodul ist vorzugsweise als Dauerstrichradar, insbesondere als moduliertes Dauerstrichradar ausgebildet. Das Automobilradarsensormodul ist vorzugsweise mit einem CAN-Bus (Controller Area Network) als Schnittstelle zur Datenübertragung ausgestattet. Das Automobilradarsensormodul kann ein Radar-Betriebsfrequenzband zwischen 76 und 81 GHz, insbesondere zwischen 76 und 77 GHz aufweisen. Das Automobilradarsensormodul ist mit einer Gleichspannung betreibbar, beispielsweise mit einer Gleichspannung von 12 Volt, 24 Volt oder 48 Volt.By means of the automobile radar sensor module, in particular the distance and the speed of the flying object can be measured. To measure the speed of the Doppler effect is exploitable. The automotive radar sensor module is preferably designed as a continuous wave radar, in particular as a modulated continuous wave radar. The automotive radar sensor module is preferably equipped with a CAN bus (Controller Area Network) as an interface for data transmission. The automotive radar sensor module may have a radar operating frequency band between 76 and 81 GHz, in particular between 76 and 77 GHz. The automotive radar sensor module is operable with a DC voltage, for example with a DC voltage of 12 volts, 24 volts or 48 volts.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Abmessungen eines solchen Automobilradarsensormoduls klein sind und das Automobilradarsensormodul leicht ist. Hierdurch kann auch die Radarvorrichtung kompaktbauend und/oder leichtbauend ausgestaltet sein. Das Automobilradarsensormodul kann beispielsweise eine Länge von weniger als 20 cm aufweisen. Das Gewicht des Automobilradarsensormoduls kann unterhalb von 1 kg, insbesondere unterhalb von 0,5 kg liegen.Another advantage is that the dimensions of such an automotive radar sensor module are small and the automobile radar sensor module is lightweight. As a result, the radar device can be made compact and / or lightweight. The automotive radar sensor module may, for example, have a length of less than 20 cm. The weight of the automobile radar sensor module may be below 1 kg, in particular below 0.5 kg.

In bevorzugter Ausgestaltung ist das Automobilradarsensormodul drehbar angeordnet. Hierdurch ist der Überwachungsbereich der Radarvorrichtung nicht auf den aktuellen Messbereich des Automobilradarsensormoduls beschränkt. Durch Drehen des Automobilradarsensormoduls und damit des Messbereichs ist der Überwachungsbereich vergrößerbar. Ferner kann die Radarvorrichtung hierdurch auch zur Verfolgung von Flugobjekten eingesetzt werden. Insbesondere ist das Automobilradarsensormodul relativ zu einer Hochachse drehbar angeordnet. Die Radarvorrichtung weist insbesondere eine Halterung auf, wobei die Halterung mindestens ein Automobilradarsensormodul trägt. Die Halterung trägt vorzugsweise mehrere Automobilradarsensormodule. Die Halterung kann durch ein Gehäuse gebildet sein. Die Halterung ist drehbar angeordnet. Die Halterung kann mit einem drehbar gelagerten Drehteller verbunden sein. Durch Drehen des Drehtellers überstreicht der Messbereich des Automobilradarsensormoduls bzw. überstreichen die unterschiedlichen Messbereiche der Automobilradarsensormodule nun die Umgebung je nach Drehstellung des Drehtellers. Durch die Rotation des Automobilradarsensormoduls ist es insbesondere möglich, ein 360°-Azimutspektrum abzusuchen.In a preferred embodiment, the automobile radar sensor module is rotatably arranged. As a result, the monitoring range of the radar device is not limited to the current measuring range of the automobile radar sensor module. By turning the Kraftfahrzeugradarsensormoduls and thus the measuring range of the surveillance area is increased. Furthermore, the radar device can thereby also be used for tracking of flying objects. In particular, the automotive radar sensor module is rotatably arranged relative to a vertical axis. The radar device in particular has a holder, wherein the holder carries at least one automobile radar sensor module. The bracket preferably carries a plurality of automotive radar sensor modules. The holder may be formed by a housing. The holder is rotatably arranged. The holder may be connected to a rotatably mounted turntable. By rotating the turntable, the measuring range of the automobile radar sensor module passes over or sweeps the different measuring ranges of the automobile radar sensor modules now the environment depending on the rotational position of the turntable. The rotation of the automobile radar sensor module makes it possible, in particular, to scan a 360 ° azimuthal spectrum.

Im Vergleich zum Einsatz eines solchen Automobilradarsensormoduls in Kraftfahrzeugen ist hier das Automobilradarsensormodul jeweils um insbesondere 90° Grad gedreht an der Halterung angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Auflösung der Radarvorrichtung bezüglich des Azimutwinkels entsprechend groß ist. Das Automobilradarsensormodul erfasst einen Messbereich mit einem Elevationserfassungswinkel und mit einem Azimuterfassungswinkel. Der Elevationserfassungswinkel des Messbereiches ist vorzugsweise größer als der Azimuterfassungswinkel des Messbereiches. Der Elevationserfassungswinkel kann bspw. mehr als 15° betragen, insbesondere mehr als 30°, vorzugsweise mehr als 45° betragen. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Elevationserfassungswinkel im Nahbereich – d. h. bis bspw. 60 m – 56° und im Fernbereich – d. h. bis bspw. 200 m – 19° betragen. Der Azimuterfassungswinkel des Messbereiches kann insbesondere weniger als 15° insbesondere weniger als 10°, vorzugsweise weniger als 5° betragen. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Azimuterfassungswinkel 4,3° betragen.Compared to the use of such a Kraftfahrzeugradarsensormoduls in motor vehicles, the automotive radar sensor module is here in each case by 90 ° in particular rotated arranged on the holder. This has the advantage that the resolution of the radar device with respect to the azimuth angle is correspondingly large. The automotive radar sensor module detects a measurement range having an elevation detection angle and an azimuth detection angle. The elevation detection angle of the measurement area is preferably greater than the azimuth detection angle of the measurement area. The elevation detection angle may be, for example, more than 15 °, in particular more than 30 °, preferably more than 45 °. In a preferred embodiment, the elevation detection angle in the near range - d. H. up to, for example, 60 m - 56 ° and in the distance - d. H. until, for example, 200 m - 19 °. The azimuth detection angle of the measuring range may in particular be less than 15 °, in particular less than 10 °, preferably less than 5 °. In a preferred embodiment, the azimuth detection angle may be 4.3 °.

Es ist denkbar, dass jede Radarvorrichtung mehrere Automobilradarsensormodule aufweist. In einer Ausgestaltung kann ein erstes Automobilradarsensormodul weiter nach oben ausgerichtet sein als ein zweites Automobilradarsensormodul, wobei das erste Automobilradarsensormodul einen oberen Elevationsbereich und das zweite Automobilradarsensormodul einen unteren Elevationsbereich erfasst. Es ist vorteilhaft, wenn die Automobilradarsensormodule jeweils in unterschiedlichen Azimutrichtungen und/oder in unterschiedlichen Elevationswinkeln an der Halterung angeordnet sind, um eine höhere Aktualisierungsrate pro Umdrehung zu erreichen und/oder um einen größeren Elevationsbereich abzudecken. Die Halterung kann beispielsweise als Säule ausgestaltet sein, wobei jede Säulenseite mindestens ein Fenster für jeweils mindestens eines der Automobilradarsensormodule aufweist. Wenn die Säule nun eine rechteckige, insbesondere quadratische Grundfläche und entsprechend vier Säulenseiten aufweist, kann nun jeder Säulenseite mindestens ein Automobilradarsensormodul zugeordnet sein.It is conceivable that each radar device has a plurality of automotive radar sensor modules. In one embodiment, a first automotive radar sensor module may be oriented further upward than a second automotive radar sensor module, wherein the first automotive radar sensor module detects an upper elevation region and the second automotive radar sensor module detects a lower elevation region. It is advantageous if the automobile radar sensor modules are respectively arranged in different azimuth directions and / or in different elevation angles on the mount in order to achieve a higher update rate per revolution and / or to cover a larger elevation range. The holder may for example be designed as a pillar, wherein each column side has at least one window for at least one of the Kraftfahrzeugradarsensormodule. If the pillar is now a rectangular, in particular has square base and corresponding four columns sides, each column page can now be assigned at least one automotive radar sensor module.

Die Radarvorrichtung weist vorzugsweise mindestens eine Schnittstelle zur Datenübertragung an eine Zentrale auf. Die Radarvorrichtung weist insbesondere mindestens ein Übertragungsmodul auf, welche die Radardaten mit der Drehposition des Drehtellers an die Zentrale weiterleitet. Das Übertragungsmodul stellt insbesondere eine Funkschnittstelle bereit. Das Übertragungsmodul kann bspw. ein ISM-Modul, ein GSM-Modul, ein UMTS-Modul oder ein LTE-Modul aufweisen. Das Übertragungsmodul kann innerhalb der Säule oder an der Säule angeordnet sein. Das Übertragungsmodul erhält über die CAN-Schnittstellen die Radardaten und von einem Antrieb oder einem Sensor die Drehposition. Die Drehposition und die zugehörigen Radardaten werden mittels des Übertragungsmoduls an eine Zentrale weitergeleitet, wobei in der Zentrale die Daten der Radarvorrichtungen ausgewertet werden.The radar device preferably has at least one interface for data transmission to a control center. In particular, the radar device has at least one transmission module, which forwards the radar data with the rotational position of the turntable to the central station. The transmission module in particular provides a radio interface. The transmission module may have, for example, an ISM module, a GSM module, a UMTS module or an LTE module. The transmission module can be arranged inside the column or on the column. The transmission module receives the radar data via the CAN interfaces and the rotational position from a drive or a sensor. The rotational position and the associated radar data are forwarded by means of the transmission module to a central office, wherein the data of the radar devices are evaluated in the center.

Es ist nun möglich, mit mehreren solchen Radarvorrichtungen eine besonders vorteilhafte Radaranordnung aufzubauen. Die Radaranordnung weist mindestens eine Radarvorrichtung auf, die insbesondere eine untere, bodennahe Zone überwacht. Es sind vorzugsweise mehrere Radarvorrichtungen beabstandet zueinander angeordnet, wobei die Radarvorrichtungen unterschiedliche Überwachungsbereiche erfassen, wobei die unterschiedlichen Überwachungsbereiche sich vorzugsweise überschneiden. Die Radarvorrichtungen können dabei erhöht auf Gebäuden angeordnet sein, um Straßenschluchten od. dgl. gut überwachen zu können. Die sich überschneidenden Überwachungsbereiche bilden einen Überwachungsring um ein zu schützendes Objekt. Das zu schützende Objekt kann bspw. ein Gebäude, eine Sportstätte oder dergleichen sein. Um einen solchen Überwachungsring zu bilden, werden nun die entsprechenden Radarvorrichtungen beabstandet zueinander angeordnet, so dass die Überwachungsbereiche der einzelnen Radarvorrichtungen sich überschneiden und so insgesamt den Überwachungsring bilden.It is now possible to construct a particularly advantageous radar arrangement with several such radar devices. The radar arrangement has at least one radar device, which monitors in particular a lower, ground-level zone. Preferably, a plurality of radar devices are arranged at a distance from one another, wherein the radar devices detect different monitoring areas, wherein the different monitoring areas preferably overlap. The radar devices can be arranged elevated on buildings to od street canyons. The like. To monitor well. The overlapping surveillance areas form a surveillance ring around an object to be protected. The object to be protected may, for example, be a building, a sports facility or the like. In order to form such a monitoring ring, the corresponding radar devices are now arranged at a distance from each other, so that the monitoring areas of the individual radar devices overlap, thus forming the monitoring ring as a whole.

Die Radaranordnung weist vorzugsweise mindestens eine Sensoreinheit eines Luft-Nahbereichs-Flugabwehrsystem auf, wobei die Sensoreinheit mindestens einen Radarsensor zur Überwachung einer oberen Zone aufweist. Die Sensoreinheit überwacht eine obere Zone oberhalb der Häuser, Gebäude oder Bäume in einer urbanen Umgebung. Die Sensoreinheit kann dazu erhöht angeordnet sein. Beispielsweise ist die Sensoreinheit auf einem Hausdach angeordnet. Die Sensoreinheit ist gut geeignet, um höher fliegende Flugobjekte ebenfalls gut erfassen zu können. Es ist vorzugsweise eine Sensoreinheit des Luft-Nahbereichs-Flugabwehrsystems „Skyshield” mit einem X-Band-Radarsensor vorgesehen. Die Radaranordnung ist besonders vorteilhaft, da hier in der unteren, bodennahen, clutterreichen Zone die entsprechenden Radarvorrichtungen mit Automobilradarsensoren verwendet werden, um langsam und tief fliegende, unbemannte Flugobjekte detektieren zu können.The radar arrangement preferably has at least one sensor unit of an air-near-range air defense system, wherein the sensor unit has at least one radar sensor for monitoring an upper zone. The sensor unit monitors an upper zone above the houses, buildings or trees in an urban environment. The sensor unit can be arranged to be elevated. For example, the sensor unit is arranged on a house roof. The sensor unit is well suited for detecting high flying flying objects as well. Preferably, a sensor unit of the air near-range anti-aircraft system "Skyshield" is provided with an X-band radar sensor. The radar arrangement is particularly advantageous since the corresponding radar devices with automotive radar sensors are used here in the lower, ground-level, clutter-rich zone in order to be able to detect slow-moving, low-flying, unmanned aerial objects.

Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.The aforementioned disadvantages are therefore avoided and corresponding advantages are achieved.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Radarvorrichtung und die erfindungsgemäße Radaranordnung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden unterschiedliche Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Radarvorrichtung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert.There are now a variety of ways to design the radar device according to the invention and the inventive radar arrangement in an advantageous manner and further. For this purpose, reference may first be made to the claims subordinate to claim 1. In the following, different embodiments of the radar device according to the invention are explained in more detail with reference to the drawing and the associated description.

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

1 in einer schematischen Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einem Automobilradarsensormodul, 1 in a schematic representation of a motor vehicle with an automotive radar sensor module,

2 in einer schematischen Darstellung eine urbane Umgebung mit einer Sensoreinheit und mit einem langsam und tief fliegenden, unbemannten Flugobjekt, 2 in a schematic representation of an urban environment with a sensor unit and with a slow and low-flying, unmanned flying object,

3 in einer schematischen Darstellung die urbane Umgebung mit der Sensoreinheit und dem Flugobjekt, wobei nun zusätzlich eine erfindungsgemäße Radarvorrichtung vorgesehen ist, 3 2 shows a schematic representation of the urban environment with the sensor unit and the flying object, wherein now additionally a radar device according to the invention is provided,

4 in schematischer, perspektivischer Darstellung eine erste Ausgestaltung der Radarvorrichtung, 4 in a schematic perspective view of a first embodiment of the radar device,

5 in einer schematischen Draufsicht die erste Ausgestaltung der Radarvorrichtung, 5 in a schematic plan view of the first embodiment of the radar device,

6 in einer schematischen Draufsicht eine zweite Ausgestaltung der Radarvorrichtung, und 6 in a schematic plan view of a second embodiment of the radar device, and

7 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung eine dritte Ausgestaltung der Radarvorrichtung. 7 in a schematic perspective view of a third embodiment of the radar device.

Bevor auf die Radarvorrichtungen 1, 2, 3 näher anhand der 4 bis 7 eingegangen werden darf, wird nun zunächst das bevorzugte Einsatzgebiet der Radarvorrichtungen 1, 2, 3 anhand der 2 und 3 näher erläutert.Before on the radar devices 1 . 2 . 3 closer to the 4 to 7 may be entered, is now first the preferred application of radar devices 1 . 2 . 3 based on 2 and 3 explained in more detail.

In 2 und 3 ist eine urbane Umgebung mit mehreren Gebäuden 4, 5, 6 dargestellt. Zwischen den beiden Gebäuden 5 und 6 stehen Bäume 7. Auf dem Dach des Gebäudes 4 ist nun eine Sensoreinheit 8 installiert bzw. erhöht angeordnet. Die Sensoreinheit 8 umfasst einen Radarsensor 9. Die Sensoreinheit 8 weist vzw. neben dem Radarsensor 9 noch weitere elektrooptische Sensoren und/oder noch weitere Radarsensoren auf (nicht dargestellt). Mit der Sensoreinheit 8 kann ein Luftlagebild erstellt werden, wobei insbesondere im Bereich von 360° Grad und bis auf eine maximale Entfernung von bspw. 20 km Flugobjekte sichtbar gemacht werden können. Solche Sensoreinheiten 8 sind gut geeignet, in einer oberen Zone 10 Flugobjekte zu detektieren und zu verfolgen.In 2 and 3 is an urban environment with several buildings 4 . 5 . 6 shown. Between the two buildings 5 and 6 stand trees 7 , On the roof of the building 4 is now a sensor unit 8th installed or raised arranged. The sensor unit 8th includes a radar sensor 9 , The sensor unit 8th has vzw. next to the radar sensor 9 still further electro-optical sensors and / or even other radar sensors (not shown). With the sensor unit 8th If necessary, an air-raid image can be created, whereby in particular in the range of 360 ° and up to a maximum distance of, for example, 20 km flying objects can be made visible. Such sensor units 8th are well suited in an upper zone 10 Detecting and tracking flying objects.

In 2 ist hier eine Grenzlinie 11 schematisch angedeutet. Unterhalb der Grenzlinie 11 liegt eine untere, bodennahe Zone 12, wobei in dieser unteren Zone 12 sich die entsprechenden Gebäude 4, 5, 6, die Bäume 7 und dergleichen befinden. Diese untere Zone 12 ist mit der Sensoreinheit 8 und dem Radarsensor 9 nicht optimal überwachbar, da eine Vielzahl von Radarstörsignalen auftreten können. Die untere Zone 12 kann daher auch als Bodenclutterzone bezeichnet werden. Die untere Zone 12 kann sich insbesondere bis zu den Giebeln bzw. Dächern der Gebäude 4, 5, 6 erstrecken.In 2 here is a borderline 11 indicated schematically. Below the borderline 11 is a lower, near-ground zone 12 , being in this lower zone 12 the corresponding buildings 4 . 5 . 6 , the trees 7 and the like. This lower zone 12 is with the sensor unit 8th and the radar sensor 9 not optimally monitored, since a variety of radar noise can occur. The lower zone 12 can therefore also be referred to as Bodenclutterzone. The lower zone 12 especially to the gables or roofs of buildings 4 . 5 . 6 extend.

In 2 und 3 ist nun dargestellt, dass ein ferngesteuertes, kleines und langsames, unbemanntes Flugobjekt 13 tief fliegend entlang eines Flugweges 14 bewegt wird. Das Flugobjekt 13 ist mittels der Sensoreinheit 8 schwer zu detektieren und zu verfolgen, da das Flugobjekt 13 nahe entlang der Fassade des Gebäudes 6 und nahe der Bäume 7 bewegt wird.In 2 and 3 is now shown that a remote-controlled, small and slow, unmanned aerial object 13 flying low along a flight path 14 is moved. The flying object 13 is by means of the sensor unit 8th difficult to detect and track because the flying object 13 close along the facade of the building 6 and near the trees 7 is moved.

Um nun die Detektion zu verbessern, sind zusätzlich mehrere Radarvorrichtungen 1, 2, 3 (vgl. 3 bis 7) vorgesehen. Jede der Radarvorrichtungen 1, 2, 3 weist mindestens einen Radarsensor 15 auf.In order to improve the detection, in addition, several radar devices 1 . 2 . 3 (see. 3 to 7 ) intended. Each of the radar devices 1 . 2 . 3 has at least one radar sensor 15 on.

Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass mindestens ein Radarsensor 15 als Automobilradarsensormodul 16 ausgestaltet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Detektion von entsprechenden langsamen Flugobjekten 13 insbesondere in der bodennahen unteren Zone 12 verbessert ist. Vorzugsweise sind alle Radarsensoren 15 als Automobilradarsensormodule 16 ausgebildet. Diese Automobilradarsensormodule 16 sind gut geeignet, auch kleinere Flugobjekte 13 von Stördaten in urbaner Umgebung zu unterscheiden. Ferner sind solche Automobilradarsensormodule 16 robust und kostengünstig.The aforementioned disadvantages are now avoided by at least one radar sensor 15 as an automotive radar sensor module 16 is designed. This has the advantage that the detection of corresponding slow flying objects 13 especially in the ground-level lower zone 12 is improved. Preferably, all radar sensors 15 as automobile radar sensor modules 16 educated. These automotive radar sensor modules 16 are well suited, even smaller flying objects 13 to differentiate from disturbances in an urban environment. Further, such automotive radar sensor modules are 16 robust and cost-effective.

Bei den in 3 bis 7 dargestellten Radarvorrichtungen 1 zur Detektion der entsprechenden Flugobjekte 13 ist nun das Automobilradarsensormodul 16 im Vergleich zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen (vgl. 1 und zugehörige Beschreibung) um 90° Grad gedreht angeordnet, so dass der Messbereich 20 in der Vertikalen größer ist als in der Horizontalen.At the in 3 to 7 illustrated radar devices 1 for the detection of the corresponding flying objects 13 is now the automobile radar sensor module 16 in comparison with use in motor vehicles (cf. 1 and related description) arranged rotated by 90 ° degrees, so that the measuring range 20 is larger in the vertical than in the horizontal.

Die Radarvorrichtungen 1, 2, 3 weisen jeweils eine Halterung 21 auf, die zur Befestigung bzw. Anordnung für der Automobilradarsensormodule 16 dienen. Die Halterung 21 ist mit einem Drehteller 22 fest verbunden. Hierdurch sind die entsprechenden Automobilradarsensormodule 16 funktional wirksam drehbar angeordnet. Der Drehteller 22 kann auf einem entsprechenden Fuß drehbar gelagert sein. Der Drehteller 22 ist vzw. mittels eines nicht dargestellten Antriebs antreibbar. Hierbei wird die Drehstellung des Drehtellers 22 erfasst. Mittels des Automobilradarsensormoduls 16 kann nun der entsprechende Messbereich 20 durch Drehung des Drehtellers 22 gedreht werden, um die untere Zone 12 nach entsprechenden Flugobjekten 13 abzusuchen. Sobald ein Flugobjekt 13 von dem Automobilradarsensormodul 16 detektiert worden ist, kann der Drehteller 22 derart angesteuert werden, so dass der Messbereich 20 dem Flugobjekt 13 folgt. Die Drehbewegung 24 des Drehtellers 22 ist durch einen Pfeil jeweils angedeutet. Die Drehbewegung 24 kann dabei entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgen.The radar devices 1 . 2 . 3 each have a holder 21 on, for mounting or arrangement for the automotive radar sensor modules 16 serve. The holder 21 is with a turntable 22 firmly connected. As a result, the corresponding automotive radar sensor modules 16 functionally effective rotatably arranged. The turntable 22 can be rotatably mounted on a corresponding foot. The turntable 22 is vzw. drivable by means of a drive, not shown. Here, the rotational position of the turntable 22 detected. By means of the automobile radar sensor module 16 can now the corresponding measuring range 20 by turning the turntable 22 be turned to the lower zone 12 for corresponding flying objects 13 scan. Once a flying object 13 from the automobile radar sensor module 16 has been detected, the turntable can 22 be controlled so that the measuring range 20 the flying object 13 follows. The rotational movement 24 of the turntable 22 is indicated by an arrow in each case. The rotational movement 24 can be done either clockwise or counterclockwise.

Die Radarvorrichtungen 1, 2, 3 weisen jeweils insbesondere ein Übertragungsmodul 23 auf. Mittels des Übertragungsmoduls 23 sind die Radardaten und/oder die Drehposition des Drehtellers 22 an eine Zentrale weiterleitbar. Das Übertragungsmodul 23 überträgt die entsprechenden Daten insbesondere mittels Funk bzw. stellt eine Funkverbindung bereit.The radar devices 1 . 2 . 3 each have in particular a transmission module 23 on. By means of the transmission module 23 are the radar data and / or the rotational position of the turntable 22 forwarded to a central office. The transmission module 23 transmits the corresponding data in particular by means of radio or provides a radio connection.

Das Übertragungsmodul 23 kann ein GSM-Modul, ein ISM-Modul, ein UMTS-Modul und/oder ein LTE-Modul aufweisen (nicht dargestellt). In alternativer Ausgestaltung ist es denkbar, dass das Übertragungsmodul 23 die entsprechenden Daten drahtgebunden an die Zentrale weiterleitet.The transmission module 23 may comprise a GSM module, an ISM module, a UMTS module and / or an LTE module (not shown). In an alternative embodiment, it is conceivable that the transmission module 23 transmits the corresponding data by cable to the central office.

In der in 4 und 5 dargestellten Ausgestaltung weist die Radarvorrichtung 1 genau ein Automobilradarsensormodul 16 auf. Um die Aktualisierungsrate zu erhöhen, ist es denkbar, dass mehrere Automobilradarsensormodule 16 vorgesehen sind, die an der Halterung 21 angeordnet und in unterschiedliche Azimutrichtungen weisen, wie es bspw. in 6 angedeutet ist. Hier sind vier Automobilradarsensormodule 16 in vier Azimutrichtungen (nicht näher bezeichnet) gerichtet. Diese Azimutrichtungen sind insbesondere jeweils um 90° Grad zueinander beabstandet. Es ist jedoch denkbar, eine andere Anzahl von Automobilradarsensormodulen 16 unterschiedlichen Azimutrichtungen zuzuweisen. Beispielsweise können zwei, drei, fünf oder mehr Azimutbereiche durch entsprechende Automobilradarsensormodule 16 abgedeckt sein. Hierdurch ist die Aktualisierungsrate pro Umdrehung erhöht.In the in 4 and 5 illustrated embodiment, the radar device 1 exactly one automobile radar sensor module 16 on. To increase the update rate, it is conceivable that multiple automotive radar sensor modules 16 are provided on the bracket 21 arranged and pointing in different azimuth directions, as it is, for example. In 6 is indicated. Here are four automotive radar sensor modules 16 directed in four azimuth directions (unspecified). These azimuth directions are in particular spaced apart by 90 ° in each case. However, it is conceivable to use a different number of automotive radar sensor modules 16 assign different azimuth directions. For example, two, three, five or more Azimutbereiche by appropriate automotive radar sensor modules 16 be covered. This increases the refresh rate per revolution.

In der in 7 dargestellten Ausgestaltung ist der Überwachungsbereich in der Vertikalen durch unterschiedliche ausgerichtete Automobilradarsensoren 16 vergrößert. Es ist ein erstes Automobilradarsensormodul 16 für einen oberen Elevationsbereich 25 und ein zweites Automobilradarsensormodul 16 für einen unteren Elevationsbereich 26 vorgesehen. Es ist denkbar, hierbei zusätzlich weitere Automobilradarsensormodule 16 entsprechend anzuordnen, die in andere Azimutrichtungen an der Halterung 21 gerichtet sind, wie es in 6 dargestellt ist.In the in 7 In the embodiment shown, the surveillance area is in the vertical direction through different aligned automotive radar sensors 16 increased. It is a first automotive radar sensor module 16 for an upper elevation area 25 and a second automotive radar sensor module 16 for a lower elevation area 26 intended. It is conceivable, in addition, further automotive radar sensor modules 16 arrange accordingly, in other azimuth directions on the bracket 21 are directed, as is in 6 is shown.

Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.The aforementioned disadvantages are therefore avoided and corresponding advantages are achieved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Radarvorrichtungradar device
22
Radarvorrichtungradar device
33
Radarvorrichtungradar device
44
Gebäudebuilding
55
Gebäudebuilding
66
Gebäudebuilding
77
Baumtree
88th
Sensoreinheitsensor unit
99
Radarsensorradar sensor
1010
obere Zoneupper zone
1111
Grenzlinieboundary line
1212
untere Zonelower zone
1313
Flugobjektflying object
1414
Flugwegflight path
1515
Radarsensorradar sensor
1616
AutomobilradarsensormodulAutomotive radar sensor module
1717
Kraftfahrzeugmotor vehicle
1818
Messbereichmeasuring range
1919
Ellipseellipse
2020
Messbereichmeasuring range
2121
Halterungbracket
2222
Drehtellerturntable
2323
Übertragungsmodultransmission module
2424
Drehbewegungrotary motion
2525
oberer Elevationsbereichupper elevation area
2626
unterer Elevationsbereichlower elevation area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4201806 A1 [0006] DE 4201806 A1 [0006]

Claims (13)

Radarvorrichtung (1, 2, 3) zur Detektion von unbemannten, langsam und tief fliegenden Flugobjekten (13), mit mindestens einem Radarsensor (15), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Radarsensor (15) als Automobilradarsensormodul (16) ausgestaltet ist.Radar device ( 1 . 2 . 3 ) for the detection of unmanned, slow and low-flying flying objects ( 13 ), with at least one radar sensor ( 15 ), characterized in that at least one radar sensor ( 15 ) as automobile radar sensor module ( 16 ) is configured. Radarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Automobilradarsensormodul (16) derart ausgerichtet ist, dass ein Messbereich (20) des Automobilradarsensormoduls (16) einen Azimuterfassungswinkel und einen Elevationserfassungswinkel aufweist, wobei der Elevationserfassungswinkel größer ist als der Azimuterfassungswinkel.Radar device according to claim 1, characterized in that the automobile radar sensor module ( 16 ) is oriented such that a measuring range ( 20 ) of the automotive radar sensor module ( 16 ) has an azimuth detection angle and an elevation detection angle, wherein the elevation detection angle is greater than the azimuth detection angle. Radarvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Automobilradarsensormodul (16) an einer Halterung (21) angeordnet ist, wobei die Halterung (21) funktional wirksam drehbar gelagert ist.Radar device according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one automobile radar sensor module ( 16 ) on a holder ( 21 ) is arranged, wherein the holder ( 21 ) is functionally effective rotatably mounted. Radarvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (21) mit einem Drehteller (22) fest verbunden ist, wobei der Drehteller (22) drehbar gelagert ist, wobei der Drehteller (22) mittels eines Antriebs antreibbar ist.Radar device according to the preceding claim, characterized in that the holder ( 21 ) with a turntable ( 22 ), wherein the turntable ( 22 ) is rotatably mounted, wherein the turntable ( 22 ) is drivable by means of a drive. Radarvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Automobilradarsensormodule (16) an der Halterung (21) in unterschiedlichen Azimutrichtungen ausgerichtet sind.Radar device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of automotive radar sensor modules ( 16 ) on the bracket ( 21 ) are aligned in different azimuth directions. Radarvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines erstes Automobilradarsensormodul (16) zur Erfassung eines oberen Elevationsbereiches (25) und ein zweites Automobilradarsensormodul (16) zur Erfassung eines unteren Elevationsbereiches (26) vorgesehen ist.Radar device according to one of the preceding claims, characterized in that a first automobile radar sensor module ( 16 ) for detecting an upper elevation area ( 25 ) and a second automobile radar sensor module ( 16 ) for detecting a lower elevation range ( 26 ) is provided. Radarvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (21) als Säule ausgestaltet ist, wobei an unterschiedlichen Säulenseiten mindestens ein Fenster für jeweils mindestens ein Automobilradarsensormodul (16) vorgesehen ist, wobei diesen Säulenseite mindestens ein Automobilradarsensormodul (16) zugeordnet ist.Radar device according to one of the preceding claims 3 to 6, characterized in that the holder ( 21 ) is designed as a column, wherein at different column sides at least one window for at least one automobile radar sensor module ( 16 ) is provided, said column side at least one automotive radar sensor module ( 16 ) assigned. Radarvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übertragungsmodul (23) zur Übertragung von Radardaten des mindestens einen Automobilradarsensormoduls (16) und/oder einer Drehposition zu einer Zentrale vorgesehen ist.Radar device according to one of the preceding claims, characterized in that a transmission module ( 23 ) for transmitting radar data of the at least one automobile radar sensor module ( 16 ) and / or a rotational position is provided to a central office. Radarvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmodul (23) eine Funkverbindung bereitstellt.Radar device according to the preceding claim, characterized in that the transmission module ( 23 ) provides a radio connection. Radaranordnung, gekennzeichnet durch mindestens eine Radarvorrichtungen (1, 2, 3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Radarvorrichtung (1, 2, 3) einen Überwachungsbereich in einer bodennahen, unteren Zone (12) überwacht.Radar arrangement, characterized by at least one radar device ( 1 . 2 . 3 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least one radar device ( 1 . 2 . 3 ) a monitoring area in a ground-level, lower zone ( 12 ) supervised. Radaranordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Radarvorrichtungen (1, 2, 3) beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei die Radarvorrichtungen (1, 2, 3) unterschiedliche Überwachungsbereiche erfassen, wobei die unterschiedlichen Überwachungsbereiche sich überschneiden.Radar arrangement according to the preceding claim, characterized in that a plurality of radar devices ( 1 . 2 . 3 ) are arranged at a distance from each other, wherein the radar devices ( 1 . 2 . 3 ) capture different monitoring areas, with the different monitoring areas overlapping. Radaranordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die sich überschneidenden Überwachungsbereiche einen Überwachungsring um ein zu schützendes Objekt bilden.Radar arrangement according to the preceding claim, characterized in that the overlapping monitoring areas form a monitoring ring around an object to be protected. Radaranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinheit (8) eines Luft-Nahbereichs-Flugabwehrsystem vorgesehen ist, wobei die Sensoreinheit mindestens einen Radarsensor (9) zur Überwachung einer oberen Zone (10) vorgesehen ist, wobei die obere Zone (10) sich oberhalb der unteren Zone (12) befindet.Radar arrangement according to one of the preceding claims 10 to 12, characterized in that a sensor unit ( 8th ) an air-near-range air defense system is provided, wherein the sensor unit comprises at least one radar sensor ( 9 ) for monitoring an upper zone ( 10 ), the upper zone ( 10 ) above the lower zone ( 12 ) is located.
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