DE102021120958A1

DE102021120958A1 - Computerprogramm, Radar-Ressourcen Managementsystem und Verfahren für ein Radar-Ressourcen Managementsystem

Info

Publication number: DE102021120958A1
Application number: DE102021120958.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Brüggenwirth; Sebastian Durst; Pascal Marquardt
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-08-11
Publication date: 2022-10-06

Abstract

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf ein Computerprogramm, ein Radar-Ressourcen Managementsystem (500) und Verfahren (100, 200) für ein Radar-Ressourcen Managementsystem. Insbesondere schaffen Ausführungsbeispiele ein Verfahren (100) für ein Radar-Ressourcen Managementsystem und zum Auswählen von Konfigurationen für Aufgaben eines Radarsystems. Das Verfahren (100) umfasst ein Auswählen (110) einer Konfiguration für zumindest eine Aufgabe unter Berücksichtigung einer Nützlichkeit der Aufgabe unter Verwendung der Konfiguration und einer Multibeaminformation über die Konfiguration für ein gleichzeitiges Ausführen mehrerer Aufgaben unter Verwendung des Radarsystems.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf ein Computerprogramm, ein Radar-Ressourcen Managementsystem und Verfahren für ein Radar-Ressourcen Managementsystem. Insbesondere beziehen sich Ausführungsbeispiele auf ein Konzept zum Auswählen von Konfigurationen für Aufgaben eines Radarsystems.
Hintergrund
Moderne Radarsysteme können eine Vielzahl von Aufgaben (englisch Tasks) quasi zeitgleich bearbeiten. In bekannten Konzepten werden diese sequenziell abgearbeitet und ein Radar-Ressourcen Management System sorgt im Hintergrund dafür, dass von dem Radarsystem mit dessen begrenzten Radar-Ressourcen (z.B. Zeit, Frequenz) möglichst alle Aufgaben so abgearbeitet werden, dass das Ergebnis den gewünschten Qualitätsanforderungen entspricht. Beispiele für Aufgaben sind beispielsweise das Nachverfolgen eines bereits bekannten Ziels, das Suchen neuer Radarziele, aber auch Aufgaben, die mit einer Objektlokalisierung nicht unmittelbar zu tun haben, wie beispielsweise das Stören eines anderen Radarsystems. Jede der einzelnen Aufgaben kann prinzipiell mit mehreren möglichen Konfigurationen des Radarsystems erledigt werden. Beispielsweise kann die Aufgabe der Zielverfolgung mit unterschiedlichen Pulslängen oder einer unterschiedlichen Anzahl sich wiederholender Sende- und Empfangs Zyklen durchgeführt werden. Die Auswahl der verwendeten Konfiguration bestimmt auch die Genauigkeit des erzielten Ergebnisses. Die Nützlichkeit des Einsatzes der verwendeten Ressource kann gemäß einer prinzipiell willkürlichen Metrik berechnet werden.
Es ist erstrebenswert, die begrenzten Ressourcen des Radarsystems so zu verwenden, dass über alle Aufgaben betrachtet die Nützlichkeit optimal ist und gleichzeitig minimale Qualitätsansprüche an die Qualität des Ergebnisses für jede einzelne Aufgaben gewahrt bleiben. Diese Anforderung wird von dem Radar-Ressourcen-Management-System umgesetzt, das unter dem Gesichtspunkt der Maximierung der gesamten Nützlichkeit für das System für jede der zu erfüllenden Aufgaben eine der möglichen Konfigurationen auswählt. Die einzelnen Konfigurationen für das Radar System werden anschließend von einem Ressourcenplaner (englisch scheduler) zeitlich so geplant, dass sie sequenziell vom Radar System abgearbeitet werden können. Zu diesem Zweck hat sich für die Aufgabe der Optimierung das Modell der Quality of service based resource allocation (Q-RAM) etabliert. Gemäß diesem Ansatz wird zunächst für jede Aufgabe eine Liste mit sämtlichen möglichen Konfigurationen oder mit einer Teilauswahl der möglichen Konfigurationen des Radar Systems erstellt, die diese Aufgabe prinzipiell erfüllen können. Für jede dieser Konfigurationen wird anschließend der Ressourcenverbrauch und die Nützlichkeit bestimmt. Dies erzeugt eine Darstellung (englisch embedding) der Aufgaben im Ressourcen-Nützlichkeit Raum. In diesem Raum wird dann eine konvexe Hüllenoperation durchgeführt, um aus allen Konfigurationen diejenige Untermenge zu bestimmen, die bei gegebenen Ressourcen-Verbrauch eine hohe Nützlichkeit aufweisen. Lediglich diese Konfigurationen werden aus Gründen der Effizienz für die weitere Optimierung verwendet und dazu für jede Aufgabe in jeweils einer Aufgabenliste (englisch job list) zusammengefasst. Der globale Optimierungsalgorithmus allokiert dann iterativ Ressourcen für jede Aufgabe, indem durch die Konfigurationen innerhalb jeder Aufgabenliste so lange iteriert wird, bis für jede Aufgabe eine Konfiguration bei maximal möglicher integraler/globaler Nützlichkeit ausgewählt ist. Die sich daraus für jede Aufgabe ergebenden Konfigurationen werden nachfolgend an einen Aufgabenplaner übergeben, der diese zeitlich hintereinander anordnet, sodass das Radar System diese sequenziell abarbeiten kann.
Bei bestehenden Radar-Systemen besteht weiterhin Bedarf nach einem verbesserten Konzept zum Auswählen von Konfigurationen für Aufgaben eines Radarsystems.
Diesem Bedarf trägt das vorliegend vorgeschlagene Konzept Rechnung.
Zusammenfassung
Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren für ein Radar-Ressourcen Managementsystem und zum Auswählen von Konfigurationen für Aufgaben eines Radarsystems. Das Verfahren umfasst ein Auswählen einer Konfiguration für zumindest eine Aufgabe unter Berücksichtigung einer Nützlichkeit der Aufgabe unter Verwendung der Konfiguration und einer Multibeaminformation über die Konfiguration für ein gleichzeitiges Ausführen mehrerer Aufgaben unter Verwendung des Radarsystems. Dabei kann die Konfiguration basierend auf der Nützlichkeit und der Multibeaminformation ausgewählt werden. Das Radarsystem weist beispielsweise eine Apertur mit mehreren Sende- und/oder Empfangseinheiten, zum Beispiel einer Mehrzahl an Antennenelementen, auf. Unter der Multibeaminformation kann dabei jedwede Information verstanden werden, welche für Multibeamanwendungen des Radarsystems vorgesehen oder geeignet ist. Unter Multibeamanwendungen sind hierbei Anwendungen des Radarsystems zu verstehen, bei denen die Apertur zum gleichzeitigen Ausführen mehrerer Aufgaben verwendet wird. Mit anderen Worten, die Multibeaminformation kann als Information zum Betreiben des Radarsystems als Multibeam-Radarsystem verstanden werden. Für das gleichzeitige Ausführen können zum Beispiel verschiedene oder die gleichen Antennenelemente gleichzeitig für unterschiedliche Aufgaben verwendet werden. Das Verfahren erlaubt dabei unter Berücksichtigung von Möglichkeiten Aufgaben gleichzeitig auszuführen eine bessere Zuordnung von Ressourcen als Ansätze, die solche Möglichkeiten unbeachtet lassen. Insbesondere kann dabei eine höhere globale Nützlichkeit der Aufgaben erzielt werden und/oder eine größere Anzahl an Aufgaben innerhalb einer bestimmten ausgeführt werden, indem die Konfiguration zum Beispiel derart gewählt wird, dass eine möglichst hohe Ausnutzung der Apertur und/oder eine möglichst hohe globale Nützlichkeit beim gleichzeitigen Ausführen von mehreren Aufgaben erzielt wird.
Die Multibeaminformation kann für das gleichzeitige Ausführen mehrerer Aufgaben Information über die Konfiguration für ein Multiplexverfahren zum Ausführen mehrerer Aufgaben umfassen. Die Information für ein Multiplexverfahren gibt beispielsweise Information für ein Frequenzmultiplexverfahren, Code-Multiplexverfahren oder Polarisationsmultiplexverfahren an. Damit erlaubt das Verfahren günstige Konfigurationen unter Berücksichtigung von Möglichkeiten zum gleichzeitigen Ausführen von Aufgaben mittels Multiplexverfahren auszuwählen. Insbesondere kann dadurch eine günstige Verteilung von Radarressourcen erreicht werden.
In manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Multibeaminformation für das gleichzeitige Ausführen mehrerer Aufgaben Information über einen unter Verwendung der Konfiguration vorgesehenen verwendeten Anteil einer Apertur des Radarsystems zum Ausführen der Aufgabe. Bei Aperturen mit mehreren Antennenelementen umfasst die Information über den Anteil der Apertur zum Beispiel einen Anteil einer Anzahl der Antennenelemente. Diese Information erlaubt Konfigurationen auszuwählen, die eine günstige Aufteilung der Apertur zum gleichzeitigen Ausführen von Aufgaben bieten. Zum Beispiel erlaubt dies, eine Aufteilung zu wählen, die eine möglichst hohe globale Nützlichkeit bietet.
Die Multibeaminformation kann alternativ oder zusätzlich eine Zeit umfassen, welche die Konfiguration der Aufgabe für die Verwendung des Radarsystems zum Ausführen der zumindest einen Aufgabe vorsieht. Dies erlaubt Konfigurationen auszuwählen, die eine günstige zeitliche Anordnung (Abarbeitung) der Aufgaben bieten, zum Beispiel indem derartige Konfigurationen ausgewählt werden, dass eine zeitliche Anordnung der Aufgaben oder Konfigurationen möglich ist, die eine (möglichst) günstige oder hohe Nützlichkeit bietet.
In der Praxis kann das Verfahren für mehrere Aufgaben angewendet werden. Entsprechend kann das Auswählen ein Auswählen jeweils einer Konfiguration für die mehreren Aufgaben basierend auf einer jeweiligen Mutlibeaminformation für ein gleichzeitiges Ausführen der Aufgaben umfassen.
Die Multibeaminformation kann außerdem zugunsten einer günstigen oder günstigeren Planung (engl. „scheduling“) zur zeitlichen „Abarbeitung“ der Aufgaben verwendet werden. Demgemäß kann das Verfahren ein zeitliches Anordnen der ausgewählten Konfigurationen basierend auf der Multibeaminformation zum gleichzeitigen Verwenden verschiedener Antennenelemente für zumindest zwei der Aufgaben umfassen. Dies erlaubt zum Beispiel Aufgaben derart zeitlich abzuarbeiten, so dass die Apertur (möglichst) effizient ausgenutzt wird.
In manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Multibeaminformation für das gleichzeitige Ausführen mehrerer Aufgaben Information über einen unter Verwendung der Konfiguration vorgesehenen verwendeten Anteil einer Apertur des Radarsystems zum Ausführen der Aufgabe. Die Information gibt beispielsweise eine bestimmte Anzahl von Antennenelementen zum Ausführen einer jeweiligen Aufgabe an. Das Verfahren kann ferner ein Zuordnen von Antennenelementen zu der Aufgabe basierend auf der Information den Anteil der Apertur der ausgewählten Konfiguration zum gleichzeitigen Verwenden der Antennenelemente umfassen. Dabei werden der jeweiligen Aufgabe dann gemäß der Information die bestimmte Anzahl an Antennenelementen zugeordnet.
Das Zuordnen von Antennenelementen kann dabei ein Zuordnen der Antennenelemente zu den Aufgaben unter Berücksichtigung einer Nützlichkeit der Aufgabe unter Verwendung der zugeordneten Antennenelemente umfassen. Auf diese Weise kann eine günstige oder möglichst hohe Nützlichkeit erreicht werden.
Das Zuordnen der Antennenelemente kann dabei ein Verteilen der Antennenelemente derart umfassen, dass der Aufgabe zugeordnete Antennenelemente nicht alle unmittelbar einander benachbart sind. Dabei können die für den Konfigurationen zugeordnete Anteile der Apertur ineinander „verschachtelt“ werden. Dies lässt sich unter Verwendung von sogenannten volldigitalen (ggf. ausgedünnten, verschachtelten) Gruppenantennen (engl. „fully digital (interleaved, sparse) arrays) erreichen, wobei zusätzlich die Polarisierung der Apertur zugunsten einer günstigen oder möglichst hohen Nützlichkeit einer jeweiligen Aufgabe angepasst sein kann.
Mit der Anzahl an Aufgaben und Konfigurationen kann ein Rechenaufwand zum Auswählen der Konfigurationen ansteigen. In manchen Fällen kann der Rechenaufwand eine verfügbare Rechenleistung übersteigen.
Dem Rechnung tragend, kann das Verfahren ferner ein Unterteilen der Aufgaben in eine erste und zumindest eine zweite Aufgabengruppe umfassen. Das Auswählen der Konfiguration kann dann ein getrenntes Auswählen einer jeweiligen Konfiguration für Aufgaben der ersten und zweiten Aufgabengruppe basierend auf einer jeweiligen Nützlichkeit und Multibeaminformation umfassen. Dadurch kann sich eine Menge beim Auswählen berücksichtigter Kombinationen von Konfigurationen und damit der Rechenaufwand beim Auswählen reduzieren. Entsprechend lässt dies ein Auswählen der Konfigurationen unter Berücksichtigung der Nützlichkeit und der Multibeaminformation bei begrenzt verfügbarer Rechenleistung zu.
Das Unterteilen der Aufgaben kann ein Zuordnen von ein oder mehreren Aufgaben mit mindestens einer vorbestimmten Priorität zu der ersten Aufgabengruppe und ein Zuordnen von ein oder mehreren Aufgaben mit einer geringeren als der vorbestimmten Priorität zu der zweiten Aufgabengruppe umfassen. Dies erlaubt eine günstigere Verteilung der Radar-Ressourcen abhängig von den Prioritäten, insbesondere zugunsten einer günstigeren Verteilung der Nützlichkeit der Aufgaben.
Das Auswählen der Konfigurationen für die Aufgaben der ersten Aufgabengruppe kann dabei ein Auswählen von Konfigurationen für die Aufgaben der ersten Aufgabengruppe unter Berücksichtigung eines Mindestmaßes für die Nützlichkeit der Aufgaben der ersten und/oder zweiten Aufgabengruppe umfassen. Dadurch kann insbesondere die Funktionalität von Aufgaben der zweiten Aufgabengruppe sichergestellt werden.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren für ein Radar-Ressourcen Managementsystem und zum Auswählen von Konfigurationen für Aufgaben eines Radarsystems. Das Verfahren umfasst ein Unterteilen der Aufgaben in eine erste und eine zweite Aufgabengruppe und ein getrenntes Auswählen von Konfigurationen für Aufgaben der ersten und zweiten Aufgabengruppe unter Berücksichtigung einer Nützlichkeit der Konfigurationen der jeweiligen Aufgabengruppe. Beim getrennten Auswählen werden beispielsweise Konfigurationen für Aufgaben der ersten Aufgabengruppe und separat Konfigurationen für Aufgaben der zweiten Aufgabengruppe ausgewählt. Hierfür wird für eine gewünschte oder günstige Gesamtnützlichkeit beispielsweise durch Kombinationen von möglichen Konfigurationen für Aufgaben der ersten Aufgabengruppe und separat dazu durch Kombinationen von möglichen Kombinationen für Aufgaben der zweiten Aufgabengruppe iteriert. Dadurch kann zugunsten eines geringeren Rechenaufwands zum Auswählen der Konfigurationen eine Anzahl möglicher Kombination der Konfigurationen geringer sein, als wenn durch die möglichen Kombinationen aller Aufgaben iteriert wird. Bei manchen Anwendungen erlaubt das Verfahren das Auswählen von Konfigurationen unter Berücksichtigung weiterer Kriterien neben der Nützlichkeit, wie zum Beispiel unter Berücksichtigung von Multibeaminformation, bei begrenzter verfügbarer Rechenleistung.
Wie vorhergehend erwähnt kann das Unterteilen der Aufgaben zugunsten einer günstigen Verteilung der Radar-Ressourcen und/oder der Nützlichkeit ein Zuordnen von ein oder mehreren Aufgaben mit mindestens einer vorbestimmten Priorität zu der ersten Aufgabengruppe und ein Zuordnen von ein oder mehreren Aufgaben mit einer geringeren als der vorbestimmten Priorität zu der zweiten Aufgabengruppe umfassen.
Optional umfasst das Auswählen der Konfigurationen für die Aufgaben der ersten Aufgabengruppe ein Auswählen von Konfigurationen für die Aufgaben der ersten Aufgabengruppe unter Berücksichtigung eines Mindestmaßes für die Nützlichkeit der Aufgaben der ersten und/oder zweiten Aufgabengruppe, um beispielsweise die Funktionalität von Aufgaben der zweiten Aufgabengruppe sicherstellen zu können.
In manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Auswählen der Konfigurationen ein Auswählen einer Konfiguration für zumindest eine der Aufgaben der ersten oder zweiten Aufgabengruppe unter Berücksichtigung von Multibeaminformation über die Konfiguration für ein gleichzeitiges Ausführen mehrerer Aufgaben unter Verwendung des Radarsystems. Dies ermöglicht eine günstigere Verteilung von Ressourcen unter Berücksichtigung von Möglichkeiten Aufgaben gleichzeitig/zeitgleich auszuführen.
Ferner kann das Verfahren ein zeitliches Anordnen der ausgewählten Konfigurationen basierend auf der Multibeaminformation zum gleichzeitigen Ausführen mehrerer Aufgaben umfassen. Dies ermöglicht insbesondere eine günstige/re zeitliche „Abarbeitung“ der Aufgaben, zum Beispiel derart, dass die Apertur effizient ausgenutzt wird.
Das Verfahren kann ferner ein Zuordnen von Antennenelementen zu den Aufgaben basierend auf der Multibeaminformation der ausgewählten Konfigurationen zum gleichzeitigen Verwenden verschiedener Antennenelemente für zumindest zwei der Aufgaben umfassen. Dies erlaubt zumindest zwei Aufgaben gleichzeitig mittels der Apertur auszuführen. Insbesondere kann dabei eine in der Multibeaminformation bestimmte Anzahl der Antennenelemente einer jeweiligen Aufgabe zugeordnet werden.
In Ausführungsbeispielen umfasst die Multibeaminformation für das gleichzeitige Ausführen mehrerer Aufgaben zum Beispiel Information über einen unter Verwendung der Konfiguration vorgesehenen verwendeten Anteil einer Apertur des Radarsystems zum Ausführen der Aufgabe.Das Verfahren umfasst ferner ein Zuordnen von Antennenelementen zu der Aufgabe basierend auf der Information den Anteil der Apertur der ausgewählten Konfiguration zum gleichzeitigen Ausführen mehrerer Aufgaben. Die Anzahl ist beispielsweise anhand eines in der Multibeaminformation angegebenen Anteils der Apertur bestimmt. Der Anteil kann absolut oder relativ, zum Beispiel als ein prozentualer Anteil der Apertur angegeben sein. Entsprechend der Information über den Anteil der Apertur kann einer jeweiligen Aufgabe basierend auf der dafür ausgewählten Konfiguration eine Anzahl an Antennenelementen zugeordnet werden.
Im Sinne des vorhergehend beschriebenen kann das Zuordnen der Antennenelemente ein Zuordnen von Antennenelementen eines Antennenarrays zu den Aufgaben ein Verteilen der Antennenelemente derart umfasst, dass einer Aufgabe zugeordnete Antennenelemente nicht alle unmittelbar einander benachbart sind.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Computerprogramm mit einem Programmcode, der ein Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren bewirkt, wenn der Programmcode auf einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
Andere Ausführungsbeispiele schaffen ein Radar-Ressourcen Managementsystem, das ausgebildet ist, um eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Das Radar-Ressourcen Managementsystem umfasst dabei beispielsweise entsprechende Mittel zum Ausführen der hierin beschriebenen Verfahrensschritte des jeweiligen Verfahrens.
Figurenliste
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens für ein Radar-Ressourcen Managementsystem und zum Auswählen von Konfigurationen für Aufgaben eines Radarsystems;
2 ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens für ein Radar-Ressourcen Managementsystem und zum Auswählen von Konfigurationen für Aufgaben eines Radarsystems;
3a, 3b, 3c ein Konzept zum gruppenweisen Auswählen von Konfigurationen;
4 eine Verteilung von Aufgaben über ein Antennenarray; und
5 ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Radar-Ressourcen Managementsystems.

Beschreibung
Einige Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Weitere mögliche Beispiele sind jedoch nicht auf die Merkmale dieser detailliert beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Diese können Modifikationen der Merkmale sowie Entsprechungen und Alternativen zu den Merkmalen aufweisen. Ferner soll die Terminologie, die hierin zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, nicht einschränkend für weitere mögliche Beispiele sein.
Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente beziehungsweise Merkmale, die j eweils identisch oder auch in abgewandelter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen. In den Figuren können ferner die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein. Optionale Merkmale können durch gestrichelte Linien dargestellt sein.
Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht im Einzelfall ausdrücklich anders definiert. Als alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen kann „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“ verwendet werden. Das gilt Äquivalent für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch mehrere Elemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion im Folgenden als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei deren Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben beschreiben, dabei aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
1 zeigt ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 100 für ein Radar-Ressourcen Managementsystem und zum Auswählen von Konfigurationen für Aufgaben eines Radarsystems. Die Aufgaben können Aufgaben zur Nachverfolgung eines bereits bekannten Ziels, Suche neuer Radarziele, Objektlokalisierung und/oder Störung eines anderen Radarsystems sein. In Anwendungen kann es gewünscht oder erforderlich sein, dass Aufgaben zeitgleich ausgeführt werden und dabei für mehrere Aufgaben gleichzeitig Signale ausgesendet und/oder empfangen werden. Hierfür kann das Radarsystem als ein Multibeam-Radarsystem ausgeführt sein, welches ausgebildet ist, um zeitgleich Signale zum Ausführen mehrerer Aufgaben auszusenden und/oder zu empfangen. Hierfür weist das Radarsystem zum Beispiel eine Vielzahl an Sende- und/oder Empfangskanälen für Radarsignale auf. In Ausführungsbeispielen kann dies mittels Multiplexing/Multiplexverfahren (zum Beispiel (orthogonale) Frequenzmultiplexverfahren, Code-Multiplexverfahren oder Polarisationsmultiplexverfahren) und/oder einer Apertur mit mehreren Antennenelementen umgesetzt werden. Zum gleichzeitigen Empfangen und/oder Senden von Radarsignalen können die mehreren Antennenelemente zum Beispiel nach dem MIMO-Prinzip (aus dem Englischen: MIMO = Multiple Input Multiple Output) betrieben werden, wobei unterschiedliche (Gruppen der) Antennenelemente zeitgleich verschiedene Radarsignale der zeitgleich ausgeführten Aufgaben aussenden und empfangen. Die Antennenelemente umfassen zum Beispiel jeweils ein oder mehrere Sende- und/oder Empfangsantennen.
Wie dargestellt, umfasst das Verfahren 100 ein Auswählen 110 einer Konfiguration für zumindest eine Aufgabe unter Berücksichtigung einer Nützlichkeit der Aufgabe unter Verwendung der Konfiguration und einer Multibeaminformation über die Konfiguration für ein gleichzeitiges Ausführen mehrerer Aufgaben unter Verwendung des Radarsystems. Hierbei wird die Konfiguration beispielsweise basierend auf der Nützlichkeit und der Multibeaminformation ausgewählt.
Die Nützlichkeit kann dabei als Maß für eine Qualität oder Zweckmäßigkeit von Aufgaben verstanden werden, zum Beispiel als Maß dafür wie gut Objekte bei entsprechenden Aufgaben lokalisiert oder nachverfolgt werden oder welcher Nutzen aus der Ausführung der Aufgaben gezogen werden kann.
In Ausführungsbeispielen umfasst die Multibeaminformation Information über multibeamspezifische Radarressourcen, zum Beispiel, wie nachfolgend beschrieben, einen konfigurationsspezifischen Aperturanteil zur Ausführung der jeweiligen Aufgabe.Der (Apertur-) Anteil kann dabei als ein absoluter oder relativer Anteil, zum Beispiel als prozentualer Anteil angegeben sein. Optional kann der Anteil als eine Anzahl an Antennenelementen zum Ausführen der jeweiligen Aufgabe angegeben werden.
Bei Anwendungen, die Multiplexverfahren zum gleichzeitigen Ausführen von Aufgaben vorsehen, können die Multibeaminformation Information über die Konfiguration für ein Multiplexverfahren zum Ausführen mehrerer Aufgaben umfassen, im Falle von Frequenzmultiplexverfahren, Code-Multiplexverfahren oder Polarisationsmultiplexverfahren zum Beispiel Information über eine zum Ausführen der jeweiligen Aufgabe verwendete Frequenz, beziehungsweise Polarisation.
Ferner kann die Multibeaminformation eine Zeit umfassen, welche die Konfiguration der Aufgabe für die Verwendung des Radarsystems zum Ausführen der zumindest einen Aufgabe vorsieht. Die Zeit gibt beispielsweise eine Dauer eines oder mehrerer Sende- und/oder Empfangszyklen der jeweiligen Konfiguration zum Ausführen der Aufgabe an. Entsprechend kann anhand der Multibeaminformation dann zum Beispiel bestimmt werden, welcher Anteil der Apertur und/oder welche Frequenz und/oder welche Polarisation beim Multiplexverfahren unter Verwendung der jeweiligen Konfiguration verwendet wird.
Die Multibeaminformation ermöglicht so Konfigurationen auszuwählen, die ein gleichzeitiges Ausführen von Aufgaben ermöglichen. Verschiedene auswählbare Konfigurationen können dabei zu unterschiedlichen Möglichkeiten führen, um Aufgaben zeitgleich auszuführen. Die unterschiedlichen Möglichkeiten können wiederum verschiedene Nützlichkeiten aufweisen. Anhand der Multibeaminformation können sämtliche Möglichkeiten Aufgaben gleichzeitig auszuführen durchiteriert werden und die Konfiguration gewählt werden, welche eine (möglichst) günstige/hohe globale Nützlichkeit bietet. Ferner kann dabei eine günstige Verteilung von Radarressourcen erreicht werden. Hierzu kann die Konfiguration basierend auf der Nützlichkeit und einem Verbrauch von Radarressourcen, zum Beispiel basierend auf einem Verhältnis der Nützlichkeit zu dem Verbrauch von Radarressourcen, ausgewählt werden.
Die Radarressourcen umfassen beispielsweise eine zum Durchführen der Aufgabe beanspruchte Zeitdauer, Raum, Frequenz, Frequenzbereich, Rechenleistung, Sendeleistung, Verfügbarkeit einer Komponente (z.B. einer Antenne) oder dergleichen. Die Zeitdauer ist beispielsweise eine für die Aufgabe beanspruchte Dauer, zum Beispiel zum Senden und/oder Empfangen von Signalen. Der Raum umfasst beispielsweise einen räumlichen Anwendungsbereich, in/aus welchem das Radarsystem für eine bestimmte Aufgabe Signale emittiert und/oder empfängt.
In der Praxis hat das Radarsystem üblicherweise mehrere Aufgaben, zum Beispiel eine erste Aufgabe und zumindest eine zweite Aufgabe mit gleichem Ziel oder unterschiedlichen Zielen (Objektlokalisierung, Suche, Nachverfolgung, usw.). Hierbei kann das Verfahren 100 gleichermaßen für mehrere Aufgaben angewendet werden. Konkret kann das Auswählen 110 dann ein Auswählen jeweils einer Konfiguration für die mehreren Aufgaben basierend auf einer jeweiligen Mutlibeaminformation für ein gleichzeitiges Ausführen der Aufgaben umfassen. Dabei kann für jede der Aufgaben unter Verwendung von Multibeaminformationen von Konfigurationen der Aufgaben jeweils eine Konfiguration ausgewählt werden. Insbesondere können basierend auf der Multibeaminformation Konfigurationen ausgewählt werden, welche ermöglichen Aufgaben gleichzeitig auszuführen und eine möglichst hohe gesamte/globale Nützlichkeit der Aufgaben und/oder eine möglichst günstige Verteilung von Radarressourcen bieten/bietet.
Je mehr Kriterien beim Auswählen von Konfigurationen berücksichtigt werden, desto höher kann ein dafür benötigter Rechenaufwand sein. Entsprechend kann der Rechenaufwand größer sein, wenn beim Auswählen von Konfigurationen zusätzlich zur Nützlichkeit die Multibeaminformation berücksichtigt wird. Je nach Anzahl möglicher Kombinationen von Konfigurationen für die Aufgaben kann der Rechenaufwand in Anwendungen eine verfügbare Rechenleistung übersteigen. Es kann daher ein Bedarf sein den Rechenaufwand zu reduzieren. 2 zeigt ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 200 für ein Radar-Ressourcen Managementsystem und zum Auswählen von Konfigurationen für Aufgaben eines Radarsystems. Insbesondere erlaubt das Verfahren 200 den Rechenaufwand zu reduzieren.
Wie dargestellt, umfasst das Verfahren 200 ein Unterteilen 210 der Aufgaben in eine erste und eine zweite Aufgabengruppe. Die Aufgaben können hierfür entsprechend ihrer Zugehörigkeit zur ersten oder zweiten Aufgabengruppe markiert werden, zum Beispiel mittels eines entsprechenden Indikators (z.B. einer sog. „flag“).
Ferner umfasst das Verfahren 200 ein getrenntes Auswählen 220 von Konfigurationen für Aufgaben der ersten und zweiten Aufgabengruppe unter Berücksichtigung einer Nützlichkeit der Konfigurationen der jeweiligen Aufgabengruppe. Dabei wird beispielsweise erst gesondert durch Konfigurationen von Aufgaben der ersten Aufgabengruppe iteriert und separat durch Konfigurationen von Aufgaben der zweiten Aufgabengruppe iteriert. Hierbei ist eine Anzahl an Iterationsschritten geringer als beispielsweise, wenn durch alle Konfigurationen aller Aufgaben der ersten und zweiten Aufgabengruppe iteriert würde. Entsprechend kann der Rechenaufwand beim getrennten Auswählen 220 geringer sein.
Das Verfahren 200 kann insbesondere dazu dienen den Rechenaufwand zum Auswählen von Konfigurationen in Verfahren 100 zu reduzieren. Im Sinne von Verfahren 200 können die Aufgaben in Verfahren 100 jeweils einer ersten oder zweiten Aufgabengruppe zugeteilt werden und für die Aufgabengruppen jeweils getrennt Konfigurationen unter Berücksichtigung der Nützlichkeit und der Multibeaminformation ausgewählt werden. Alternativ kann Verfahren 200 separat angewendet werden.
Beispiele des hierin vorgeschlagenen Konzepts sollen nachfolgend anhand der 3a, 3b und 3c näher erläutert werden.
3a zeigt ein Flussdiagramm 300 zur schematischen Darstellung eines Ablaufs zum Auswählen von Konfigurationen nach dem hierin vorgeschlagenen Konzept.
Zusätzlich zu Aufgaben betreffend ein Hauptmissionsziel können Radarsysteme ein oder mehrere weitere Aufgaben betreffend Nebenziele mit geringerer Priorität als das Hauptmissionsziel haben. Zum Beispiel können Aufgaben zur Objektlokalisierung und Nachverfolgung von Objekten eine höhere Priorität haben als Aufgaben zur Störung anderer Radarsysteme oder andersherum. Verfahrensgemäß sollen sowohl für das Hauptmissionsziel als auch für die Nebenziele unter Berücksichtigung der Nützlichkeit und der Multibeaminformation/en Konfigurationen ausgewählt werden. Um den Rechenaufwand, wie oben beschrieben, bei einer Mehrzahl zu berücksichtigender Kriterien (hier: Nützlichkeit und Multibeaminformation) zu reduzieren, werden die Aufgaben unterteilt. Zum Unterteilen der Aufgaben wird vorliegend vorgeschlagen die Aufgaben nach Priorität Aufgabengruppen (auch als „Klassen“, engl. „classes“, bezeichnet) zuzuordnen. In einem Schritt 301 werden dabei erste Aufgaben 311 mit mindestens einer vorbestimmten Priorität einer ersten Aufgabengruppe (class 1) 310 und in einem weiteren Schritt 303 zweite Aufgaben 321 mit einer geringeren als der vorbestimmten Priorität einer zweiten Aufgabengruppe (class 2) 320 zugeordnet. Die Prioritäten können dabei mittels einer Metrik oder beliebig und unter Verwendung eines beliebigen Maßes bestimmt sein. Das Unterteilen der Aufgaben erfolgt beispielsweise mittels eines entsprechenden Aufgabenverwaltungsmoduls (engl.: „task manager“). Vorliegend sind die ersten Aufgaben zum Beispiel Aufgaben betreffend das Hauptmissionsziel und die zweiten Aufgaben zum Beispiel Aufgaben betreffend ein Nebenziel.
In weiteren Schritten 302 und 304 werden für die ersten und zweiten getrennt Konfigurationen basierend auf der Nützlichkeit und der Multibeaminformation ausgewählt, wobei die Multibeaminformation vorliegend beispielsweise einen von der jeweiligen Konfiguration vorgesehenen Anteil an einer Apertur (engl.: „aperture share“) des Radarsystems zur Durchführung der Aufgabe umfasst, in anderen Ausführungsbeispielen aber auch zusätzlich oder alternativ andere Multibeaminformation, zum Beispiel betreffend ein Multiplexverfahren, umfassen kann. Der Anteil gibt beispielsweise eine Anzahl von Antennenelementen eines Antennenarrays des Radarsystems an. Die Schritte 302 und 304 erfolgen wie auch die Schritte 301 für die erste und zweite Aufgabengruppe, wie anhand des Flussdiagramms zu sehen, zum Beispiel nacheinander. Vorliegend werden also beispielsweise nacheinander Konfigurationen für die Aufgabengruppen ausgewählt. Dies kann insbesondere stufenweise nach Priorität der Aufgabengruppen erfolgen. Wie vorliegend, können zunächst in Schritt 301 Aufgaben der ersten Aufgabengruppe ausgewählt werden, unter Berücksichtigung der Multibeaminformation und der Nützlichkeit in Schritt 302 Konfigurationen für Aufgaben der ersten Aufgabengruppe ausgewählte werden, danach in Schritt 303 Aufgaben der zweiten Aufgabengruppe und in Schritt 304 Konfigurationen für die zweite Aufgabengruppe ausgewählt werden. Dabei wird den Aufgaben je nach Konfiguration ein Anteil der Apertur und eine bestimmte Menge einer oder mehrerer Radarressourcen, zum Beispiel eine bestimmte Verwendungsdauer des Radarsystems, zugeteilt. Vorliegend wird zugunsten einer effizienten Nutzung der Radarressourcen vorgeschlagen, die Konfigurationen insbesondere derart auszuwählen, dass zumindest zwei der Aufgaben zeitgleich/gleichzeitig ausgeführt werden können. Hierfür werden für zumindest zwei Aufgaben Konfigurationen ausgewählt, deren Anteile an der Apertur zusammen geringer oder gleich der gesamten Apertur des Radarsystems sind. Bei einem Antennenarray mit n Antennenelementen können die Konfigurationen zumindest zweier Aufgaben derart gewählt werden, so dass eine Anzahl an Antennenelementen zur Durchführung dieser Aufgaben kleiner gleich n ist.
Anschließend werden die Aufgaben oder Konfigurationen in einem weiteren Schritt 305 räumlich und zeitlich angeordnet, was auch als „scheduling“ bezeichnet wird. Hierbei können den Aufgaben entsprechend der jeweiligen ausgewählten Konfiguration ein Zeitraum zugeordnet werden und die Aufgaben, beziehungsweise ihre Konfiguration, entsprechend ihrem Anteil der Apertur zur Ausführung der jeweiligen Aufgabe auf der Apertur angeordnet werden. Dabei können Antennenelemente zu einer jeweiligen Aufgabe basierend auf der Information den Anteil der Apertur der ausgewählten Konfiguration zum gleichzeitigen Verwenden der Antennenelemente zugeordnet werden.
Zugunsten einer effizienten Ressourcenausnutzung können dabei zumindest zwei Aufgaben mit geeigneten ausgewählten Konfigurationen zumindest teilweise gleichzeitig angeordnet, also zeitlich derart angeordnet werden, so dass Signale zum Ausführen der jeweiligen Aufgaben teils gleichzeitig/zeitgleich ausgesendet oder empfangen werden.
In einem weiteren Schritt 306 können die Aufgaben entsprechend ihrer zeitlichen und räumlichen Anordnung, wie später erläutert, bestimmten Antennenelementen zugeordnet werden.
Vorliegend wird das Konzept zum Beispiel in Verbindung mit einem Q-RAM-Prozess durchgeführt.
3b zeigt beispielhaft, wie Konfigurationen für Aufgaben 311 einer ersten Aufgabengruppe 310 und Aufgaben 321 einer zweiten Aufgabengruppe 320 ausgewählt werden können. Insbesondere zeigt 3b jeweils ein Balkendiagramm (links) für Aufgaben 311 und 321 (311 und 321 stehen stellvertretend für die/alle Aufgaben der jeweiligen Aufgabengruppe 310, bzw. 320) der ersten und zweiten Aufgabengruppe 310 und 320. Die Aufgaben 311 und 321 sind darin jeweils als ein Balken des jeweiligen Balkendiagramms dargestellt, dessen Abszisse 392 eine Zeitdauer und dessen Ordinate 394 einen Anteil der Apertur angibt. Entsprechend gibt die Erstreckung der Balken entlang der Abszisse 392 jeweils eine konfigurationsspezifische Zeitdauer zur Durchführung der jeweiligen Aufgabe an. Für die erste Aufgabengruppe 310 sind die Balken unterteilt. Ein (unterer) Balkenteil gibt hierbei den von der jeweils ausgewählten Konfiguration vorgesehenen Anteil 314 der Apertur zur Ausführung der jeweiligen Aufgabe und der andere (obere) Balkenteil einen freigehaltenen Anteil 312 der Apertur an. Wie anhand dessen zu sehen ist, können ein oder mehrere der ausgewählten Konfigurationen der Aufgaben 311 jeweils einen Anteil 312 vorhalten, um die Apertur für mehrere Aufgaben gleichzeitig zu verwenden. Für ein oder mehrere Konfigurationen kann es auch vorgesehen sein, die volle Apertur zu nutzen.
Nach Auswählen der Konfigurationen für die erste Aufgabengruppe 310 können anhand der freigehaltenen Anteile 312 Konfigurationen für die Aufgaben 321 der zweiten Aufgabengruppe 320 ausgewählt werden. Die Konfigurationen für die Aufgaben 321 können dabei derart ausgewählt werden, so dass die freigehaltenen Anteile 312 effizient ausgenutzt werden und eine möglichst hohe globale Nützlichkeit der Aufgaben erzielt wird. Vorliegend ist ein für die Aufgaben 321 vorgesehener Anteil an der Apertur durch die Höhe des jeweiligen Balkens gezeigt.
Damit die Aufgaben 321 mindestens eine gewünschte Nützlichkeit haben, kann eine bestimmte Menge an (multibeam-spezifischen) Radarressourcen, vorliegend beispielsweise ein vorbestimmter Anteil der Apertur, beim Auswählen der Konfigurationen für die Aufgaben 311 vorgehalten werden. Hierfür kann unter den Aufgaben 311 eine imaginäre oder abstrakte (Platzhalter-) Aufgabe vorgesehen sein, der beim Auswählen der Konfigurationen mindestens die vorbestimmte Menge an Radarressourcen zugeordnet wird, so dass eine Summe der freigehaltenen Aperturanteile 312 größer gleich der vorbestimmten Menge der Radarressourcen ist.
Vorliegend fungiert beispielsweise eine abstrakte Aufgabe T_l als Platzhalter für die ausschließliche Ausführung von Aufgaben der zweiten Aufgabengruppe 320 im Einzelstrahlbetrieb. Es existiert nur eine einzige Instanz dieser abstrakten Aufgabe, die aber für mehrere, nicht notwendigerweise benachbarte Aufgaben der zweiten Aufgabengruppe 320 stehen kann. Ansonsten weist sie Konfigurationen, Ressourcenanforderungen, Nützlichkeiten und Joblisten auf, wie auch Aufgaben der ersten Aufgabengruppe 310 auch. Zunächst wird der Q-RAM-Prozess für die Aufgaben der ersten Aufgabengruppe 320, welche die (tatsächlichen) Aufgaben T1, ..., Tn der ersten Aufgabengruppe 310 und die abstrakte Aufgabe T_l umfasst. Das Auswählen der Konfigurationen kann derart gestaltet sein, dass eine bestimmte globale Nützlichkeit der zweiten Aufgabengruppe 320 erreicht wird. Dafür können beim Auswählen der Konfigurationen für die erste Aufgabengruppe 310 zum Beispiel Radarressourcen vorgehalten werden.
Das Vorhalten der Radarressourcen kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielhaft seien nachfolgend zwei optionale Vorgehen hierfür genannt:

Erstes optionales Vorgehen:
- • Bestimmen von r = min{r(c): c Konfiguration von T_l mit $u (c) \geq u_{l}^{m i n}}$
  bevor die iterative globale Optimierung startet. u(c) gibt dabei die Nützlichkeit einer Aufgabe unter Verwendung von Konfiguration c an, wobei T_l die imaginäre oder abstrakte Aufgabe und $u_{l}^{m i n}$
  eine mindestens gewünschte Nützlichkeit der Aufgaben der zweiten Aufgabengruppe 320 ist;
- • Auswählen von Konfigurationen für die Aufgaben der ersten Aufgabengruppe 310 bis die noch verfügbaren (multibeam-spezifischen und nicht-multibeamspezifischen) Radarressourcen die (Schranke für die Menge an) Radarressourcen r unterschreiten;
- • Bestimmen der Nützlichkeit u_l der Aufgaben der zweiten Aufgabengruppe 320 unter Berücksichtigung der für die erste Aufgabengruppe 310 ausgewählten Konfigurationen.
- • Zuteilen von Radarressourcen zu T_l, wenn $u_{l} < u_{l}^{m i n}, b i s u_{l} \geq u_{l}^{m i n};$
- • Fortsetzen der Auswahl von Konfigurationen für die erste Aufgabengruppe 310 unter Berücksichtigung der insgesamt zu T_l zugeteilten Radarressourcen, so dass die Nützlichkeit der zweiten Aufgabengruppe 320 mindestens erhalten bleibt oder eine Verringerung der Nützlichkeit durch Zuteilen von Radarressourcen zu T_l kompensiert werden kann.

Zweites optionales Vorgehen:

• Auswählen von Konfigurationen für die erste und zweite Aufgabengruppe 310 und 320;
• Bestimmen der Nützlichkeit der Aufgaben der zweiten Aufgabengruppe 320 unter Verwendung der ausgewählten Konfigurationen;
• Für den Fall, dass $u_{l} < u_{l}^{m i n},$
Bestimmen einer Konfiguration c' mit minimalem Radarressourcenverbrauch unter allen verfügbaren Konfigurationen mit $u (c) \geq u_{l}^{m i n} - u_{l} + u_{e},$
wobei u_e die Nützlichkeit von T_l für die ausgewählte Konfiguration ist;
• Erneutes Auswählen von Konfigurationen für die erste und zweite Aufgabengruppe 310 und 320 unter Anwendung der Konfiguration c'.

Optional können auch andere Vorgehen angewandt werden, um eine bestimmte Nützlichkeit der zweiten Aufgabengruppe 310 und 320 zu erreichen. Nach dem Auswählen der Konfigurationen für die erste Aufgabengruppe 310 erfolgt das Auswählen der Konfigurationen für die zweite Aufgabengruppe 320, wobei den Aufgaben der zweiten Aufgabengruppe 320 Ressourcen zugewiesen werden. Dabei werden die Ressourcen, die den Aufgaben der ersten Aufgabengruppe 310 durch die ausgewählten Konfigurationen bereits zugewiesen sind, berücksichtigt. Wie der Fachmann, der von der vorliegenden Offenbarung profitiert, verstehen wird, kann das vorliegend für zwei Aufgabengruppen beschriebene Vorgehen für eine beliebige Anzahl von Aufgabengruppen angewendet werden. In Ausführungsbeispielen können auch Aufgabengruppen selbst nochmal unterteilt sein. Bei mehreren Aufgabengruppen kann das beschriebene Vorgehen dann rekursiv, optional entsprechend ihrer Priorisierung, angewendet werden. Dies führt dann zu einem stufenweisen Auswählen von Konfigurationen, wie später noch genauer erläutert ist.
Die ausgewählten Konfigurationen können anschließend räumlich und zeitlich angeordnet sein.
Entsprechend kann das beschriebene Verfahren ein zeitliches Anordnen der ausgewählten Konfigurationen basierend auf der Multibeaminformation zum gleichzeitigen Verwenden verschiedener Antennenelemente für zumindest zwei der Aufgaben umfassen.
3b zeigt ferner beispielhaft eine zeitliche und räumliche Anordnung („scheduling“) der Aufgaben oder Konfigurationen anhand von Diagramm 330 (rechts), über dessen Abszisse 332 die Zeit und über dessen Ordinate 334 der Aperturanteil aufgetragen ist. Zur leichteren Beschreibung ist die Zeit und der Aperturanteil vorliegend in diskreter Form als Kästchen dargestellt, wobei ein Kästchen jeweils für einen Aperturanteil und einen Zeitraum steht. Es sei jedoch klargestellt, dass die zeitliche und räumliche Einteilung anders gewählt sein kann. Eines der Kästchen repräsentiert beispielsweise ein Antennenelement oder eine Antenne der Apertur und einen Verwendungszeitraum des Aperturanteils für die jeweilige Aufgabe. Wie anhand von Diagramm 330 gezeigt, können die Konfigurationen derart ausgewählt sowie derart zeitlich und räumlich angeordnet werden, so dass zumindest zeitweise mehrere Aufgaben gleichzeitig durch die Apertur ausgeführt werden und die Apertur möglichst vollständig ausgenutzt wird. In der Praxis können die (meisten der) ausgewählten Konfigurationen für die Aufgaben 311 der ersten Aufgabengruppe 310 dabei aufgrund ihrer Priorisierung gegenüber der Aufgaben 321 der zweiten Aufgabengruppe 320 einen größeren Aperturanteil vorsehen. Vorliegend sind daher meistens jeweils eine Aufgabe der ersten Aufgabengruppe 310 gleichzeitig mit einer Aufgabe der zweiten Aufgabengruppe 320 angeordnet. Es sei jedoch angemerkt, dass je nach Ausführungsbeispiel und/oder Situation andere zeitliche und/oder räumliche Anordnungen gewählt werden können. Insbesondere können in Ausführungsbeispiele auch mehrere Aufgaben der ersten oder zweiten Aufgabengruppe 310 oder 320 gleichzeitig ausgeführt werden.
In manchen Ausführungsbeispielen kann schon beim Auswählen der Konfiguration/en basierend auf der Multibeaminformation berücksichtigt werden, welche Konfigurationen eine möglichst effiziente oder (bezogen auf die globale Nützlichkeit) günstige räumliche und/oder zeitliche Anordnung zulassen.
Wie ferner zu sehen ist, können optional manche der Aufgaben der ersten und/oder zweiten Aufgabengruppe 310 und/oder 320 auch einzeln (d.h. nicht gleichzeitig mit einer weiteren Aufgabe) ausgeführt werden.
Zum räumlichen und zeitlichen Anordnen der Konfigurationen oder Aufgaben weist ein hierfür verwendeter und sogenannter „scheduler“ neben einer Funktion zum zeitlichen Anordnen (englisch „scheduling“), wobei die ausgewählten Konfigurationen oder Aufgaben (Jobs) auf der Radar-Zeitachse ausrichtet werden, auch eine Funktion zum räumlichen scheduling auf, um die Aufgaben räumlich als sogenannte „Multi-Beam-Jobs“ anzuordnen.
In einigen Beispielen kann das zeitliche und räumliche Scheduling von zwei verschiedenen spezialisierten Schedulern durchgeführt werden.
Die eigentliche Anordnung der Konfigurationen oder Aufgaben auf der Apertur erfolgt zur Erhöhung der Nützlichkeit mittels intelligenter Signalverarbeitung, wie z. B. mittels sogenanntem „compressed sensing“.
Wie bereits vorhergehend erläutert, kann das vorhergehend Beschriebene analog für eine beliebige Anzahl an Aufgabengruppen angewendet werden. Dies sei nachfolgend anhand 3c näher erläutert. 3c zeigt ein Ablaufdiagramm 340, welches schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Vorgehens für mehrere Aufgabengruppen darstellt.
Wie anhand des Ablaufdiagramms 340 dargestellt, können Aufgabengruppen jeweils in aufeinanderfolgenden Schritten 342₁, 342₂, ..., 342_n abgearbeitet werden. Dabei können stufenweise und je nach ihrer Priorisierung für die Aufgabengruppen Konfigurationen ausgewählt werden. Dabei werden beispielsweise nach absteigender Priorität Konfigurationen für verschiedene Aufgabengruppen ausgewählt. Vorliegend werden beispielsweise zunächst in 342₁ Konfigurationen für Aufgaben der Aufgabengruppe mit der höchsten Priorität, dann in 342₂ Konfigurationen für Aufgaben einer Aufgabengruppe mit geringerer Priorität und in 342_n für Aufgaben der Aufgabengruppe mit der niedrigsten Priorität ausgewählt. Dies kann insbesondere entsprechend dem vorhergehend Beschriebenen, insbesondere in jeweils einem separaten Q-RAM-Prozess (Q-RAM block) erfolgen.
Anschließend können die Aufgaben oder Konfigurationen in dem Schritt 305 räumlich und zeitlich angeordnet und in Schritt 306 bestimmten Antennenelementen zugeordnet werden. Dies sei nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 näher erläutert.
4 zeigt schematisch ein erstes Beispiel 401 (links) und ein zweites Beispiel 402 (rechts) einer Zuordnung von Aufgaben/Konfigurationen 410, 420, 430 und 440 zu Antennenelementen 403 eines Antennenarrays des Radarsystems.
Wie in 401 (links) gezeigt, können die Aufgaben oder Konfigurationen 410, 420, 430 und 440 jeweils zueinander benachbarten Antennenelementen des Antennenarrays zugeordnet werden, beziehungsweise zueinander benachbarte Antennenelemente einer jeweiligen Aufgabe oder Konfiguration zugeordnet werden. Dies erfolgt beispielweise unter Verwendung klassischer Sub-Aperturen für einzelne Konfigurationen.
Alternativ können Aufgaben oder Konfigurationen 410', 420', 430' und 440', wie in 402 (rechts) gezeigt, derart zugeordnet werden, so dass der Aufgabe zugeordnete Antennenelemente nicht alle unmittelbar einander benachbart sind. Hierfür kann das Antennenarray als sogenanntes volldigitale (ggf. ausgedünnte, verschachtelte) Gruppenantenne (engl. „fully digital (interleaved, sparse) arrays) ausgeführt sein, beziehungsweise als ein solches durch „compressed sensing“ betrieben werden.
Verschiedene Zuordnungen können jeweils unterschiedliche globale Nützlichkeit aufweisen. Entsprechend kann zugunsten der globalen Nützlichkeit beim Zuordnen der Aufgaben/Konfigurationen und Antennenelementen insbesondere globale Nützlichkeit der Zuordnung berücksichtigt werden. Dabei kann insbesondere diejenige Zuordnung gewählt werden, welche eine günstige oder beste Nützlichkeit bietet. Vorliegend kann beispielsweise 402 eine höhere Nützlichkeit aufweisen als 401 und entsprechend die Zuordnung entsprechend 402 gewählt werden.
Es sei angemerkt, dass das vorhergehend beschriebene Konzept für beliebige Multibeaminformationen, beliebige Antennenarrays und für eine beliebige Anzahl von Aufgaben anwendbar ist.
Das hierin vorgeschlagene Konzept kann auch in Radarsystemen, insbesondere in einem Radar-Ressourcen Managementsystem umgesetzt sein.
5 zeigt ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Radar-Ressourcen Managementsystems 500. Das Radar-Ressourcen Managementsystem 500 ist ausgebildet, um eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.
Das Radar-Ressourcen Managementsystem 500 umfasst beispielweise eine oder mehrere Schnittstellen zur Kommunikation und eine Datenverarbeitungsschaltung zur Kontrolle der Schnittstellen. Die Datenverarbeitungsschaltung ist beispielsweise ausgebildet eines der hierin beschriebenen Verfahren unter Verwendung der Schnittstellen auszuführen.
Die Schnittstellen umfassen beispielsweise ein oder mehrere Ein- und/oder Ausgänge zur Übertragung von Signalen oder Informationen. Die Schnittstellen können insbesondere Schnittstellen zur funkbasierten und/oder kabelgebundenen Kommunikation beziehungsweise Übertragung von Informationen umfassen. Entsprechend umfassen die Schnittstellen zum Beispiel Kontakte, Pins, Buchsen, Stecker, Kabel, Funksender, Funkempfänger, Sendeempfänger (engl. transceiver), Signalverarbeitungsschaltungen, Signalerzeugungsschaltungen, Antennen und/oder dergleichen.
Die Datenverarbeitungsschaltung kann in Ausführungsbeispielen Hardware sein, die zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren ausgebildet ist. Dies können beliebige Prozessorkerne, wie DSPs oder andere Prozessoren sein. Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf einen bestimmten Typ von Prozessorkern eingeschränkt. Es sind beliebige Prozessorkerne, insbesondere auch mehrere Prozessorkerne oder Mikrokontroller zur Implementierung der Datenverarbeitungsschaltung denkbar. Es sind auch Implementierungen in integrierter Form mit anderen Vorrichtungen denkbar, beispielsweise in einer Steuereinheit für ein Fahrzeug, die zusätzlich noch ein oder mehrere andere Funktionen umfasst. In Ausführungsbeispielen kann die Datenverarbeitungsschaltung durch einen Prozessorkern, einen CPU (=central processing unit), einen GPU (=graphics processing unit), einen ASIC (= application-specific integrated circuit), einen IC (= integrated circuit), einen SOC (=systemon-a-chip), ein programmierbares Logikelement oder einen FPGA (=field-programmable gate array) als Kern des oben genannten Bausteins oder der Bausteine realisiert sein.
Es sei angemerkt, dass Merkmale und Aspekte, die in Zusammenhang mit einem unabhängigen Aspekt oder einer Kategorie (Verfahren, Vorrichtung, Computerprogramm, etc.) beschrieben wurden, auch für andere hierin beschriebene Kategorien oder unabhängige Aspekte anwendbar sein können.
Die Aspekte und Merkmale, die im Zusammenhang mit einem bestimmten der vorherigen Beispiele beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der weiteren Beispiele kombiniert werden, um ein identisches oder ähnliches Merkmal dieses weiteren Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das weitere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Beispiele können weiterhin ein (Computer-)Programm mit einem Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Programm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer sonstigen programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen der oben beschriebenen Verfahren können also auch durch programmierte Computer, Prozessoren oder sonstige programmierbare Hardwarekomponenten ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme und Anweisungen codieren beziehungsweise enthalten. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein.
Es versteht sich ferner, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als zwingend in der beschriebenen Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht im Einzelfall explizit angegeben oder aus technischen Gründen zwingend erforderlich ist. Daher wird durch die vorhergehende Beschreibung die Durchführung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt. Ferner kann bei weiteren Beispielen ein einzelner Schritt, eine einzelne Funktion, ein einzelner Prozess oder eine einzelne Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden.
Wenn einige Aspekte in den vorhergehenden Abschnitten im Zusammenhang mit einer Vorrichtung oder einem System beschrieben wurden, sind diese Aspekte auch als eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens zu verstehen. Dabei kann beispielsweise ein Block, eine Vorrichtung oder ein funktionaler Aspekt der Vorrichtung oder des Systems einem Merkmal, etwa einem Verfahrensschritt, des entsprechenden Verfahrens entsprechen. Entsprechend dazu sind Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben werden, auch als eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks, eines entsprechenden Elements, einer Eigenschaft oder eines funktionalen Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung oder eines entsprechenden Systems zu verstehen.
Die folgenden Ansprüche werden hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Ferner ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen bezieht - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hiermit explizit vorgeschlagen, sofern nicht im Einzelfall angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt als abhängig von diesem anderen unabhängigen Anspruch definiert ist.

Claims

Ein Verfahren (100) für ein Radar-Ressourcen Managementsystem und zum Auswählen von Konfigurationen für Aufgaben eines Radarsystems, das Verfahren (100) umfassend: Auswählen (110) einer Konfiguration für zumindest eine Aufgabe unter Berücksichtigung einer Nützlichkeit der Aufgabe unter Verwendung der Konfiguration und einer Multibeaminformation über die Konfiguration für ein gleichzeitiges Ausführen mehrerer Aufgaben unter Verwendung des Radarsystems.
Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Multibeaminformation für das gleichzeitige Ausführen mehrerer Aufgaben Information über die Konfiguration für ein Multiplexverfahren zum Ausführen mehrerer Aufgaben umfasst.
Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Multibeaminformation für das gleichzeitige Ausführen mehrerer Aufgaben Information über einen unter Verwendung der Konfiguration vorgesehenen verwendeten Anteil einer Apertur des Radarsystems zum Ausführen der Aufgabe umfasst.
Das Verfahren (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Multibeaminformation eine Zeit umfasst, welche die Konfiguration der Aufgabe für die Verwendung des Radarsystems zum Ausführen der zumindest einen Aufgabe vorsieht.
Das Verfahren (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auswählen (110) ein Auswählen jeweils einer Konfiguration für die mehreren Aufgaben basierend auf einer jeweiligen Mutlibeaminformation für ein gleichzeitiges Ausführen der Aufgaben umfasst.
Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 5, ferner umfassend ein zeitliches Anordnen der ausgewählten Konfigurationen basierend auf der Multibeaminformation zum gleichzeitigen Verwenden verschiedener Antennenelemente für zumindest zwei der Aufgaben.
Das Verfahren (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Multibeaminformation für das gleichzeitige Ausführen mehrerer Aufgaben Information über einen unter Verwendung der Konfiguration vorgesehenen verwendeten Anteil einer Apertur des Radarsystems zum Ausführen der Aufgabe umfasst und das Verfahren ferner ein Zuordnen von Antennenelementen zu der Aufgabe basierend auf der Information den Anteil der Apertur der ausgewählten Konfiguration zum gleichzeitigen Verwenden der Antennenelemente umfasst.
Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 7, wobei das Zuordnen von Antennenelementen ein Zuordnen der Antennenelemente zu den Aufgaben unter Berücksichtigung einer Nützlichkeit der Aufgabe unter Verwendung der zugeordneten Antennenelemente umfasst.
Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei das Zuordnen der Antennenelemente ein Verteilen der Antennenelemente derart umfasst, dass der Aufgabe zugeordnete Antennenelemente nicht alle unmittelbar einander benachbart sind.
Das Verfahren (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das Verfahren ferner umfassend: Unterteilen der Aufgaben in eine erste und zumindest eine zweite Aufgabengruppe, wobei das Auswählen ein getrenntes Auswählen einer jeweiligen Konfiguration für Aufgaben der ersten und zweiten Aufgabengruppe basierend auf einer jeweiligen Nützlichkeit und Multibeaminformation.
Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 10, wobei das Unterteilen der Aufgaben ein Zuordnen von ein oder mehreren Aufgaben mit mindestens einer vorbestimmten Priorität zu der ersten Aufgabengruppe und ein Zuordnen von ein oder mehreren Aufgaben mit einer geringeren als der vorbestimmten Priorität zu der zweiten Aufgabengruppe umfasst.
Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Auswählen der Konfigurationen für die Aufgaben der ersten Aufgabengruppe ein Auswählen von Konfigurationen für die Aufgaben der ersten Aufgabengruppe unter Berücksichtigung eines Mindestmaßes für die Nützlichkeit der Aufgaben der ersten und/oder zweiten Aufgabengruppe umfasst.
Ein Verfahren (200) für ein Radar-Ressourcen Managementsystem und zum Auswählen von Konfigurationen für Aufgaben eines Radarsystems, das Verfahren umfassend: Unterteilen (210) der Aufgaben in eine erste und eine zweite Aufgabengruppe; und getrenntes Auswählen (220) von Konfigurationen für Aufgaben der ersten und zweiten Aufgabengruppe unter Berücksichtigung einer Nützlichkeit der Konfigurationen der jeweiligen Aufgabengruppe.
Das Verfahren (200) gemäß Anspruch 13, wobei das Unterteilen (210) der Aufgaben ein Zuordnen von ein oder mehreren Aufgaben mit mindestens einer vorbestimmten Priorität zu der ersten Aufgabengruppe und ein Zuordnen von ein oder mehreren Aufgaben mit einer geringeren als der vorbestimmten Priorität zu der zweiten Aufgabengruppe umfasst.
Das Verfahren (200) gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei das Auswählen (220) der Konfigurationen für die Aufgaben der ersten Aufgabengruppe ein Auswählen von Konfigurationen für die Aufgaben der ersten Aufgabengruppe unter Berücksichtigung eines Mindestmaßes für die Nützlichkeit der Aufgaben der ersten und/oder zweiten Aufgabengruppe umfasst.
Das Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Auswählen (220) der Konfigurationen ein Auswählen einer Konfiguration für zumindest eine der Aufgaben der ersten oder zweiten Aufgabengruppe unter Berücksichtigung von Multibeaminformation über die Konfiguration für ein gleichzeitiges Ausführen mehrerer Aufgaben unter Verwendung des Radarsystems umfasst.
Das Verfahren (200) gemäß Anspruch 16, ferner umfassend ein zeitliches Anordnen der ausgewählten Konfigurationen basierend auf der Multibeaminformation zum gleichzeitigen Ausführen mehrerer Aufgaben.
Das Verfahren (200) gemäß Anspruch 16 oder 17, das Verfahren (200) ferner umfassend ein Zuordnen von Antennenelementen zu den Aufgaben basierend auf der Multibeaminformation der ausgewählten Konfigurationen zum gleichzeitigen Verwenden verschiedener Antennenelemente für zumindest zwei der Aufgaben.
Das Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Multibeaminformation für das gleichzeitige Ausführen mehrerer Aufgaben Information über einen unter Verwendung der Konfiguration vorgesehenen verwendeten Anteil einer Apertur des Radarsystems zum Ausführen der Aufgabe umfasst und das Verfahren (200) ferner ein Zuordnen von Antennenelementen zu der Aufgabe basierend auf der Information den Anteil der Apertur der ausgewählten Konfiguration zum gleichzeitigen Ausführen mehrerer Aufgaben umfasst.
Das Verfahren (200) gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei das Zuordnen der Antennenelemente ein Zuordnen von Antennenelementen eines Antennenarrays zu den Aufgaben ein Verteilen der Antennenelemente derart umfasst, dass einer Aufgabe zugeordnete Antennenelemente nicht alle unmittelbar einander benachbart sind.
Computerprogramm mit einem Programmcode, der ein Durchführen eines der Verfahren (100, 200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20 bewirkt, wenn der Programmcode auf einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
Ein Radar-Ressourcen Managementsystem (500), das ausgebildet ist, um eines der Verfahren (100, 200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20 auszuführen.