DE102019201374A1 - Method for operating several FMCW radar sensors in a radar network or multistatic radar, and a radar sensor designed for this - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Betrieb mehrerer Radarsensoren in einem Radarnetzwerk wird den ausgesendeten FMCW-Radarsignalen jeweils ein CW-Signal vorangestellt, das binär codierte Information über Sendeparameter des sendenden Radarsensors und/oder weitere Informationen enthält. Jeder Radarsensor empfängt in einer bevorzugten Ausgestaltung entsprechende CW-Signale mit Informationen über Sendeparameter anderer Radarsensoren des Radarnetzwerks, verarbeitet die Informationen und passt seine eigene Sendeparameter bei Erkennung einer Übereinstimmung so an, dass sie nicht mehr mit den Sendeparametern der anderen Radarsensoren übereinstimmen. Das Verfahren ermöglicht einen störungsfreien Betrieb mehrerer Radarsensoren in einem Radarnetzwerk und lässt sich auch bei einem multistatischen Radar einsetzen.

Figure DE102019201374A1_0000
In a method for operating a plurality of radar sensors in a radar network, the transmitted FMCW radar signals are preceded in each case by a CW signal which contains binary-coded information about transmission parameters of the transmitting radar sensor and / or further information. In a preferred embodiment, each radar sensor receives corresponding CW signals with information about transmission parameters of other radar sensors of the radar network, processes the information and adjusts its own transmission parameters upon detection of a match in such a way that they no longer match the transmission parameters of the other radar sensors. The method enables trouble-free operation of several radar sensors in a radar network and can also be used with a multistatic radar.
Figure DE102019201374A1_0000

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical application area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb mehrerer Radarsensoren in einem Radarnetzwerk oder multistatischen Radar, bei dem die einzelnen Radarsensoren FMCW-Radarsignale aussenden und/oder empfangen. Die Erfindung betrifft auch einen Radarsensor, der für den Betrieb mit dem vorgeschlagenen Verfahren in einem Radarnetzwerk ausgebildet ist.The present invention relates to a method for operating a plurality of radar sensors in a radar network or multistatic radar, in which the individual radar sensors transmit and / or receive FMCW radar signals. The invention also relates to a radar sensor which is designed for operation with the proposed method in a radar network.

Der gleichzeitige Betrieb von mehreren hochauflösenden FMCW-Radarsensoren (FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave) in einem weiträumigen Radarnetzwerk ist nur möglich, wenn sich die einzelnen Radarsensoren hinsichtlich ihrer Sendeparameter automatisch abstimmen. Andernfalls kommt es zu Interferenzen in den Hochfrequenzsignalen und zu Störungen in den resultierenden Zwischenfrequenzsignalen der Sensoren. Beim Betrieb von multistatischen FMCW-Radaren muss vor allem die Synchronisation zwischen dem sendenden Radarsensor und den empfangenden Radarsensoren sichergestellt werden.The simultaneous operation of several high-resolution FMCW radar sensors (FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave) in a large-scale radar network is only possible if the individual radar sensors automatically coordinate their transmission parameters. Otherwise there will be interference in the high-frequency signals and interference in the resulting intermediate-frequency signals from the sensors. When operating multistatic FMCW radars, the synchronization between the transmitting radar sensor and the receiving radar sensors must be ensured.

Stand der TechnikState of the art

Aus M. Ash et al., „A New Multistatic FMCW Radar Achitecture by Over-the-Air Deramping“ IEEE Sensors Journal, Vol. 15, No. 12 2015, Seiten 7045 bis 7053, ist ein Verfahren zur Synchronisation zwischen einem FMCW-Radarsender und mehreren Radarempfängern eines multistatischen Radarsystems bekannt. Bei diesem Verfahren wird vom Radarsender zusätzlich zum FMCW-Radarsignal über eine weitere Antenne ein FMCW-Signal einer anderen Frequenz ausgestrahlt, das von den Empfängern als Referenzsignal zur Synchronisation mit dem Radarsender genutzt wird.From M. Ash et al., "A New Multistatic FMCW Radar Architecture by Over-the-Air Deramping" IEEE Sensors Journal, Vol. 15, No. 12 2015, pages 7045 to 7053, a method for synchronization between an FMCW radar transmitter and several radar receivers of a multistatic radar system is known. In this method, in addition to the FMCW radar signal, the radar transmitter emits an FMCW signal of a different frequency via a further antenna, which is used by the receivers as a reference signal for synchronization with the radar transmitter.

Die DE 10 2015 216 278 B3 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Radarüberwachung mit bistatischem FMCW-Radar, bei dem von dem Radarsender zusätzlich zu dem FMCW-Radarsignal, das als Überwachungssignal ausgesendet wird, mit einer weiteren Antenne ein Direktsignal an den Radarempfänger gesendet wird, um eine Synchronisation zu ermöglichen. Das Direkt- bzw. Synchronisationssignal wird hierbei mit einer gegenüber dem Überwachungssignal um 90° gedrehten Polarisation ausgesendet, um die beiden vom Radarempfänger empfangenen Signale zu trennen.The DE 10 2015 216 278 B3 describes a method and an arrangement for radar monitoring with bistatic FMCW radar, in which in addition to the FMCW radar signal, which is transmitted as a monitoring signal, the radar transmitter sends a direct signal to the radar receiver with a further antenna in order to enable synchronization. In this case, the direct or synchronization signal is emitted with a polarization rotated by 90 ° with respect to the monitoring signal in order to separate the two signals received by the radar receiver.

Bei beiden Verfahren geht es jeweils um die Synchronisation zwischen Radarsender und Radarempfänger(n). Eine Lösung für einen störungsfreien Betrieb mehrerer sendender FMCW-Radarsensoren in einem Radarnetzwerk bieten diese Veröffentlichungen nicht.Both methods are concerned with the synchronization between the radar transmitter and the radar receiver (s). These publications do not offer a solution for interference-free operation of several transmitting FMCW radar sensors in a radar network.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren für den Betrieb mehrerer FMCW-Radarsensoren in einem Radarnetzwerk oder einem multistatischen Radar anzugeben, das einen Informationsaustausch mehrerer sendender Radarsensoren in dem Radarnetzwerk und auch zwischen Radarsender und Radarempfänger im multistatischen Radar ermöglicht. Weiterhin soll ein für das Verfahren geeigneter Radarsensor angegeben werden.The object of the present invention is therefore to provide a method for operating a plurality of FMCW radar sensors in a radar network or a multistatic radar, which enables information exchange between a plurality of transmitting radar sensors in the radar network and also between the radar transmitter and radar receiver in the multistatic radar. Furthermore, a radar sensor suitable for the method is to be specified.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit den Verfahren und dem Radarsensor gemäß den Patentansprüchen 1, 2 und 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie des Radarsensors sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie dem Ausführungsbeispiel entnehmen.The object is achieved with the method and the radar sensor according to patent claims 1, 2 and 13. Advantageous embodiments of the method and the radar sensor are the subject of the dependent claims or can be found in the following description and the exemplary embodiment.

Das vorgeschlagene Verfahren wird für Radarnetzwerke oder für multistatisches Radar aus mehreren Radarsensoren eingesetzt, die FMCW-Radarsignale aussenden und/oder empfangen. Es kann sich dabei um ein Radarnetzwerk oder Radarsystem handeln, das einen oder mehrere sendende Radarsensoren und einen oder mehrere empfangende Radarsensoren aufweist. Einzelne oder alle Radarsensoren können bei dem Radarnetzwerk auch als gleichzeitig sendende und empfangende Radarsensoren ausgebildet sein. Jeder ein FMCW-Radarsignal aussendende Radarsensor des Radarnetzwerks oder Radarsystems stellt bei dem vorgeschlagenen Verfahren den einzelnen ausgesendeten FMCW-Radarsignalen jeweils ein informatives CW-Signal voran, das binär codierte Information, beispielsweise über Sendeparameter dieses Radarsensors, enthält. Vorzugsweise wird diese Information bei dem vorgeschlagenen Verfahren mit einem Multiplexverfahren, z.B einem synchronen Codemultiplexverfahren (CDMA), einem Frequenzmultiplexverfahren (FDMA) oder einem Zeitmultiplexverfahren (TDMA), codiert, um bei mehreren sendenden Radarsensoren eine gleichzeitige Übertragung verschiedener Nutzdatenströme in Form der von den unterschiedlichen Radarsensoren gesendeten Informationen in einem gemeinsamen Frequenzbereich übertragen zu können.The proposed method is used for radar networks or for multistatic radar from a plurality of radar sensors which emit and / or receive FMCW radar signals. It can be a radar network or radar system that has one or more transmitting radar sensors and one or more receiving radar sensors. Individual or all radar sensors in the radar network can also be designed as simultaneously transmitting and receiving radar sensors. In the proposed method, each radar sensor of the radar network or radar system that emits an FMCW radar signal precedes the individually transmitted FMCW radar signals with an informative CW signal that contains binary-coded information, for example, about transmission parameters of this radar sensor. In the proposed method, this information is preferably encoded using a multiplex method, for example a synchronous code division multiplex method (CDMA), a frequency division multiplex method (FDMA) or a time division multiplex method (TDMA), in order to simultaneously transmit different user data streams in the form of the different ones in the case of several transmitting radar sensors To be able to transmit radar sensors transmitted information in a common frequency range.

In einer bevorzugten Ausgestaltung, bei der die binär codierte Information wenigstens Sendeparameter des sendenden Radarsensors enthält, empfängt jeder Radarsensor des Radarnetzwerks CW-Signale mit den Informationen über die Sendeparameter anderer Radarsensoren des Radarnetzwerks, verarbeitet die Informationen, vergleicht sie mit den eigenen Sendeparametern und passt die eigenen Sendeparameter bei Erkennung einer Übereinstimmung so an, dass sie nicht mehr mit den Sendeparametern der anderen Radarsensoren übereinstimmen. Auf diese Weise werden Interferenzen zwischen den gesendeten Radarsignalen der sendenden Radarsensoren des Radarnetzwerkes vermieden.In a preferred embodiment, in which the binary-coded information contains at least transmission parameters of the transmitting radar sensor, each radar sensor of the radar network receives CW signals with the information about the transmission parameters of other radar sensors of the radar network, processes the information, compares it with its own transmission parameters and adjusts it own When a match is detected, transmit parameters such that they no longer match the transmit parameters of the other radar sensors. In this way, interference between the transmitted radar signals of the transmitting radar sensors of the radar network is avoided.

Beim Einsatz des Verfahrens für den Betrieb eines multistatischen FMCW-Radars wird den FMCW-Radarsignalen des sendenden Radarsensors in gleicher Weise jeweils ein CW-Signal voranstellt, das wiederum zu übertragende binär codierte Information enthält. Vorzugsweise umfasst diese Information auch hier zumindest Information über Sendeparameter dieses Radarsensors. Die Radarempfänger des multistatischen Radarsystems empfangen dieses CW-Signal und synchronisieren ihren Radarempfang auf Basis der darin enthaltenden Information.When using the method for operating a multistatic FMCW radar, the FMCW radar signals of the transmitting radar sensor are each preceded in the same way by a CW signal, which in turn contains binary coded information to be transmitted. Here, too, this information preferably comprises at least information about transmission parameters of this radar sensor. The radar receivers of the multistatic radar system receive this CW signal and synchronize their radar reception on the basis of the information contained therein.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird in der bevorzugten Ausgestaltung, bei der die binär codierte Information wenigstens Sendeparameter des sendenden Radarsensors enthält, beim gleichzeitigen Betrieb von mehreren sendenden FMCW-Radarsensoren vermieden, dass sich diese gegenseitig stören (Interferenzen). Die Sendeparameter der einzelnen höchstauflösenden FMCW-Radarsensoren werden dabei adaptiv und flexibel eingestellt, so dass ein störungsfreier paralleler Betrieb aller sendenden Radarsensoren sichergestellt ist. Dies wird beim vorgeschlagenen Verfahren dadurch ermöglicht, dass der Frequenzrampe des FMCW-Radarsignals (Chirp) ein CW-Signal mit binär codierter Information, hier über Sendeparameter dieses Radarsensors, als eine Art Header vorangestellt wird. Die in diesem Header binär codierte Information umfasst vorzugsweise Synchronisationsdaten und Informationen über die verwendete Frequenzrampe des Radars, vorzugsweise auch eine Kennung des sendenden Radarsensors. Diese Information wird an die anderen Radarsensoren übertragen, die diese Informationen dann auswerten. Die anderen Radarsensoren parametrisieren sich danach so, dass ein störungsfreier Betrieb aller Radarsensoren des Radarnetzwerks möglich ist. Auch sie übertragen zum Abgleich eine entsprechende Information in gleicher Weise in einem dem jeweiligen FMCW-Radarsignal vorangestellten Header an die anderen Radarsensoren. Die Anpassung der Sendeparameter der einzelnen Radarsensoren kann basierend auf der jeweils von den anderen Radarsensoren erhaltenen Information beispielsweise so erfolgen, dass die Sendeparameter hinsichtlich der Steilheit der Frequenzrampe und/oder des Startzeitpunkts des von dem Radarsensor ausgesendeten FMCW-Radarsignals angepasst werden. Die in dem Header codierte Information kann auch beliebige andere oder weitere Informationen umfassen, die drahtlos übertragen werden sollen. Dies können z.B. auch Informationen über detektierte Ziele sein. Des Weiteren können so auch Ziele bzw. Geräte im Messbereich des Radarsensors oder andere Sensoren wie bspw. Kameras mit diesen Radarsensoren kommunizieren (z.B. zur Freund-Feind-Erkennung oder zur Multisensordatenfusion) .In the preferred embodiment, in which the binary-coded information contains at least transmission parameters of the transmitting radar sensor, the proposed method prevents simultaneous operation of several transmitting FMCW radar sensors from interfering with one another (interference). The transmission parameters of the individual high-resolution FMCW radar sensors are adjusted adaptively and flexibly, so that interference-free parallel operation of all transmitting radar sensors is ensured. This is made possible in the proposed method in that the frequency ramp of the FMCW radar signal (chirp) is preceded by a CW signal with binary-coded information, in this case via transmission parameters of this radar sensor, as a type of header. The information coded in binary form in this header preferably comprises synchronization data and information about the frequency ramp of the radar used, preferably also an identifier of the transmitting radar sensor. This information is transmitted to the other radar sensors, which then evaluate this information. The other radar sensors are then parameterized in such a way that trouble-free operation of all radar sensors in the radar network is possible. They also transmit a corresponding piece of information in the same way to the other radar sensors in a header preceding the respective FMCW radar signal. The transmission parameters of the individual radar sensors can be adjusted based on the information received from the other radar sensors, for example, such that the transmission parameters are adjusted with regard to the steepness of the frequency ramp and / or the starting time of the FMCW radar signal transmitted by the radar sensor. The information encoded in the header can also include any other or further information that is to be transmitted wirelessly. This can e.g. also be information about detected targets. Furthermore, targets or devices in the measuring range of the radar sensor or other sensors such as cameras can also communicate with these radar sensors (e.g. for friend-foe detection or for multi-sensor data fusion).

Die binäre Codierung der Information in dem CW-Signal kann durch unterschiedliche Modulationsverfahren erfolgen. Bevorzugt wird Frequency-Shift-Keying (FSK) genutzt, so dass das CW-Signal als FSK-Signal dem FMCW-Radarsignal vorangestellt wird. Eine weitere vorteilhafte Modulationsmöglichkeit besteht in der Nutzung eines binär phasenmodulierten CW-Signals (BPSKmoduliertes CW), falls auf Frequenzvervielfacher verzichtet wird. Vorzugsweise hat das dem FMCW-Radarsignal vorangestellte CW-Signal (Header) eine konstante bekannte Länge. Auf diese Weise lässt sich bei Empfang dieses Headers unmittelbar der Startzeitpunkt des FMCW-Radarsignals zur Synchronisation bestimmen.The binary coding of the information in the CW signal can be done by different modulation methods. Frequency shift keying (FSK) is preferably used, so that the CW signal is placed in front of the FMCW radar signal as an FSK signal. Another advantageous modulation option is to use a binary phase-modulated CW signal (BPSK-modulated CW) if frequency multipliers are not used. The CW signal (header) preceding the FMCW radar signal preferably has a constant known length. In this way, when this header is received, the start time of the FMCW radar signal can be determined for synchronization.

Beim Hinzufügen eines weiteren sendenden Radarsensors in ein vorhandenes Radarnetzwerk, das mit dem vorgeschlagenen Verfahren - bei Übertragung der Sendeparameter - betrieben wird, empfängt der neue Radarsensor vorzugsweise zunächst die Signale der in dem Radarnetzwerk befindlichen (sendenden) Radarsensoren, um seine Sendeparameter entsprechend anzupassen. Erst nach dieser Anpassung beginnt der neue Radarsensor dann ebenfalls, Signale auszusenden.When a further transmitting radar sensor is added to an existing radar network, which is operated with the proposed method - when transmitting the transmission parameters - the new radar sensor preferably first receives the signals of the (transmitting) radar sensors located in the radar network in order to adapt its transmission parameters accordingly. Only after this adjustment has the new radar sensor also started to send out signals.

Ein für den Betrieb mit dem vorgeschlagenen Verfahren ausgebildeter Radarsensor enthält eine Signalerzeugungseinrichtung, die dem FMCW-Radarsignal ein CW-Signal mit der binär codierten Information, vorzugsweise über die Sendeparameter, voranstellt, sowie in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Empfangs- und Auswerteeinrichtung, die aus empfangenen Signalen anderer Radarsensoren die damit übertragene Information extrahiert und auswertet, um gegebenenfalls die eigenen Sendeparameter anzupassen. Signalerzeugungseinrichtung sowie Empfangs- und Auswerteeinrichtung sind dabei in bevorzugten Ausgestaltungen des Radarsensors jeweils so ausgebildet, dass sie die CW-Signale gemäß den bevorzugten Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Verfahrens erzeugen und auswerten.A radar sensor designed for operation with the proposed method contains a signal generating device which precedes the FMCW radar signal with a CW signal with the binary-coded information, preferably via the transmission parameters, and, in a preferred embodiment, a receiving and evaluating device which received from Signals from other radar sensors extract and evaluate the information transmitted in order to adapt their own transmission parameters if necessary. In preferred embodiments of the radar sensor, the signal generating device and the receiving and evaluating device are each designed such that they generate and evaluate the CW signals in accordance with the preferred embodiments of the proposed method.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren und dem zugehörigen Radarsensor besteht ein wesentlicher Vorteil darin, dass die positiven Systemeigenschaften eines höchstauflösenden FMCW-Radars erhalten bleiben, zusätzlich jedoch die Möglichkeit des automatischen Abgleichs der Radare durch eine Kommunikationsschnittstelle zur Übertragung der Information über die Sendeparameter vorhanden ist. Dadurch ist es möglich, Analog-Digital-Wandler mit relativ geringer Abtastfrequenz zu verwenden. Des Weiteren bleibt auch die zur Verfügung zu stellende Rechenleistung in einem Rahmen, der einen Echtzeitbetrieb der Datenverarbeitung des Gesamtsystems zulässt. FMCW-Radar mit sehr hoher Auflösung und Drahtloskommunikation zwischen Radarsensoren und mit anderen Teilnehmern bzw. Geräten können dadurch mit einem einzigen kostengünstigen Systemaufbau realisiert werden.A major advantage of the proposed method and the associated radar sensor is that the positive system properties of a high-resolution FMCW radar are retained, but in addition there is the possibility of automatic adjustment of the radars by means of a communication interface for transmitting the information about the transmission parameters. This makes it possible to use analog-to-digital converters with a relatively low sampling frequency. Furthermore, the one to be made available remains Computing power in a framework that allows real-time operation of data processing for the overall system. FMCW radar with very high resolution and wireless communication between radar sensors and with other participants or devices can thus be implemented with a single inexpensive system structure.

Das Verfahren lässt sich beispielsweise sehr vorteilhaft im Bereich der Automobilindustrie einsetzen, da dort dynamisch je nach Verkehrsaufkommen Radarnetzwerke bestehend aus mehreren FMCW-Radaren gebildet werden, die sich mit dem vorgeschlagenen Verfahren automatisch organisieren können, um Störungen (Interferenzen) zu vermeiden. Auch eine Nutzung des Verfahrens in mit FMCW-Radaren ausgestatteten Drohnen in einem Schwarm ist möglich.The method can be used very advantageously, for example, in the field of the automotive industry, since radar networks consisting of several FMCW radars are dynamically formed depending on the traffic volume, which can be organized automatically with the proposed method in order to avoid interferences. It is also possible to use the method in drones equipped with FMCW radars.

FigurenlisteFigure list

Das vorgeschlagene Verfahren und der vorgeschlagene Radarsensor werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften gemäß dem Verfahren von einem Radarsensor des Radarnetzwerks ausgesendeten Signals; und
  • 2 einen Blockschaltplan, der ein Beispiel für den Aufbau eines Radarsensors für das vorgeschlagene Verfahren zeigt.
The proposed method and the proposed radar sensor are explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawings. Here show:
  • 1 a schematic representation of an exemplary signal emitted according to the method by a radar sensor of the radar network; and
  • 2nd a block diagram showing an example of the structure of a radar sensor for the proposed method.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird dem FMCW-Radarsignal jedes sendenden Radarsensors des Radarnetzwerks jeweils ein binär codiertes CW-Signal mit Informationen, vorzugsweise über Sendeparameter dieses Radarsensors, vorangestellt. Bei der in diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens senden die Radarsensoren FMCW-Radarsignale mit einer linearen Frequenzrampe (Chirp). Dieser Frequenzrampe wird jeweils ein moduliertes CW-Signal konstanter und bekannter zeitlicher Länge vorangestellt, in der vorliegenden Patentanmeldung auch als Header bezeichnet. 1 zeigt beispielhaft eine derartige Abfolge aus Header 1 und Frequenzrampe bzw. Chirp 2, wie sie von einem sendenden Radarsensor gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren ausgesendet wird. In dem Header 1 sind in diesem Beispiel Synchronisationsdaten, eine Kennung und Informationen über die verwendete Frequenzrampe des Radars, d.h. die Steilheit und Länge der Frequenzrampe, codiert. Hierzu wird ein geeignetes Multiplexverfahren verwendet. Die verwendete Signalform entspricht beispielsweise einem FSK-modulierten Signal für die Kommunikation, d.h. die Informationsübertragung und einem FMCW für das eigentliche Radarsignal. Jeder Radarsensor empfängt die entsprechend ausgesendeten Informationen über Sendeparameter der anderen Radarsensoren und gleicht diese mit seinen eigenen Sendeparametern ab, um einen störungsfreien Betrieb aller sendenden Radarsensoren zu ermöglichen.In the proposed method, the FMCW radar signal of each transmitting radar sensor of the radar network is preceded by a binary-coded CW signal with information, preferably via transmission parameters of this radar sensor. In the exemplary embodiment of the method described in this exemplary embodiment, the radar sensors transmit FMCW radar signals with a linear frequency ramp (chirp). This frequency ramp is preceded by a modulated CW signal of constant and known length, also referred to as a header in the present patent application. 1 shows an example of such a sequence of headers 1 and frequency ramp or chirp 2nd as emitted by a transmitting radar sensor according to the proposed method. In the header 1 In this example, synchronization data, an identifier and information about the frequency ramp of the radar used, ie the slope and length of the frequency ramp, are encoded. A suitable multiplexing method is used for this. The signal form used corresponds, for example, to an FSK-modulated signal for communication, ie the information transmission, and an FMCW for the actual radar signal. Each radar sensor receives the correspondingly transmitted information about transmission parameters of the other radar sensors and compares these with its own transmission parameters in order to enable trouble-free operation of all transmitting radar sensors.

Das vorgeschlagene Verfahren hat den Vorteil, dass das hochperformante Radar (FMCW-Radar) und die Kommunikation (vorangestelltes CW-Signal) lediglich einen Analog-Digital-Wandler mit niedriger Abtastfrequenz erfordern, wodurch die nachfolgende digitale Signalverarbeitung sehr schnell erfolgen kann. Da das modulierte CW-Signal zum Übertragen der Headerinformationen aufgrund der geringen zu übertragenden Datenmenge schmalbandiger ist als das FMCW-Radarsignal, ist damit auch eine höhere Reichweite der Kommunikation möglich.The proposed method has the advantage that the high-performance radar (FMCW radar) and the communication (prefixed CW signal) only require an analog-digital converter with a low sampling frequency, as a result of which the subsequent digital signal processing can be carried out very quickly. Since the modulated CW signal for transmitting the header information is narrower than the FMCW radar signal due to the small amount of data to be transmitted, a greater range of communication is also possible.

Die vorgeschlagene Kommunikation lässt sich auch bei bistatischen bzw. multistatischen Radarsystemen einsetzen, bei denen jeweils nur ein sendender Radarsensor vorhanden ist. Die rein empfangenden Radarsensoren werten dabei die von dem sendenden Radarsensor übertragenen Informationen aus, um sich mit diesem zu synchronisieren.The proposed communication can also be used in bistatic or multistatic radar systems in which only one transmitting radar sensor is present. The purely receiving radar sensors evaluate the information transmitted by the transmitting radar sensor in order to synchronize with it.

Die sendenden Radarsensoren benötigen beim vorgeschlagenen Verfahren eine geeignete Signalerzeugungseinrichtung sowie eine entsprechende Empfangs- und Auswerteeinrichtung für die von anderen Radarsensoren ausgesendeten Radarinformationen. 2 zeigt einen Blockschaltplan eines beispielhaften Radarsensors. Der Radarsensor weist entsprechend eine Sendeantenne 3 und eine Empfangsantenne 4 auf. Eine erste Signalerzeugungseinrichtung 5 erzeugt die auszusendenden FMCW-Radarsignale und stellt diesen das modulierte CW-Signal mit der binär codierten Information über die Sendeparameter für das FMCW-Radarsignal voran. Das erzeugte Signal wird in bekannter Weise über die Multiplikatoren 6 frequenzvervielfacht und über einen Verstärker 7 verstärkt, bevor es über die Antenne 3 ausgesendet wird. Eine zweite Signalerzeugungseinrichtung 8 erzeugt lediglich ein unmoduliertes CW-Signal zusammen mit dem FMCW-Radarsignal, um diese nach entsprechender Frequenzvervielfachung durch die Multiplikatoren 6 mit den über die Empfangsantenne 4 empfangenen Signalen (modulierte CW-Signale und FMCW-Radarsignale) nach deren Verstärkung mit einem Verstärker 7 zu mischen (Mischer 9). Aus den empfangenen Signalen werden nach der Mischung über einen schmalbandigen Filter 10 die CW-Signale der anderen Radarsensoren des Radarnetzwerkes extrahiert, über einen Verstärker 7 verstärkt und nach einer Analog-Digital-Wandlung in dem Analog-Digital-Wandler 11 einer Auswerteeinrichtung 12 zugeführt. Diese Auswerteeinrichtung 12 extrahiert aus den empfangenen Signalen die Sendeparameter der anderen Radarsensoren und passt die eigenen Sendeparameter geeignet an, um einen störungsfreien Betrieb zu ermöglichen. Die Auswerteeinrichtung 12 ist hierzu mit den beiden Signalerzeugungseinrichtungen 5, 8 verbunden. Die Anpassung kann durch Änderung des Startzeitpunktes (über den Trigger) oder auch durch eine Änderung der Signalform erfolgen. Aus den empfangenen Signalen wird nach der Mischung über einen Breitbandfilter 13 auch das eigene FMCW-Radarsignal extrahiert, über den Verstärker 7 verstärkt und nach einer Wandlung in einem Analog-Digital-Wandler 11 als FMCW-Radardaten der weiteren Auswertung zugeführt.In the proposed method, the transmitting radar sensors require a suitable signal generating device and a corresponding receiving and evaluating device for the radar information transmitted by other radar sensors. 2nd shows a block diagram of an exemplary radar sensor. The radar sensor accordingly has a transmitting antenna 3rd and a receiving antenna 4th on. A first signal generating device 5 generates the FMCW radar signals to be transmitted and precedes them with the modulated CW signal with the binary-coded information about the transmission parameters for the FMCW radar signal. The signal generated is in a known manner via the multipliers 6 frequency multiplied and via an amplifier 7 amplified before it's over the antenna 3rd is sent out. A second signal generating device 8th generates only an unmodulated CW signal together with the FMCW radar signal, around this after corresponding multiplication of frequency by the multipliers 6 with those via the receiving antenna 4th received signals (modulated CW signals and FMCW radar signals) after their amplification with an amplifier 7 to mix (mixer 9 ). After mixing, the received signals become a narrow-band filter 10th the CW signals of the other radar sensors of the radar network are extracted via an amplifier 7 amplified and after an analog-to-digital conversion in the analog-to-digital converter 11 an evaluation device 12th fed. This evaluation device 12th extracts the transmission parameters of the other radar sensors from the received signals and adjusts its own transmission parameters appropriately to enable trouble-free operation. The evaluation device 12th is for this with the two signal generating devices 5 , 8th connected. The adaptation can be done by changing the start time (via the trigger) or by changing the signal shape. After mixing, the received signals are converted to a broadband filter 13 also extracts its own FMCW radar signal via the amplifier 7 amplified and after conversion in an analog-digital converter 11 fed as FMCW radar data for further evaluation.

Selbstverständlich sind bei dem vorgeschlagenen Verfahren und dem zugehörigen Radarsensor die FMCW-Radarsignale nicht auf eine lineare Frequenzrampe beschränkt. Es können auch andere Modulationsformen des FMCW-Radars verwendet werden, beispielsweise Up-Down-Chirp und u.a.Of course, the FMCW radar signals are not limited to a linear frequency ramp in the proposed method and the associated radar sensor. Other forms of modulation of the FMCW radar can also be used, for example up-down chirp and others.

BezugszeichenlisteReference list

11
HeaderHeader
22nd
Frequenzrampe (Chirp)Frequency ramp (chirp)
33rd
SendeantenneTransmitting antenna
44th
EmpfangsantenneReceiving antenna
55
Erste SignalerzeugungseinrichtungFirst signal generating device
66
Multiplikatormultiplier
77
Verstärkeramplifier
88th
Zweite SignalerzeugungseinrichtungSecond signal generating device
99
Mischermixer
1010th
Schmalbandiger FilterNarrow band filter
1111
Analog-Digital-KonverterAnalog to digital converter
1212th
AuswerteeinrichtungEvaluation device
1313
Breitbandiger FilterBroadband filter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102015216278 B3 [0004]DE 102015216278 B3 [0004]

Claims (14)

Verfahren zum Betrieb mehrerer Radarsensoren in einem Radarnetzwerk, bei dem die einzelnen Radarsensoren FMCW-Radarsignale aussenden und/oder empfangen, wobei jeder sendende Radarsensor einem von diesem Radarsensor ausgesendeten FMCW-Radarsignal (2) jeweils ein CW-Signal (1) voranstellt, das binär codierte Information enthält, die an andere Radarsensoren des Radarnetzwerkes und/oder andere Sensoren oder Geräte innerhalb einer Reichweite des Radarnetzwerkes übermittelt werden sollen.Method for operating a plurality of radar sensors in a radar network, in which the individual radar sensors transmit and / or receive FMCW radar signals, each transmitting radar sensor preceding a FMCW radar signal (2) transmitted by this radar sensor with a CW signal (1), which is binary contains coded information that is to be transmitted to other radar sensors of the radar network and / or other sensors or devices within a range of the radar network. Verfahren zum Betrieb mehrerer Radarsensoren in einem multistatischen Radar, bei dem ein Radarsensor FMCW-Radarsignale aussendet und ein oder mehrere weitere Radarsensoren die FMCW-Radarsignale empfangen, wobei der sendende Radarsensor einem von diesem Radarsensor ausgesendeten FMCW-Radarsignal (2) jeweils ein CW-Signal (1) voranstellt, das binär codierte Information enthält, die an andere Radarsensoren des Radarnetzwerkes und/oder andere Geräte innerhalb einer Reichweite des multistatischen Radars übermittelt werden sollen.Method for operating a plurality of radar sensors in a multistatic radar, in which a radar sensor emits FMCW radar signals and one or more further radar sensors receive the FMCW radar signals, the transmitting radar sensor each transmitting a CW signal to an FMCW radar signal (2) transmitted by this radar sensor (1) that contains binary-coded information that is to be transmitted to other radar sensors of the radar network and / or other devices within a range of the multistatic radar. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die empfangenden Radarsensoren das CW-Signal (1) empfangen und die darin codierte Information verarbeiten und auswerten.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the receiving radar sensor (s) receive the CW signal (1) and process and evaluate the information encoded therein. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die binär codierte Information wenigstens Information über Sendeparameter des sendenden Radarsensors enthält, der oder die empfangenden Radarsensoren das CW-Signal (1) empfangen und die darin codierte Information zur Synchronisation mit dem sendenden Radarsensor auswerten.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the binary-coded information contains at least information about transmission parameters of the transmitting radar sensor, the receiving radar sensor (s) receive the CW signal (1) and evaluate the information coded therein for synchronization with the transmitting radar sensor. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder sendende Radarsensor CW-Signale (1) mit binär codierter Information anderer Radarsensoren des Radarnetzwerks empfängt und die darin codierte Information verarbeitet und auswertet.Procedure according to Claim 1 , characterized in that each transmitting radar sensor receives CW signals (1) with binary coded information from other radar sensors of the radar network and processes and evaluates the information coded therein. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die binär codierte Information wenigstens Information über Sendeparameter des jeweiligen Radarsensors enthält, jeder sendende Radarsensor CW-Signale (1) mit Informationen über Sendeparameter anderer Radarsensoren des Radarnetzwerks empfängt, die darin codierte Information verarbeitet und mit den eigenen Sendeparametern vergleicht, und - bei Erkennung einer Übereinstimmung die eigenen Sendeparameter so anpasst, dass sie nicht mehr mit den Sendeparametern der anderen Radarsensoren übereinstimmen.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the binary-coded information contains at least information about transmission parameters of the respective radar sensor, each transmitting radar sensor receives CW signals (1) with information about transmission parameters of other radar sensors of the radar network, which processes the coded information and compares it with its own transmission parameters, and - When a match is detected, adjusts its own transmission parameters so that they no longer match the transmission parameters of the other radar sensors. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über Sendeparameter wenigstens eine Information über Länge und/oder Steilheit einer Frequenzrampe des FMCW-Radarsignals (2) umfasst und eine Bestimmung des Startzeitpunktes des FMCW-Radarsignals ermöglicht.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the information about transmission parameters includes at least information about the length and / or slope of a frequency ramp of the FMCW radar signal (2) and enables a determination of the start time of the FMCW radar signal. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeparameter hinsichtlich Steilheit und/oder Startzeitpunkt der von dem Radarsensor ausgesendeten FMCW-Radarsignale (2) angepasst werden.Procedure according to Claim 7 , characterized in that the transmission parameters are adjusted with regard to the slope and / or start time of the FMCW radar signals (2) emitted by the radar sensor. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Information dem FMCW-Radarsignal (2) als FSK-Signal oder, bei einem Betrieb ohne Frequenzvervielfacher, als PSK-Signal vorangestellt wird.Procedure according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the information is placed in front of the FMCW radar signal (2) as an FSK signal or, when operating without a frequency multiplier, as a PSK signal. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das CW-Signal (1) mit einem Multiplexverfahren erzeugt wird.Procedure according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the CW signal (1) is generated using a multiplex method. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das CW-Signal (1) dem FMCW-Radarsignal (2) jeweils als Signal konstanter zeitlicher Länge vorangestellt wird.Procedure according to one of the Claims 1 to 10th , characterized in that the CW signal (1) precedes the FMCW radar signal (2) as a signal of constant time length. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem Radarnetzwerk neu hinzugekommener Radarsensor vor Aussendung eines ersten Radarsignals zunächst die CW-Signale (1) mit Informationen über Sendeparameter anderer Radarsensoren des Radarnetzwerks empfängt, die darin codierte Information verarbeitet und mit den eigenen Sendeparametern vergleicht, und bei Erkennung einer Übereinstimmung die eigenen Sendeparameter so anpasst, dass sie nicht mehr mit den Sendeparametern der anderen Radarsensoren übereinstimmen.Procedure according to one of the Claims 6 to 11 , characterized in that a newly added radar sensor in the radar network first receives the CW signals (1) with information about transmission parameters of other radar sensors of the radar network, which processes information encoded therein and compares them with its own transmission parameters, and upon detection, before transmitting a first radar signal adjusts its own transmission parameters so that they no longer match the transmission parameters of the other radar sensors. Radarsensor, der für den Betrieb in einem Radarnetzwerk mit dem Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Patentansprüche geeignet ist und der eine Signalerzeugungseinrichtung (5) aufweist, die FMCW-Radarsignale (2) und CW-Signale (1) erzeugt, die binär codierte Information enthalten, und die jedem FMCW-Radarsignal jeweils ein CW-Signal (1) voranstellt (2) .Radar sensor which is suitable for operation in a radar network with the method according to one or more of the preceding claims and which has a signal generating device (5) which generates FMCW radar signals (2) and CW signals (1), the binary-coded information included, and each FMCW radar signal precedes a CW signal (1) (2). Radarsensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungseinrichtung (5) so ausgebildet ist, dass sie CW-Signale (1) erzeugt, die binär codierte Information über Sendeparameter des Radarsensors enthalten, und dass der Radarsensor eine Empfangs- und Auswerteeinrichtung (10, 12) aufweist, die aus empfangenen Radarsignalen CW-Signale (1) mit Informationen über Sendeparameter anderer Radarsensoren des Radarnetzwerks extrahiert, die darin codierten Informationen verarbeitet und mit den eigenen Sendeparametern vergleicht, und bei Erkennung einer Übereinstimmung die eigenen Sendeparameter so anpasst, dass sie nicht mehr mit den Sendeparametern der anderen Radarsensoren übereinstimmen.Radar sensor after Claim 13 , characterized in that the signal generating device (5) is designed such that it generates CW signals (1) which contain binary-coded information about transmission parameters of the radar sensor, and that the radar sensor has a receiving and evaluating device (10, 12), the CW signals (1) from received radar signals with information about transmission parameters of other radar sensors extracted from the radar network, processes the information encoded therein and compares it with its own transmission parameters, and, upon detection of a match, adjusts its own transmission parameters so that they no longer match the transmission parameters of the other radar sensors.
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