DE102021129811A1

DE102021129811A1 - Computerprogramm, Radarressourcenverwaltungssystem und Verfahren für ein Radarressourcenverwaltungssystem

Info

Publication number: DE102021129811A1
Application number: DE102021129811.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Brüggenwirth; Daniel O'Hagan; Jacobus Stephanus Sandenbergh
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2022-11-03

Abstract

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf ein Computerprogramm, ein Radarressourcenverwaltungssystem (800, 140) und ein Verfahren (700) für ein Radarressourcenverwaltungssystem. Das Verfahren (700) für ein Radarressourcenverwaltungssystem und für die Synchronisation eines bi- oder multistatischen Radametzwerks mit bewegbaren Radarplattformen umfasst das Steuern (710) von Radarressourcen für die Synchronisation des Radametzwerks auf der Grundlage eines Nutzens von mindestens einer Aufgabe für das synchronisierte Radarnetzwerk.

Description

Gebiet
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf ein Computerprogramm, ein Radarressourcenverwaltungssystem und ein Verfahren für ein Radarressourcenverwaltungssystem. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, beziehen sich die Ausführungsbeispiele auf ein Konzept zur Synchronisation eines bi- oder multistatischen Radarnetzwerkes.
Hintergrund
In bi-/multistatischen Radar- oder Sensornetzwerken kann es erwünscht sein, die Taktgeber an Bord separater bewegbarer Plattformen zu synchronisieren (z. B. zu Messzwecken). Für die Synchronisation können Radareinrichtungen, wie z. B. Radarantennen von separaten Plattformen, verwendet werden. Dies kann jedoch zu einer ineffizienten Nutzung der Radareinrichtungen für die Synchronisation führen.
Daher besteht ein Bedarf für ein verbessertes Konzept für die Synchronisation.
Zusammenfassung
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der angehängten unabhängigen und abhängigen Ansprüche erfüllt sein.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beruhen auf der Erkenntnis, dass ein Nutzen von Aufgaben (Radaraufgaben) eines bi-/multistatischen Radarnetzwerkes insbesondere von einer vorangegangenen Synchronisation, insbesondere ihrer Art (Zeit-, Phasen-, Frequenzsynchronisation) und/oder ihrer Genauigkeit/Qualität abhängt. Bei der Verwendung von Radareinrichtungen zur Synchronisation können unterschiedliche Arten und/oder Genauigkeiten wiederum unterschiedliche und/oder einen unterschiedlichen Betrag an Radarressourcen erfordern, z. B. eine unterschiedliche Anzahl und/oder Länge von Sende- und/oder Empfangszyklen. Ein Grundgedanke der vorliegenden Offenbarung ist es, den Nutzen einer oder mehrerer Aufgaben des synchronisierten bi-/multistatischen Radarnetzwerkes und der Radarressourcen für die Synchronisation auszugleichen, um einen effizienten Verbrauch von Radarressourcen zu erreichen.
Ausführungsbeispiele stellen ein Verfahren für ein Radarressourcenverwaltungssystem und für die Synchronisation eines bi- oder multistatischen Radarnetzwerkes mit bewegbaren Radarplattformen bereit. Das Verfahren umfasst das Steuern von Radarressourcen für die Synchronisation des Radarnetzwerkes auf der Grundlage eines Nutzens von mindestens einer Aufgabe für das synchronisierte Radarnetzwerk.
Das Radarressourcenverwaltungssystem kann irgendein technisches Mittel zum Steuern der Radar-Ressourcen im bi-/multistatischen Radarnetzwerk sein. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann das Radarressourcenverwaltungssystem eine oder mehrere Schnittstellen für die Kommunikation und eine Datenverarbeitungsschaltung umfassen, die so ausgebildet ist, dass sie die Radar-Ressourcen, die für die Synchronisation verwendet werden (sollen), über die eine oder mehrere Schnittstellen steuert.
Das bi-/multistatische Radarnetzwerk kann irgendein Radarsystem sein, das mehrere (separate) Radarplattformen aufweist. Dies umfasst insbesondere Radarnetzwerke mit einer oder mehreren aktiven und passiven Radareinheiten (Sender, Empfänger), z.B. dienend für Entfernungs-, Such- und/oder Verfolgungsaufgaben, sowie Radarnetzwerke mit ausschließlich aktiven oder passiven Radareinheiten, z.B. zum Stören (z.B. Radarstörsender) bzw. zur passiven Detektion. Bei den Radarplattformen kann es sich um bewegbare oder sich bewegende Plattformen handeln, z. B. Fahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe oder Ähnliches. Bei einigen Ausführungsformen kann das bi-/multistatische Radarnetzwerk ein passives, semi-passives oder aktives Radarsystem sein oder ein solches umfassen. Beispiele für das bi-/multistatische Radarnetzwerk können eine Mehrzahl von Sendern und/oder Empfängern an Bord der Radarplattformen umfassen.
Die Sender/Empfänger können nicht nur für Radaraufgaben (z. B. Suche und Verfolgung von Zielen, Radarstörung usw.), sondern auch für die Synchronisation verwendet werden, insbesondere für die drahtlose Zeitübertragung zwischen den Radarplattformen. So können z. B. Funksignale von Radarantennen (Sender- oder Empfänger-Antennen) zur drahtlosen Synchronisation verwendet werden. Bei Ausführungsbeispielen können die Radarressourcen, d. h. Ressourcen, die (normalerweise) für Radaraufgaben verwendet werden, für die Synchronisation verbraucht werden.
Die Radarressourcen können einem Frequenzbereich von Funksignalen des bi-/multistatischen Radarnetzes, Energie, einer Zeit der Sende- und/oder Empfangszyklen für die Synchronisation oder Ähnlichem entsprechen oder diese umfassen. In der vorliegenden Offenbarung kann der Begriff „Radarressourcen“ für die Art (Frequenzbereich, Energie, Zeit der Sende- und/oder Empfangszyklen usw.), aber auch für die Menge der Radarressourcen stehen, z. B. für eine Größe des Frequenzbereichs, die Energiemenge usw.
Der Nutzen kann als Maß für einen Wert oder eine Qualität eines Ergebnisses der Aufgabe verstanden werden. Bei Aufgaben zur Obj ektverfolgung oder -lokalisierung hängt der Nutzen z.B. von der Genauigkeit oder Unsicherheit des Ergebnisses ab, bei solchen Aufgaben z.B. von der Verfolgungs- oder Lokalisierungsgenauigkeit. In der Praxis kann der Nutzen anhand beliebiger oder unterschiedlicher Metriken bestimmt werden.
Das Steuern der Radarressourcen für die Synchronisation auf der Grundlage des Nutzens ermöglicht es also, den Wert und eine Menge der Radarressourcen auszugleichen, um sie effizienter zu nutzen. Dabei wird z.B. eine gewisse Menge der Radarressourcen für die Synchronisation zur Verfügung gestellt.
In der Praxis kann das vorgeschlagene Konzept auch auf mehrere Aufgaben angewendet werden, um die globale Effizienz zu steigern. Optional kann es in ein Radarressourcenverwaltungssystem implementiert werden. In Anwendungen kann es in das dienstqualitätsbasierte Ressourcenzuweisungsmodell (Q-RAM) des Radarnetzes implementiert werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Steuerung der Radarressourcen für die Synchronisation auf der Grundlage des Nutzens die Steuerung der Radarressourcen für die Synchronisation auf der Grundlage eines Verhältnisses zwischen den für die Synchronisation verwendeten Radarressourcen und dem Nutzen. Dies ermöglicht insbesondere ein verbessertes oder (mindestens) gewünschtes Kosten-Nutzen-Verhältnis in Bezug auf die Radarressourcen und den Nutzen.
In der Praxis hängt es davon ab, wie die Synchronisation durchgeführt wird, welche und wie viele Radarressourcen für die Synchronisation verwendet werden. Dementsprechend kann die Steuerung der Radarressourcen für die Synchronisation die Anpassung der Synchronisation des Radarnetzes umfassen. So wird zur Steuerung der Radarressourcen z.B. die Art und Weise, wie (z.B. mit welchen Mitteln und/oder welcher Konfiguration) die Synchronisation durchgeführt wird, angepasst.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Steuerung der Radarressourcen die Einstellung mindestens eines Parameters, der mit der Synchronisation zusammenhängt. In der Praxis können auch mehrere Parameter, die sich auf die Synchronisation beziehen, auch als „Synchronisationsparameter“ bezeichnet, eingestellt werden. Beispiele für Synchronisationsparameter umfassen eine Prozess- oder Steuerungsvariable, die sich auf die Synchronisation auswirkt, wie z. B. ein Parameter, der eine Signalwellenform, eine Frequenz oder einen Frequenzbereich eines Funksignals für die drahtlose Zeitübertragung zwischen den zu synchronisierenden Plattformen bestimmt, oder ein Parameter, der sich auf einen Steuerungsalgorithmus und damit auf die Lock-In-Zeit für die Synchronisation auswirkt. Unterschiedliche Wellenformen, Frequenzen, Frequenzbereiche, Synchronisationssteuerungsalgorithmen und Lock-In-Zeiten können mit unterschiedlichen Synchronisationsqualitäten und damit mit unterschiedlichem Nutzen sowie mit unterschiedlichem Radarressourcenverbrauch einhergehen. Das Gleiche gilt für andere derartige Parameter. Durch die Einstellung des Parameters kann z.B. ein minimal gewünschter Nutzen der Aufgabe oder ein günstiges Verhältnis zwischen dem Nutzen und den für die Synchronisation verwendeten Radar-Ressourcen erreicht werden. Insbesondere kann die Einstellung des Parameters einen geringeren technischen Aufwand (z.B. weniger Rechenleistung, mechanischer Aufwand) erfordern als andere Maßnahmen, die z.B. mechanische Einstellungen oder die Auswahl einer der verschiedenen Synchronisationstechniken bereitstellen, wie später noch näher erläutert wird.
In Anwendungen kann das Radarnetzwerk so ausgebildet sein, dass es verschiedene Synchronisationstechniken ausführt, wobei die Synchronisationstechniken jeweils einen bestimmten Nutzen für die Aufgabe bereitstellen. Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Steuerung der Radarressourcen auf der Grundlage des Nutzens die Auswahl mindestens einer der Synchronisationstechniken für die Synchronisation auf der Grundlage des Nutzens der Aufgabe. Die verschiedenen Synchronisationstechniken unterscheiden sich z.B. konzeptionell voneinander. Zusätzlich zu unterschiedlichen Synchronisationsparametern unterscheiden sie sich z.B. in der Art oder Anzahl der Mittel und/oder Maßnahmen zur Synchronisation. Beispiele für verschiedene Synchronisationstechniken umfassen z.B. Synchronisationstechniken, die die Verwendung einer Neben- oder Hauptkeule von Radarantennen oder eine ein- oder zweiseitige Zeitübertragung bereitstellen. Während einige Synchronisationstechniken die Hauptkeule und/oder die Zweiwege-Zeitübertragung nutzen, verwenden andere Synchronisationstechniken eine oder mehrere Nebenkeulen und/oder die Einweg-Zeitübertragung. Die Auswahl der Synchronisationstechnik auf der Grundlage des Nutzens sorgt dafür, dass eine geeignete Synchronisationstechnik für eine effiziente Nutzung der Radarressourcen gewählt wird. In Anwendungsfällen wird z. B. eine Synchronisationstechnik, die die Zweiwege-Zeitübertragung verwendet, gegenüber einer Synchronisationstechnik, die die Einweg-Zeitübertragung verwendet, bevorzugt, wenn erstere einen höheren Nutzen bietet. Dasselbe gilt für Synchronisationstechniken, die entweder die Haupt- oder die Nebenkeule für die Synchronisation unterschiedlich verwenden, oder andere unterschiedliche technikspezifische Eigenschaften, die den Nutzen und die verwendeten Radarressourcen beeinflussen. Auf diese Weise kann eine geeignete Synchronisationstechnik gewählt werden, die eine effiziente Nutzung der Radarressourcen unterstützt.
Außerdem können sich die verschiedenen Synchronisationstechniken in ihrer Wirkung oder Art der Synchronisation unterscheiden. Die Synchronisationstechniken umfassen z.B. Synchronisationstechniken für die Zeit-, Frequenz- und/oder Phasensynchronisation, und die Auswahl der mindestens einen Synchronisationstechnik umfasst die Auswahl einer oder mehrerer der Synchronisationstechniken für die Zeit-, Frequenz- und/oder Phasensynchronisation auf der Grundlage des Nutzens. In Beispielen kann die Zeitsynchronisation zusammen mit der Frequenzsynchronisation eine höhere Synchronisationsgenauigkeit/geringere Zeitunsicherheit bereitstellen, die mit einem höheren Nutzen einhergeht als die Zeit- oder Frequenzsynchronisation allein. Dementsprechend können entsprechende Synchronisationstechniken für die Zeit- und Frequenzsynchronisation gewählt werden. In manchen Fällen stellen andere Kombinationen von Zeit-, Frequenz- und Phasensynchronisation den gewünschten oder den höchsten Nutzen bereit und können daher ausgewählt werden. Auf diese Weise kann eine günstige Synchronisationstechnik ausgewählt werden, das einen angemessenen oder den höchsten Nutzen bereitstellt.
Die Synchronisationstechniken können jeweils einen spezifischen Radarressourcenverbrauch von Radarressourcen haben. Eine Synchronisationstechnik für die Zeitsynchronisation (mit einer gewünschten Mindestgenauigkeit) kann eine bidirektionale Funkübertragung zwischen Radarplattformen für eine Zweiwege-Zeitübertragung erfordern, während eine Synchronisationstechnik für die Frequenzsynchronisation (nur) eine unidirektionale Funkübertragung und damit weniger Radarressourcen als eine Zweiwege-Zeitübertragung erfordern kann. Bei Ausführungsbeispielen des Verfahrens umfasst die Auswahl der mindestens einen Synchronisationstechnik die Auswahl mindestens einer der Synchronisationstechniken auf der Grundlage ihres Radarressourcenverbrauchs. In der Praxis wird die Synchronisationstechnik auf der Grundlage des Nutzens und der Radarressourcen ausgewählt, z. B. auf der Grundlage eines Verhältnisses zwischen dem Nutzen und den Radarressourcen. Auf diese Weise kann ein angemessenes Kosten-Nutzen-Verhältnis erreicht werden.
In Anwendungen kann das Radarnetzwerk so ausgebildet sein, dass es die Aufgabe in einer kohärenten und einer nicht kohärenten Konfiguration ausführt. In der kohärenten Konfiguration verwendet die Aufgabe eine (annähernd, d. h. im Vergleich zu vollständigen Taktzyklen vernachlässigbare) konstante (bekannte) Phasenbeziehung zwischen den Zeitpunkten der beteiligten Plattformen bzw. ihren Taktgebern. Bei einer nicht kohärenten Konfiguration ist die Phasenbeziehung unbekannt und wird daher bei der Signalverarbeitung nicht berücksichtigt, was im Allgemeinen zu einer schlechteren Performance führt. In Anwendungen kann die Aufgabe bei der Ausführung in der kohärenten und in der nicht-kohärenten Konfiguration unterschiedliche Nutzen aufweisen. Bei Ausführungsbeispielen des vorgeschlagenen Verfahrens kann die Steuerung der Radarressourcen die Bereitstellung von Radarressourcen umfassen, die die kohärente oder nicht-kohärente Konfiguration auf der Grundlage des Nutzens der Aufgabe für die kohärente und nicht-kohärente Konfiguration ermöglichen. Die Aufgabe weist z. B. einen geringeren Nutzen auf, wenn sie in der nicht kohärenten Konfiguration ausgeführt wird als in der kohärenten Konfiguration. Dementsprechend kann die Synchronisation so erfolgen, dass die Aufgabe in der kohärenten Konfiguration ausgeführt werden kann. Auf diese Weise kann ein akzeptabler oder der höchstmögliche Nutzen erzielt werden. In der Praxis kann eine solche Synchronisation für die kohärente Konfiguration eine größere Menge an Radarressourcen erfordern als für die nicht kohärente Konfiguration. Für ein geeignetes oder gewünschtes Verhältnis von Nutzen und Radarressourcen können die Radarressourcen auf der Grundlage eines solchen Verhältnisses gesteuert werden, z. B. so, dass die Synchronisation das höchstmögliche Verhältnis von Nutzen und Radarressourcen ergibt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Ressourcen in Anwendungen mit Aufgaben, die in kohärenter und nicht-kohärenter Konfiguration ausführbar sind, günstiger genutzt werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das Radarnetzwerk unter Verwendung von Radar so ausgebildet, dass eine relative Position von Radarplattformen zueinander für die Aufgabe bestimmt wird. In Anwendungen können Aufgaben zur Verfolgung oder Lokalisierung von Objekten unter Verwendung des Radarnetzes die relative Position der jeweils verwendeten Radarplattformen erfordern. Der Nutzen kann auch von der Genauigkeit der relativen Position abhängen, wobei die Genauigkeit wiederum von den für die Bestimmung der relativen Position verwendeten Radarressourcen abhängen kann. Je größer die Menge an Radarressourcen, z. B. je länger die Lock-In-Zeit oder je höher die Sendeleistung, die für die Bestimmung der relativen Position verwendet werden, desto genauer kann sie sein. Das Verfahren kann dementsprechend auch die Steuerung von Radarressourcen zur Bestimmung der relativen Position auf der Grundlage des Nutzens der Aufgabe umfassen. Auf diese Weise können z.B. die verwendeten Radarressourcen und der Nutzen in ein angemessenes Verhältnis gebracht werden.
In Anwendungen kann der Nutzen von der Zuweisung von Radarressourcen für die Bestimmung der relativen Position und für die Synchronisation abhängen. Bei Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann die Steuerung der Radarressourcen die Auswahl der Zuweisung von Radarressourcen auf der Grundlage des Nutzens umfassen. Auf diese Weise können die für die Synchronisation und die Bestimmung der relativen Position verwendeten Radarressourcen so ausgeglichen werden, dass ein günstiger oder optimaler Nutzen erreicht wird.
Insbesondere bei Anwendungen, bei denen sich die relative Position im Laufe der Zeit ändert, z. B. bei bi-/multistatischen Radarnetzwerken mit bewegbaren oder sich bewegenden separaten Plattformen, kann sich der Nutzen nach der Messung der relativen Position mit der Zeit verschlechtern. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache kann die Steuerung der Radarressourcen zur Bestimmung der relativen Position das Planen der Messung der relativen Position auf der Grundlage des Nutzens für die Zeit nach der Messung der relativen Position umfassen. Zum Beispiel wird die Messung so geplant, dass sie kurz vor der Messung stattfindet.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Planung die Planung der Messung der relativen Position für den letztmöglichen Zeitpunkt vor der Aufgabe. In bestimmten Fällen kann der spätestmögliche Zeitpunkt unmittelbar vor der Aufgabe oder unmittelbar vor einer oder mehreren anderen Aufgaben vor der Aufgabe liegen, die die relative Position verwenden.
Ausführungsbeispiele stellen auch ein Computerprogramm zur Verfügung, das Anweisungen aufweist, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, das hier vorgeschlagene Verfahren auszuführen.
Ausführungsbeispiele stellen auch ein Radarressourcenverwaltungssystem für ein bi- oder multistatisches Radarnetzwerk mit bewegbaren Radarplattformen bereit, wobei das Radarressourcenverwaltungssystem so ausgebildet ist, dass es das hier vorgeschlagene Verfahren ausführt.
Figurenliste
Nachfolgend werden einige Beispiele des vorgeschlagenen Konzeptes ausschließlich beispielhaft und bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen

1 zeigt schematisch ein Beispiel für ein multistatisches Radarnetzwerk;
2 zeigt ein Flussdiagramm, das schematisch das auf der Dienstgüte basierende Modell der Ressourcenzuweisung veranschaulicht;
3 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch ein Ausführungsbeispiel einer bistatischen Sender- und Empfängerarchitektur darstellt;
4 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Taktgebers einer Radarplattform für ein bi-/multistatisches Radarnetzwerk darstellt;
5 zeigt schematisch die Zeit-, Phasen- und Frequenzsynchronisation;
6 zeigt schematisch ein multistatisches Radarnetzwerk, ein Ziel und die Unsicherheiten ihrer geschätzten Positionen;
7 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens für ein Radarressourcenverwaltungssystem und für die Synchronisation eines bi- oder multistatischen Radarnetzwerkes; und
8 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Radarressourcenverwaltungssystems.

Detaillierte 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 Ausführungsbeispiele beschränkt. Andere Beispiele können Modifikationen der Merkmale sowie Entsprechungen und Alternativen zu den Merkmalen aufweisen. Ferner soll die Terminologie, die hierin verwendet wird, um bestimmte Beispiele zu beschreiben, nicht einschränkend für weitere mögliche Beispiele sein.
Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente und/oder Merkmale, die identisch sein können 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.
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 eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen kann „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“ verwendet werden. Das gilt entsprechend für Kombinationen aus 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 nachfolgend 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 Gebrauch das Vorliegen der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben beschreiben, dabei aber nicht das Vorliegen oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben ausschließen.
1 zeigt schematisch ein Beispiel für ein multistatisches Radarnetzwerk 100. Das multistatische Radarnetzwerk 100 umfasst einen Sender 110 („Tx“) und mehrere Empfänger 120a, 120b und 120c („Rx1“, „Rx2“, „Rx3“). Bei anderen Beispielen kann das Radarnetzwerk 100 eine unterschiedliche Anzahl von Sendern und/oder Empfängern aufweisen. Das hier vorgeschlagene Konzept lässt sich auch auf ein bistatisches Radarnetzwerk anwenden, d. h. mit einem einzigen Sender und einem einzigen Empfänger. Bei Ausführungsbeispielen kann mindestens einer der Sender und/oder Empfänger als Sendeempfänger ausgebildet sein. In der Praxis können sich der Sender 110 und die Empfänger 120a-c an Bord separater bewegbarer Plattformen, hier separater Luftfahrzeuge, befinden, während sich bei anderen Ausführungsbeispielen einer oder mehrere der Sender und Empfänger an Bord anderer Arten bewegbarer Plattformen, z. B. anderer Fahrzeuge, befinden können.
In Anwendungen kann der Sender aus einem multifunktionalen AESA-Nasenradar (Tx) an Bord eines bemannten Flugzeugs bestehen, das als leistungsstarker, weitreichender Beleuchter von Zielen dient, während eine Beleuchtungsstrategie des multifunktionalen AESA-Nasenradars von einem Radarressourcenverwaltungssystem 140 gesteuert wird. Das Radarressourcenverwaltungssystem 140 kann sich entweder an Bord des Flugzeugs oder entfernt davon befinden. Die Empfänger 120a-c können z. B. von unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs; unmanned aerial vehicles) getragen werden. Um Energie zu sparen, dürfen diese UAVs selbst keine Hochleistungsradarstrahlen abstrahlen, sondern fungieren als (passive) bi-statische Radarempfänger. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Empfänger aktiv sein, d. h. sie sind zum Abstrahlen ausgebildet. Für die Kommunikation steht zwischen den Plattformen (Sender und Empfänger) eine eigene Kommunikationsverbindung/ein eigener Kommunikationskanal für den Datenaustausch zur Verfügung. Dabei befinden sich der Sender 110 und die Empfänger 120a-c z.B. in einem gemeinsamen (Mesh-)Netzwerk.
Die Front-Ends des Senders 110 und der Empfänger 120a-c können digitale Arrays sein, so dass keine analoge Strahlformung, Doppler-Verarbeitung oder Deramping erforderlich ist. Auf diese Weise können die Aufgaben „digital“ durchgeführt werden, z. B. durch digitale Entfernungs-/Doppler-/Winkelverarbeitung, und es sind weniger Vorkenntnisse erforderlich als bei analogen Ansätzen.
Das Radarnetzwerk 100 kann eine oder mehrere Aufgaben ausführen, z.B. zur Lokalisierung, Verfolgung oder Suche von Zielen sowie Aufgaben zur Radarstörung o.ä. 1 zeigt schematisch Laufzeitmessungen zur Lokalisierung, Verfolgung und/oder Suche eines Ziels 150. Im gezeigten Beispiel emittiert der Sender 110 ein Signal 160, und die Empfänger 120a-c sowie der Sender 110 (da der Sender 110 auch als Empfänger dient) können ein Echo 160' des Signals 160 vom Ziel 150 empfangen. Für die laufzeitbasierte Lokalisierung kann ein sogenanntes „Fusionszentrum“ 130 dann von den Empfängern 120a-c und/oder vom Sender 110 (neben anderen Daten) Empfangszeiten („T_Rx1-3“) des Echos 160', eine Emissionszeit („T_Tx“) des Signals 160 und/oder eine Bewegungszeit T_RxTx von Signal 160 und Echo 160' erhalten. Das Fusionszentrum kann zum Beispiel mit einem Kalman-Filter realisiert werden. Unter Verwendung anderer Daten, hier z.B. Informationen über die jeweilige Position P_Tx und P_Rx1-3 des Senders 110 und der Empfänger 120a-c, kann mit Informationen über die jeweiligen Unsicherheiten σ_TTx, σ_TRx1-3, σ_PTx, σ_PRx1-3, und/oder Informationen über eine jeweilige Ankunftsrichtung DoA_Tx1 und DoA_Rx1-3 das Fusionszentrum 130 eine Position oder einen Plot P̂_Tgt des Ziels 150 bestimmen, optional zusammen mit den jeweiligen Unsicherheiten σ_PTgt. P_Tx und P_Rx1-3 werden z. B. aus bekannten Trajektorien des Senders und der Empfänger und/oder Messungen ihrer relativen Positionen abgeleitet. Die Emissionszeit und die Empfangszeiten können sich jeweils auf ein Zeitsystem/Rahmen des jeweiligen Senders 110 oder Empfängers 120a-c beziehen. Daher kann eine Synchronisation zwischen den Zeitsystemen/Frames für die Vergleichbarkeit der Zeiten bei bi-statischen Laufzeitmessungen, z. B. zur Ziellokalisierung, erforderlich sein. Insbesondere können die Aufgaben eine Zeit-, Frequenz- und/oder Phasensynchronisation zwischen dem Sender 110 und einem oder mehreren der Empfänger 120a-c erfordern. Im gezeigten Beispiel sind z.B. der Empfänger 120a und der Sender 110 zeitlich synchronisiert und der Empfänger 120c und der Sender 110 sind frequenzsynchronisiert. In bi-/multistatischen Radametzwerken mit bewegbaren Plattformen, wie im gezeigten Beispiel, kann eine drahtlose Synchronisation, d.h. eine Synchronisation über Funksignale, praktikabler sein als eine drahtgebundene Synchronisation. Dazu werden Strahlen 170a bzw. 170b umfassen ein Zeitreferenzsignal jeweils zur Zeit- und Frequenzsynchronisation auf die jeweiligen Plattformen 120a und 120c gerichtet. Außerdem können einer oder mehrere der Empfänger 120a-c mit dem Sender 110 phasensynchronisiert werden. Optional kann der Empfänger 120a auch frequenz- und/oder phasensynchronisiert sein, und der Empfänger 120c kann auch zeit- und frequenzsynchronisiert sein. Außerdem wird ein Strahl 170c zur Messung des Abstands zwischen dem Sender 110 und einem Empfänger, hier dem Empfänger 120b, vom Sender 110 emittiert und auf eine entsprechende Plattform, hier die Plattform 120b, gerichtet. Der Strahl 170a trägt z.B. Informationen über eine Referenzzeit, auch „Tageszeit“ genannt, zur Zeitsynchronisation durch die Referenzzeit. Der Strahl 170b umfasst z. B. ein Signal mit einer Referenzfrequenz, wie z. B. ein Puls-pro-Sekunde-Signal (PPS), zur Frequenzsynchronisation durch die Referenzfrequenz. Der Strahl 170c kann speziell für Distanzmessungen ausgebildet sein. Dabei weist der Strahl 170c z.B. eine für Distanzmessungen günstige Wellenform auf.
Für die Synchronisation wird vorzugsweise bereits verfügbare Radartechnik (z.B. Antennen und/oder Signalverarbeitungsmittel) verwendet, um auf zusätzliche Technik für die drahtlose Synchronisation verzichten zu können.
Das Radarnetzwerk 100 kann ein multifunktionales Radarsystem sein, das gleichzeitig potenziell widersprüchliche Aufgaben erfüllen kann. Für eine effiziente Zuweisung der Radar-Ressourcen zu den Aufgaben kann eine Ressourcenverwaltung (z. B. durch Priorisierung, Parameterauswahl und Planung der Aufgaben) eingesetzt werden. Zu diesem Zweck wird z. B. ein geeignetes Radarressourcenverwaltungssystem 140 eingesetzt. In Anwendungen ist es erwünscht, dass verschiedene Aufgaben des Radarnetzwerkes 100 (z.B. Suche nach neuen Zielen, Verfolgungs- (track) oder Zielidentifikation) unter Berücksichtigung der Randbedingungen der verfügbaren Radarressourcen (z.B. Zeit, Leistung) effizient ausgeführt werden. In der Praxis können Aufgaben in verschiedenen Konfigurationen ausgeführt werden, was zu spezifischen Ressourcenanforderungen und Nutzen führt. Das Ressourcenverwaltungsmodulsystem 140 kann den Gesamtnutzen des Systems für die gemeinsamen Aufgaben verbessern oder sogar optimieren, wobei globale Ressourcengrenzen und Mindestanforderungen an die Dienstqualität eingehalten werden. Es kann so ausgebildet sein, dass es für jede Aufgabe spezifische Konfigurationen auswählt, die dann vom Planer auf der Radarzeitachse ausgerichtet werden. In Anwendungen wendet das Radarressourcenverwaltungssystem 140 zu diesem Zweck z. B. das auf der Dienstgüte basierende Ressourcenzuweisungsmodell (Q-RAM) an, das unter Bezugnahme auf 2 näher erläutert wird.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform des Q-RAM-Modells schematisch darstellt. Bei Q-RAM werden für jede Aufgabe mehrere mögliche Konfigurationen erstellt und bewertet. Im gezeigten Beispiel wird dies bei Schritt 210 durchgeführt. In einem weiteren Schritt 220 werden die verfügbaren Konfigurationen im Ressourcen-Nutzwert-Raum abgebildet, d. h. entsprechend den erforderlichen Radarressourcen und dem Nutzen der Aufgabe, die die jeweilige Konfiguration verwendet, und es kann eine konvexe Hüllenoperation verwendet werden, um eine Teilmenge von Konfigurationen mit ausreichendem Nutzen zu bestimmen. Diese Teilmenge kann als „Jobliste“ bezeichnet werden. Ein globaler Optimierer 230 weist den Aufgaben dann iterativ (die begrenzte Menge an) Radar-Ressourcen zu, so dass ein ausreichender oder der beste globale Nutzen erzielt wird. Nach der Ressourcenzuweisung plant ein Planer (scheduler) 240 die Ausführung der Aufgaben mit der gewählten Konfiguration über die Zeit. Auf diese Weise erhöht Q-RAM die Effizienz bei der Nutzung der Radarressourcen. Durch die zusätzlichen Anforderungen an Radarressourcen für die Synchronisation kann sich die Effizienz jedoch verschlechtern.
Daher besteht möglicherweise ein Bedarf an einem verbesserten Konzept für die Synchronisation, wie es in der vorliegenden Offenbarung dargelegt wird.
In der Praxis können mehrere drahtlose Synchronisationstechniken verfügbar sein. Solche Techniken können oft allein oder in Kombination (zur Erhöhung der Redundanz oder Performance) eingesetzt werden und können sowohl auf Hardware als auch auf Software (Signalverarbeitung) basierende Techniken umfassen. Mögliche Synchronisationstechniken hängen von den Fähigkeiten der Hardware (z. B. Radar-Performance, dedizierte Synchronisationsverbindung) und Software (z. B. Speicherung und Verarbeitung) an Bord, der multistatischen Geometrie (z. B. Sichtlinie, Basisliniendistanz) und den relativen Trajektorien (z. B. statisch oder schnell beschleunigend) ab. In der Praxis werden die separaten Plattformen des bi-/multistatischen Radarnetzes durch die Synchronisationstaktgeber, die einen entsprechenden Zeitrahmen bestimmen, zeitlich, frequenzmäßig und/oder phasenmäßig aufeinander ausgerichtet, wie in 3 näher dargestellt.
3 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch ein Ausführungsbeispiel einer bistatischen Sender-Hardware-Architektur 310 und einer bistatischen Empfänger-Hardware-Architektur 320 darstellt. Sowohl die Sender- als auch die Empfänger-Hardware-Architektur 310 und 320 können zumindest teilweise sowohl Radaraufgaben als auch der Synchronisation dienen. Die Sender-Hardware-Architektur 310 ist z. B. im Sender 110 implementiert. Die Empfänger-Hardware-Architektur 320 ist z. B. in einem oder mehreren der Empfänger 120a-c implementiert.
Wie aus dem Blockdiagramm ersichtlich, umfasst die Sender-Hardware-Architektur 310 z. B. einen Wellenformgenerator 311, der so ausgebildet ist, dass er ein Signal (z. B. ein RF-Signal) erzeugt, eine Heterodyn-Aufwärtswandlungsstufe 312 zur Aufwärtswandlung des Signals, einen Verstärker 313 zur Verstärkung des (aufwärtsgewandelten) Signals und ein Sende-Frontend 314 (z. B. ein volldigitales Array), das das verarbeitete Signal drahtlos emittieren kann.
Der Wellenformgenerator 311 kann auch so ausgebildet sein, dass er die Wellenform und/oder die Frequenz (den Bereich) des Signals entsprechend anpasst, z. B. um ein Ergebnis einer Radaraufgabe oder die Synchronisation mit dem Signal zu verbessern.
Außerdem umfasst die Sender-Hardware-Struktur 310 einen Taktgeber 315, auch „Lokaloszillator“ oder kurz „LO“ genannt, zur Bestimmung eines jeweiligen lokalen Zeitrahmens eines jeweiligen Senders (z.B. Sender 110) und zur Erzeugung und Verarbeitung des Signals. Der LO 315 liefert z. B. ein Taktsignal an den Wellenformgenerator 311 und an die Heterodyn-Aufwärtswandlungsstufe 312 jeweils zur Erzeugung und Verarbeitung des Signals auf der Grundlage des Taktsignals.
Das Signal kann nicht nur für Radaraufgaben, sondern auch für die Synchronisation angepasst werden. Zur Synchronisation kann das Signal als Zeitreferenzsignal ausgebildet werden, so dass es die Zeitgebung des LO 315 anzeigt, um die Zeitgebung zu berichten. In 3 ist dies beispielhaft für nur mit Bezug auf einen Empfänger dargestellt. Bei Ausführungsbeispielen können auch ein oder mehrere andere Empfänger oder Sender synchronisiert werden.
Die Empfänger-Hardware-Architektur 320 umfasst ein Empfangs-Frontend 321 für den Empfang des drahtlos emittierten Signals, eine Heterodyn-Abwärtswandlungsstufe 322 für die Abwärtswandlung des empfangenen Signals und einen Analog-Digital-Wandler (A/D) 324 für die Umwandlung des verarbeiteten Signals zur digitalen Signalverarbeitung. Die Empfänger-Hardware-Struktur 320 umfasst einen weiteren LO 323, der so ausgebildet ist, dass er der Abwärtsumwandlungsstufe 322 ein weiteres Taktsignal zur Abwärtsumwandlung („Trägerrückgewinnung“) auf der Grundlage des Taktsignals des LO 323 bereitstellt.
In der Praxis können die LOs 315 und 323 eine beliebige Synchronisation aufweisen oder asynchron sein. Das heißt, die Taktsignale der LOs 315 und 323 können asynchron sein. Diese Annahme bleibt gültig auch für künftige ADCs mit hoher Abtastrate, die eine direkte RF-Abtastung ermöglichen könnten, da die ADC-Abtastung als Mischprozess modelliert werden kann. Ein Fachmann, der von der vorliegenden Offenbarung profitiert, wird verstehen, dass irgendein Zeitfehler/Abweichung (Anfangsphase), irgendein Frequenzfehler/Frequenzabweichung oder jeder Phasenfehler/jede Phasenabweichung zwischen den LOs 315 und 323, d. h. ihren Taktsignalen, zu einem Radarbereichsfehler, einem Dopplerfehler bzw. einem Anstieg des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR; signal-to-noise ratio) führen kann. Daher können diese Fehler/Abweichungen sowie ihre Driftraten und statistischen Eigenschaften einen direkten Einfluss auf die Ergebnisqualität, den Nutzen und die Art der Radaroperation haben. In der Praxis können größere Fehler/Abweichungen zu einer geringeren Ergebnisqualität und damit zu einem geringeren Nutzen der durchgeführten Radaraufgaben führen.
Die Empfänger-Hardware-Architektur 320 kann so ausgebildet sein, dass sie auf der Grundlage des empfangenen Signals einen oder mehrere der Fehler/Abweichungen, Drifts und/oder statistischen Eigenschaften bestimmt und den LO 323 auf der Grundlage der bestimmten Fehler/Abweichungen, Drifts und/oder statistischen Eigenschaften so anpasst, dass sie für die Synchronisation zumindest reduziert oder idealerweise vollständig korrigiert werden. In Anwendungen des vorgeschlagenen Konzepts kann die Luftschnittstelle zwischen den Frontends 314 und 321 daher als „Radarkanal“ für die Synchronisation oder als „Synchronisationskanal“ betrachtet werden.
Bei anderen Ausführungsbeispielen können einer oder mehrere dieser Fehler/Abweichungen, Drifts und/oder statistischen Eigenschaften an den Sender 110 zur Synchronisation durch Anpassung des LO 315 auf der Grundlage der bestimmten Fehler/Abweichungen, Drifts und/oder statistischen Eigenschaften kommuniziert werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Signal, z. B. seine Wellenform (z. B. die Wellenform) und/oder Frequenz (Bereich), variiert werden, um die Synchronisation und die dafür verwendeten Radarressourcen anzupassen, wie später noch näher erläutert wird.
Nach einem anderen Ansatz können die LOs 315 und 323 auf der Grundlage einer externen gemeinsamen Zeitreferenz synchronisiert werden, z. B. einem Puls-pro-Sekunde-Signal (PPS) von einer Funk-Beacon, Frequenzstandards und/oder einem globalen Positionierungssystem (GPS) oder einem GPS-disziplinierten Oszillator (GPSDO).
In Anwendungen umfasst der lokale Oszillator 315/323 einen Lenkmechanismus (steering mechanism) zur Synchronisation durch Lenkung des LO 315/323 auf der Grundlage der bestimmten Fehler/Abweichungen, Drifts und/oder statistischen Eigenschaften, wie in 4 näher erläutert.
4 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch ein Ausführungsbeispiel eines solchen LO 400 illustriert.
Der LO 400 umfasst eine Synchronisationsreferenz-Eingangsschnittstelle 401, die für den Empfang des Zeitgebungs-Referenzsignals ausgebildet ist. Bei der laufzeitbasierten Bereichsmessung unter Verwendung des Zeitreferenzsignals kann das Zeitgebungs-Referenzsignal sofort (mit unvermeidlichen Hardwareverzögerungen) an einen Sender des Zeitgebungs-Referenzsignals, z. B. an den Sender 110, zurückgesendet werden, wobei eine Synchronisationsreferenzausgangsschnittstelle 402 des LO 400 verwendet wird.
Außerdem umfasst der LO 400 einen einstellbaren stabilen Lokaloszillator (STALO) 404 und einen Lenkmechanismus 403 zur Lenkung des STALO 404 auf der Grundlage des empfangenen Zeitgebungs-Referenzsignals, um Synchronität in Bezug auf Zeit, Frequenz und/oder Phase zu erreichen. Bei Ausführungsbeispielen kann der STALO 404 irgendein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) sein. Der STALO 404 umfasst z. B. einen ofengesteuerten Quarzoszillator („OCXO“) oder entspricht einem solchen. Optional kann auch jede andere Art von einstellbarem Oszillator verwendet werden.
Der Lenkmechanismus 403 umfasst z. B. eine Rückkopplungsschleife, die so ausgebildet ist, dass sie, solange das Zeitgebungs-Referenzsignal anliegt, STALO 404 lenkt, bis Zeit, Phase und/oder Frequenz synchronisiert sind. Zu diesem Zweck kann ein Lenkalgorithmus angewendet werden, der so ausgebildet ist, dass er den STALO 404 auf der Grundlage des empfangenen Zeitgebungs-Referenzsignals steuert. Der STALO 404 ist so ausgebildet, dass er ein weiteres PPS-Signal 405 und ein 10-MHz-Signal 406 erzeugt, die den jeweiligen lokalen Zeitrahmen bestimmen. Durch die Synchronisation werden die Signale 405 und 406 so angepasst, dass die Radaraufgaben ein besseres Ergebnis und damit einen höheren Nutzen liefern als vor der Synchronisation.
Bei Ausführungsbeispielen kann der LO 400 für die Einstellung der Synchronisation angepasst werden. Er kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass eine Zeit für den Feedback-Lock-In, d. h. die für die Lenkung verwendete Zeit, angepasst werden kann. Der Fachmann, der von der vorliegenden Offenbarung profitiert, wird verstehen, dass bei der Einstellung der Synchronisation z. B. ein schnellerer Feedback-Lock-In eingestellt werden kann, um die Robustheit gegenüber relativen Plattformgeschwindigkeiten auf Kosten einer geringeren Synchronisationsqualität und möglicherweise eines geringeren Nutzens der nachfolgenden Aufgaben zu verbessern. Ein schnellerer Feedback-Lock-In kann wiederum kürzere Emissions-/Empfangszyklen für die Übertragung des Zeitgebungs-Referenzsignals ermöglichen und somit Radarressourcen sparen. Umgekehrt kann der Feedback-Lock-In länger eingestellt werden, um den Nutzen auf Kosten von mehr Radarressourcen, verwendet für die Synchronisation, zu erhöhen.
Die Synchronisation wird anhand von 5 näher erläutert.
5 veranschaulicht schematisch die Zeit- und Phasen-/Frequenzsynchronisation durch ein Diagramm 500, in dem die Taktsignale über der Signalamplitude und der Zeit aufgetragen sind, wobei die Abszisse 502 die Zeit (in beliebigen Einheiten) und die Ordinate 504 die Signalamplitude 504 angibt.
Das Diagramm 500 umfasst ein Taktsignal 510 eines Empfängers (z. B. irgendeines der Empfänger 120a-c), ein Taktsignal 520 eines Senders (z. B. des Senders 110) und ein Zeitgebungs-Referenzsignal 530. Die Signale 510, 520 und 530 können gepulste Signale sein, die jeweils eine Reihe von Pulsen 512, 522 und 532 umfassen.
Wie angegeben, zeigen die Pulse 512, 522 und 532 einen vorbestimmten Zyklus in einem jeweiligen lokalen Zeitrahmen t_Rx, t_Tx und t_Wall an, der auch als „Wand-Taktgeber“ bezeichnet wird. Im vorliegenden Beispiel repräsentieren z. B. die Pulse 512, 522 und 532 jeweils einen Zyklus mit 10 a.u. im jeweiligen lokalen Zeitrahmen.
Wie aus dem Diagramm 500 ersichtlich ist, ist das Taktsignal 520 synchron mit dem Zeitgebungs-Referenzsignal 530, z. B. einem GPS-PPS-Signal. Das heißt, (alle) Pulse 522 sind (zeitlich) mit den Pulsen 532 ausgerichtet und vice versa.
Umgekehrt ist das Taktsignal 510 zumindest teilweise asynchron zum Taktsignal 520 und 530. Das heißt, dass zumindest einige Pulse 512 (z. B. um 10 Uhr) nicht (zeitlich) mit den Pulsen 522 und 532 ausgerichtet sind. In der Praxis kann dies daran liegen, dass der Zeitrahmen t_Rx (kurzfristig) gemäß der Instabilität des jeweiligen stabilen lokalen Oszillators (z. B. OCXO) und (langfristig) gemäß der Effizienz des Lenkalgorithmus driftet, der zur Steuerung des lokalen Oszillators verwendet wird. Um dies zu kompensieren, wird ein entsprechendes Zeitgebungs-Referenzsignal empfangen und der Lokaloszillator auf Basis des Zeitreferenzsignals über die Periode 540 so gelenkt, dass für die Frequenz-/Phasensynchronisation die (Langzeit-)Drift (zumindest teilweise) kompensiert wird.
Für die Zeitsynchronisation wird der Lokaloszillator auf der Grundlage eines anderen Zeitgebungs-Referenzsignals gelenkt, das auf t_Wall hinweist und innerhalb der Periode 550 empfangen wird. t_Wall kann als absoluter Zeitwert („Tageszeit“) verstanden werden. Bei Ausführungsbeispielen ist t_Wall repräsentativ für einen physikalischen Tick des Lokaloszillators eines Masters, hier Sender 110, und wird von einem oder mehreren Slaves, hier Empfänger 120a-c, empfangen. Auf diese Weise können die Lenkung und die Drifts optimiert werden. Beide Verfahren, Zeit- und Frequenz-/Phasensynchronisation, können in Kombination für einen kurz- und langfristig stabilen Betrieb eingesetzt werden.
Für eine geeignete Synchronisation sind die Perioden 540 und 550 mindestens so lang wie eine Lock-In-Zeit des Empfängers. Hierfür können die jeweiligen Emissionszyklen des Zeitgebungs-Referenzsignals entsprechend angepasst werden.
Wie bereits unter Bezugnahme auf 1 erwähnt, können bei Radaraufgaben fünf verschiedene Arten von Unsicherheiten/Mengen (Zeit, Frequenz, Phase, relative Position der Radareinheiten/Plattformen, Ankunftsrichtung) erforderlich sein. Die erforderliche Genauigkeit und Stabilität kann von der Radaraufgabe abhängen. Einige Radaraufgaben können eine höhere Genauigkeit erfordern als andere Aufgaben. Typischerweise erfordern Aufgaben mit höherer Bereichsauflösung (z. B. Signalbandbreite) eine genauere Synchronisation.
Zeit:

Für laufzeitbasierte Entfernungs-Aufgaben müssen T_Tx und T_Rx bekannt sein und die jeweiligen lokalen Zeitrahmen des Senders und des Empfängers müssen aufeinander abgestimmt/synchronisiert werden. Abweichungen können durch Zeit-Drift oder Manöver verursacht werden. Diese Abweichungen können durch Standardabweichungen wie σ_TRx1 dargestellt werden, die in einigen Ausführungsbeispielen geschätzt oder gemessen werden können.

Frequenz:

Die Frequenz des Lokaloszillators (zeitliche Ableitung der LO-Phase, gegeben als f = Δφ/Δt) wird z. B. für die Abwärtskonvertierung bei Radaraufgaben verwendet.

Phase:

Relativer Versatz zwischen LO-Phasenwinkeln, z. B. ihrem jeweiligen Taktsignal. Die Phasengenauigkeit hängt direkt mit der Frequenzgenauigkeit zusammen.

Position:

Zur Berechnung eines Zielplots oder einer Position eines Ziels, z. B. P̂_Tgt, im Fusionszentrum müssen die relativen Positionen von Sendern und Empfängern, z. B. P_Tx und P_Rx1-3, jeweils zum Zeitpunkt der Pulsübertragung und des Pulsempfangs bekannt sein. Entsprechende Abweichungen, z. B. σ_PTx, σ_PRx1-3, können durch Drift der Trägheitsmesseinheit (IMU) im Laufe der Zeit oder durch Manöver verursacht werden.

Schätzung des Winkels:

Die Ankunftsrichtung, z. B. DoA_Rx1-3, kann im Empfänger aus dem Echo 160' geschätzt werden. Sie kann bei der Berechnung des Ziel-Plots oder der -Position berücksichtigt werden.
Dies ist in der Regel eine Funktion der Antennenhardware. Für die Ressourcenverwaltung gemäß dem vorgeschlagenen Konzept kann sie als konstant angesehen werden. Bei Ausführungsbeispielen umfasst das Empfänger-Frontend ein Array mit digitaler Strahlformungs-Fähigkeit, so dass die Position des Ziels oder die Ankunftsrichtung nicht im Voraus bekannt sein muss.

Das Fusionszentrum 130 kann die vorgenannten Größen verwenden, um eine Schätzung der Zielposition oder des Plots P̂_Tgt mit idealerweise maximaler Genauigkeit zu erhalten. In der Praxis sind die Plattformen in Bewegung. Hierfür kann ein Bayes'sches Filter (z.B. Kalman-Filter) mit entsprechenden Bewegungsmodellen eingesetzt werden. Die zeitlichen Unsicherheiten, z. B. σ_TRx1 (in Diagramm 600 durch eine zeitliche Abweichung bei 30 a.u. angezeigt), und die Unsicherheiten in Bezug auf die Position, z. B. σ_PTx, σ_PRx1, σ_PRx2, (in durch entsprechende Kreise angezeigt) müssen möglicherweise in einer Messkovarianzmatrix des Bayes-Filters berücksichtigt werden. Die Lokalisierungsmessung zur Bestimmung der Position oder des Verlaufs (Plots) des Ziels kann iterativ wiederholt werden, um die Position oder den Plot des Ziels zu aktualisieren. Der spätestmögliche Aktualisierungszeitpunkt kann anhand einer gewünschten Spurschärfe oder Unsicherheit der Zielposition berechnet werden, z. B. σ_PTgt (z. B. ein bestimmter Winkelanteil des Ziels in Bezug auf die Breite des Radar-Sendestrahls, unter Berücksichtigung der Plattform-Trajektorien).
Radaraufgaben sowie die drahtlose Synchronisation in bi-/multistatischen Radametzwerken mit Radarmitteln erfordern Radarressourcen. Die drahtlose Synchronisation über den Radarkanal und die Radaraufgaben können also in Konflikt mit den Radarressourcen geraten. In der Praxis kann sich dies sowohl auf die Effizienz des Verbrauchs von Radarressourcen als auch auf die Qualität des Ergebnisses der Synchronisation und der Aufgaben des Radarnetzes negativ auswirken.
In der vorliegenden Offenlegung wird ein Verfahren zur Bewältigung dieses Problems vorgeschlagen. Ausführungsbeispiele eines solchen Verfahrens werden anhand von 7 näher erläutert.
7 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 700 für ein Radarressourcenverwaltungssystem und für die Synchronisation eines bi- oder multistatischen Radarnetzwerkes.
Das Verfahren umfasst das Steuern von Radarressourcen für die Synchronisation des Radarnetzwerkes auf der Grundlage eines Nutzens von mindestens einer Aufgabe für das synchronisierte Radarnetzwerk. Dazu kann die Synchronisation entsprechend angepasst werden. Auf diese Weise können geeignete Radarressourcen bereitgestellt werden, um einen ausreichenden, einen gewünschten und/oder den besten Nutzen zu erzielen. Insbesondere können die Radarressourcen so gesteuert werden, dass eine resultierende Synchronisationsgenauigkeit (abhängig von den verwendeten Radarressourcen) und die verbleibenden Radarressourcen (d.h. die nicht für die Synchronisation verwendeten Radarressourcen) den gewünschten oder besten Nutzen ermöglichen.
Insbesondere kann das Verfahren 700 für mehrere Aufgaben angewendet werden. Beispielsweise kann bei der Steuerung der Radarressourcen eine bestimmte Menge an Radarressourcen so bereitgestellt werden, dass die resultierende Synchronisationsqualität/-genauigkeit und die verbleibenden Radarressourcen einen gewünschten oder den besten Gesamtnutzen für mehrere Aufgaben ergeben.
Bei Ausführungsbeispielen umfasst die Steuerung der Radarressourcen die Auswahl einer Synchronisationstechnik mit den entsprechenden Radarressourcenanforderungen aus mehreren verfügbaren Synchronisationstechniken. Insbesondere können die Synchronisationstechniken verschiedene Arten von Radarressourcen verwenden. Synchronisationstechniken verwenden z.B. eine Hauptkeule des Senders 110 und verbrauchen somit die „Verfügbarkeit“ der Hauptkeule, während andere Synchronisationstechniken eine Nebenkeule verwenden, d.h. die „Verfügbarkeit“ der Nebenkeule verbrauchen.
Außerdem können verschiedene Synchronisationstechniken unterschiedliche Mengen derselben Radarressource verbrauchen. So kann beispielsweise eine Zweiwege-Zeitübertragung eine bidirektionale Übertragung erfordern und somit mehr Beleuchtungs- und Empfangszeit/Zyklen erfordern als eine Einweg-Zeitübertragung, die (nur) eine unidirektionale Übertragung erfordert. Dementsprechend können die Radarressourcen durch die Auswahl der verwendeten Synchronisationstechnik gesteuert werden.
Verschiedene Synchronisationstechniken können unterschiedliche Synchronisationseigenschaften aufweisen, z. B. Synchronisation in verschiedenen Bereichen (Zeit, Frequenz, Phase) und mit unterschiedlicher Qualität/Genauigkeit.
Für die Frequenzsynchronisation ist möglicherweise nur eine unidirektionale Übertragung erforderlich, z. B. mit einem Strahl, der eine Referenzfrequenz von einer Referenzplattform (z. B. Sender 110) zu einer oder mehreren anderen Plattformen des Radarnetzes angibt.
Da eine Ausbreitungsverzögerung zwischen sich bewegenden Plattformen unbekannt sein kann, kann zur Zeitsynchronisation ein Protokoll verwendet werden, das eine Zweiwege-Zeitübertragung ermöglicht. Die Zeitsynchronisation kann also eine Zweiweg-Zeitübertragung, d.h. bidirektionale Übertragung über Radarschnittstellen erfordern. Das heißt, dass möglicherweise ein Emissions- und ein Empfangsstrahl geplant werden müssen.
Als Alternative zur Zweiwege-Zeitübertragung kann für die Zeitsynchronisation auch die Einweg-Zeitübertragung verwendet werden. Dabei kann eine Zeitreferenz zusammen mit Informationen über eine Distanz zwischen den jeweiligen Plattformen (d. h. den miteinander zu synchronisierenden Plattformen) mittels Einweg-Zeitübertragung kommuniziert werden. Zu diesem Zweck kann die Distanz-Information über die separate Kommunikationsverbindung kommuniziert oder im Zeitreferenzsignal (das die Zeitreferenz angibt) kodiert werden, das über Radarschnittstellen kommuniziert wird (z. B. mittels Radarkommunikation, „RadCom“). Einerseits kann diese Synchronisationstechnik weniger genau sein als auf Zweiwege-Zeitübertragung basierende Ansätze. Andererseits ermöglicht es die Zeitsynchronisation, wenn keine Zweiwege-Zeitübertragung und/oder keine separate Kommunikationsverbindung verfügbar ist.
In der Praxis bieten die Aufgaben des bi-/multistatischen Radarnetzwerkes unterschiedliche Nutzen, je nachdem, wie die jeweiligen an der Aufgabe beteiligten Plattformen miteinander synchronisiert wurden, d. h. je nachdem, ob eine Zeitsynchronisation, eine Frequenzsynchronisation oder beides durchgeführt wurde und/oder welche Synchronisationstechnik(en) verwendet wurde(n). Eine oder mehrere Aufgaben können sogar bestimmte Synchronisationstechniken und/oder spezifische Synchronisationsparameter erfordern. Zum Beispiel kann die Ziel-Abstandsmessung oder Zielbeleuchtung in kohärenter Konfiguration eine ausreichende Phasenstabilität während des Empfangs eines Signalbursts für die kohärente Range-Doppler-Verarbeitung erfordern. Solche Aufgaben können also eine ausreichende Frequenzsynchronisation plus Zeitsynchronisation, wie in 5 gezeigt, erfordern, um eine ausreichende Synchronisationsgenauigkeit für einen gewünschten Nutzen zu erreichen oder sozusagen angemessen zu funktionieren (sozusagen: „einen Nutzen größer als Null haben“). Bei inkohärenten Konfigurationen kann jedoch eine geringere Genauigkeit und somit eine Synchronisationstechnik erforderlich sein, die weniger kostspielig ist, was die Radarressourcen betrifft. Die inkohärente Konfiguration kann jedoch einen geringeren Nutzen bereitstellen als die kohärente Konfiguration. Dennoch kann in beiden Modi eine höhere Synchronisationsgenauigkeit zu einem höheren Ausgangs-SNR führen, was wiederum zu einem höheren Nutzen-Ressourcen-Verhältnis für die Zielbeleuchtungs-/Abstandsmessungs- (Ranging) Aufgabe führt.
Bei Ausführungsbeispielen des Verfahrens 700 können die Radarressourcen durch die Auswahl mindestens einer der Synchronisationstechniken für die Synchronisation auf der Grundlage des Nutzens der Aufgabe gesteuert werden. Dies ermöglicht insbesondere den Einsatz geeigneter Synchronisationstechniken. Optional kann die Synchronisationstechnik auf der Grundlage eines Verhältnisses zwischen den Radarressourcen (Radarressourcenverbrauch) für die Synchronisation und dem Nutzen der Aufgabe ausgewählt werden, z. B. so, dass ein gewünschtes oder das höchste Verhältnis erreicht wird, um die Radarressourcen und den Nutzen angemessen auszugleichen.
Alternativ oder zusätzlich zur Auswahl der Synchronisationstechnik(en) können die Radarressourcen auf der Grundlage von Parametern im Zusammenhang mit der Synchronisation angepasst werden. Beispiele für solche Parameter umfassen z.B. ein oder mehrere Wellenformparameter, die Frequenz, den Frequenzbereich eines Signals für die drahtlose Synchronisation und/oder die Zeit für den Feedback-Lock-In (z. B. bei der Lenkung des LO 323 zur Synchronisation).
Für Radaraufgaben können bi-/multistatische Radarnetze bereits so ausgebildet sein, dass sie die Wellenformparameter anpassen. Um Zeit- und Positionsunsicherheiten zu verringern, kann der Sender 110 z. B. spezielle Wellenformen in bestimmten Frequenzen oder Frequenzbereichen für Lokalisierungsmessungen von Zielen emittieren. Diese können durch das Radarressourcenverwaltungssystem 140 konfiguriert und geplant werden. Auf diese Weise kann das bi-/multistatische Radarnetzwerk 100 einen Radarstrahl (z. B. das Signal 160) in Richtung eines Ziels mit einer Wellenform, einer Frequenz und/oder einem Frequenzbereich abstrahlen, wobei Entfernungs-/Doppler-Mehrdeutigkeiten und eine erforderliche Auflösung berücksichtigt werden. Dies ermöglicht geeignete bi- und monostatische Zielmessungen und kann genutzt werden, um nach neuen Zielen oder einer Spuraktualisierung zu suchen, insbesondere bevor die spätestmögliche Zeit für die Spuraktualisierung verstrichen ist.
Auch die Wellenformparameter, die Frequenz und/oder der Frequenzbereich können zur Steuerung der Radarressourcen angepasst werden. In der Praxis hängen die Parameter insbesondere von einem Steuerungsalgorithmus ab, der für die Steuerung des Taktgebers oder des lokalen Oszillators verwendet wird, oder werden von diesem bestimmt. Sie können bei Ausführungsbeispielen in (algorithmusspezifischen) Konfigurationen gespeichert werden, die möglicherweise unterschiedliche Anforderungen an die Radarressourcen stellen und unterschiedliche Funktionen bieten. So kann zur Steuerung der Radarressourcen zusammen mit geeigneten Parametern für ein Synchronisationssignal ein geeigneter Steuerungsalgorithmus ausgewählt werden. Insbesondere können der Lenkalgorithmus und die Parameter auf der Grundlage von Informationen über die Plattformtrajektorien und/oder eine gewünschte Signalverarbeitung ausgewählt werden.
Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere andere Parameter, z. B. die Zeit für den Feedback-Lock-In, zur Steuerung der Radarressourcen angepasst werden. Wie der Fachmann, der von der vorliegenden Offenbarung profitiert, verstehen wird, ermöglicht ein schnellerer Feedback-Lock-In kürzere Emissionszyklen für die Synchronisation und somit die Einsparung von Radarressourcen auf Kosten einer geringeren Synchronisationsgenauigkeit, was zu einem geringeren Nutzen einiger Aufgaben führen kann. Um die Radarressourcen für die Synchronisation zu steuern, kann der Feedback-Lock-In verkürzt werden, um die für die Synchronisation verwendeten Radarressourcen auf Kosten eines geringeren Nutzens zu reduzieren, oder verlängert werden, um den Nutzen auf Kosten von mehr Radarressourcen für die Synchronisation zu erhöhen.
Optional können auch die Parameter der Trajektorien der Plattformen angepasst werden. Dabei werden z.B. die Traj ektorien so angepasst, dass weniger Radarressourcen benötigt werden und/oder der Nutzen erhöht wird. In der Praxis werden die Trajektorien z.B. so angepasst, dass Hindernisse, die sich zwischen den Plattformen befinden und die Synchronisation stören könnten, vermieden oder reduziert werden.
Der Fachmann, der von der vorliegenden Offenbarung profitiert, wird verstehen, dass das vorgeschlagene Konzept für jeden anderen Parameter oder jedes andere Kriterium angewendet werden kann, der/die einen Einfluss auf die Radar-Ressourcen für die Synchronisation hat/haben. Dementsprechend ist das vorgeschlagene Konzept nicht auf die hier vorgeschlagenen Maßnahmen zur Steuerung der Radarressourcen und des Nutzens beschränkt.
Für eine angemessene Zuweisung der Radarressourcen zu den Radaraufgaben und der Synchronisation kann eine zentrale Einheit verwendet werden, die so ausgebildet ist, dass sie die Radarressourcen der (Radaraufgabe) und der Synchronisation zuweist. In Anlehnung an das Beispiel von 1 steuert z.B. vorzugsweise das Radarressourcenverwaltungssystem 140 die Radarressourcen für die Synchronisation. Für die Steuerung der Radarressourcen können ein geeigneter Lenkalgorithmus und geeignete Parameter für ein Synchronisationssignal durch das Ressourcenverwaltungssystem 140 ausgewählt werden.
Sowohl für Radaraufgaben als auch für Synchronisationstechniken können Informationen über die relative Position der Plattformen zueinander erforderlich sein, z. B. die relativen Positionen der Empfänger 120a-c relativ zum Sender 110. Zu diesem Zweck kann eine hochpräzise Messung (Reichweite und möglicherweise Doppler) mit Radarmitteln des bi-/multistatischen Radarnetzwerkes durchgeführt werden. Auf diese Weise bestimmt z. B. der Sender 110 die relative Position der Empfänger 120a-c. Dies kann z.B. die Positionsunsicherheit einer Empfängerplattform σ_PRx1-3 verringern und den Nutzen einer nachfolgenden Aufgabe, z.B. einer bi-statischen Messung mit dieser Empfängerplattform, verbessern. Außerdem können auf diese Weise Phaseninformationen erworben werden, die anschließend für eine effizientere Frequenz-/Phasensynchronisation verwendet werden können.
Bei der Verwendung von Radarmitteln kann die Messung der relativen Position mit Radaraufgaben in Konflikt im Hinblick auf Radarressourcen geraten, was zu einem geringeren Nutzen von Radaraufgaben und/oder einer weniger effizienten Nutzung von Radarressourcen führen kann. Um dem entgegenzuwirken, umfassen Ausführungsbeispiele des Verfahrens 700 außerdem die Steuerung der Radarressourcen zur Bestimmung der relativen Position auf der Grundlage des Nutzens der Aufgabe. Solche Messungen zur Bestimmung der relativen Position können in verschiedenen Konfigurationen durchgeführt werden, die unterschiedliche Radar-Ressourcen-Anforderungen und Nutzgewinne haben. Durch die Steuerung der Radarressourcen für die Bestimmung der relativen Position, d.h. der Radarressourcen, die für die Bestimmung der relativen Position verwendet werden, kann ein gewünschter oder der beste Nutzen erzielt werden. Darüber hinaus können die Radarressourcen zur Bestimmung der relativen Position auf der Grundlage eines Verhältnisses zwischen den Radarressourcen und dem Nutzen gesteuert werden, um ein angemessenes, ein gewünschtes oder das höchste Kosten-Nutzen-Verhältnis zu erreichen.
In einigen Fällen kann die relative Position auf monostatische Weise bestimmt werden. Häufige solche Messungen können viele Ressourcen verbrauchen, aber wenn sich die Plattform an einer optimalen Position in Bezug auf ein Ziel befindet, erhöht sich der Nutzen einer nachfolgenden bi-statischen Zielmessung. Solche Messungen können daher im Rahmen eines Einrichtungs- oder Vorbereitungsschritts für eine bistatische Messung durchgeführt werden. In Anwendungen können solche Messungen in einer einzigen Aufgabe zusammen mit bi-statischen Messungen eines Ziels kombiniert werden, um ein höheres Nutzen-Ressourcen-Verhältnis zu erzielen, als wenn Messungen der relativen Position und bi-statische Messungen einzelne Aufgaben wären.
In der Praxis kann der Nutzen von der Zuweisung von Radarressourcen für die Bestimmung der relativen Position und für die Synchronisation abhängen. Der Nutzen hängt z.B. von einem Verhältnis zwischen den für die Synchronisation verwendeten Ressourcen und den für die Bestimmung der relativen Position verwendeten Ressourcen ab, und es gibt z.B. ein optimales Verhältnis. Gemäß Ausführungsbeispielen des Verfahrens 700 wird daher vorgeschlagen, die Zuweisung von Radarressourcen auf der Grundlage des Nutzens auszuwählen, z. B. so, dass ein angemessener, ein gewünschter oder der beste Nutzen erzielt wird. Dabei kann auch ein Verhältnis der Radar-Ressourcen für die Synchronisation und die Bestimmung der relativen Position in Summe und des Nutzens für ein angemessenes Kosten-Nutzen-Verhältnis berücksichtigt werden.
Aufgrund von Drifts oder Änderungen der relativen Position kann sich der Nutzen nach der Messung der relativen Position im Laufe der Zeit verschlechtern. Zum Umgang mit dieser Tatsache kann die Steuerung der Radarressourcen zur Bestimmung der relativen Position das Planen der Messung der relativen Position auf der Grundlage des Nutzens für die Zeit nach der Messung der relativen Position umfassen. In Szenarien, in denen der Nutzen nach einer vorhersehbaren Zeitspanne ausfällt, wird die Messung der relativen Position z. B. nicht früher/frühzeitiger als diese Zeitspanne vor der Aufgabe angesetzt. Dementsprechend werden zwischen der Messung und der Aufgabe maximal so viele oder weniger Aufgaben eingeplant, dass die Messung und die Aufgabe innerhalb dieser Zeitspanne ausgeführt werden.
Um den höchsten Nutzen zu erzielen, wird die Messung der relativen Position für den spätestmöglichen Zeitpunkt vor der Aufgabe geplant, d. h. so, dass die Messung zum spätestmöglichen Zeitpunkt oder bei der spätestmöglichen Gelegenheit vor der Aufgabe durchgeführt wird. Dies kann unmittelbar vor der Aufgabe oder unmittelbar vor anderen Aufgaben geschehen, die unmittelbar vor der Aufgabe ausgeführt werden können.
Die Radarressourcen können auch auf der Grundlage von Informationen über die Umgebung und/oder Informationen über die Bewegung der zu synchronisierenden Plattformen gesteuert werden, um einen gewünschten Nutzen oder ein gewünschtes Verhältnis zwischen Radarressourcen und Nutzen zu erzielen.
In Anwendungen kann das vorgeschlagene Konzept in einem Q-RAM-Rahmen implementiert werden, und die Synchronisation kann wie Aufgaben in Q-RAM gehandhabt werden, d. h. so, dass die Radarressourcen der Synchronisation, den Positionsmessungen und den Radaraufgaben so zugewiesen werden, dass ein gewünschter oder der optimale Gesamtnutzen der Aufgaben erreicht wird, wobei die Radarressourcen für die Synchronisation auf die vorgeschlagene Weise zugewiesen oder gesteuert werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass das vorgeschlagene Konzept optional nicht nur in bi-/multistatischen Radametzwerken, sondern auch in bi-/multistatischen Sensor- oder Kommunikationsnetzwerken umgesetzt werden kann.
Das hier vorgeschlagene Konzept kann auch in einer Vorrichtung implementiert werden, wie in 8 näher dargestellt.
8 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines entsprechenden Radarressourcenverwaltungssystems 800 für ein bi- oder multistatisches Radarnetzwerk mit bewegbaren Radarplattformen. Das Radarressourcenverwaltungssystem 800 ist so ausgebildet, dass es ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens 700 ausführt.
Das Radarressourcenverwaltungssystem 800 umfasst z. B. eine oder mehrere Schnittstellen (nicht dargestellt) zur Kommunikation und eine Datenverarbeitungsschaltung (nicht dargestellt), die so ausgebildet ist, dass sie die eine oder mehreren Schnittstellen steuert und ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens 700 unter Verwendung der einen oder mehreren Schnittstellen ausführt.
Die eine oder mehrere Schnittstellen können irgendwelche Kommunikationsmittel umfassen. Bei Ausführungsbeispielen umfassen sie Mittel zur drahtgebundenen und/oder drahtlosen Kommunikation, z. B. einen oder mehrere Stifte, Drähte, Sockel, drahtlose Netzwerkschnittstellen-Controller (WNIC) usw.
Bei Ausführungsbeispielen kann die Datenverarbeitungsschaltung irgendein Mittel zur Verarbeitung von Informationen gemäß Verfahren 700 umfassen. Die Datenverarbeitungsschaltung kann unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungseinheiten, einer oder mehrerer Verarbeitungsvorrichtungen, irgendwelchen Mitteln für ein Verarbeiten, wie beispielsweise einem Prozessor, einem Computer oder einer programmierbaren Hardwarekomponente, die mit entsprechend adaptierter Software betriebsfähig ist, implementiert sein. Anders ausgedrückt können die beschriebenen Funktionen der Datenverarbeitungsschaltung auch in Software implementiert sein, die dann auf einer oder mehreren programmierbaren Hardwarekomponenten ausgeführt wird. Solche Hardwarekomponenten können einen Allzweckprozessor, einen digitalen Signalprozessor (DSP; Digital Signal Processor), einen Mikrocontroller etc. umfassen.
In Anwendungen kann das Radarressourcenverwaltungssystem 800 die Synchronisation gemäß dem hier vorgeschlagenen Konzept steuern, um einen angemessenen oder optimalen Radarbetrieb zu gewährleisten. Dabei kann das Radarressourcenverwaltungssystem 800 sowohl die Qualität der Synchronisation zwischen den Plattformen (die von den Synchronisations-Subsystemen gemeldet wird) bestimmen als auch darauf reagieren, indem es die Synchronisation, wie hier beschrieben, durch Änderung der Strahlsteuerungs-Warteschlangen anpasst und optimale Plattform-Trajektorien vorschlägt. Umgekehrt kann das Radarressourcenverwaltungssystem 800 die Kenntnis der aktuellen und geplanten Plattformtrajektorien zusammen mit der aktuellen Synchronisationsqualität nutzen, um die Synchronisation so anzupassen, dass eine optimale Synchronisation für eine bestimmte bi-/multistatische Radarmessung (z. B. multistatische Entfernungsmessung mit synthetischer Apertur) gewährleistet ist. Das Radarressourcenverwaltungssystem 800 kann in der Praxis dazu dienen, die Synchronisation durch die Steuerung von Radar-Ressourcen für die Synchronisation an irgendeine Situation anzupassen. Die Synchronisation kann in verschiedenen Konfigurationen, mit verschiedenen Synchronisationsparametern und/oder unter Verwendung verschiedener Synchronisationstechniken - unabhängig oder in Kombination - durchgeführt werden, die verschiedene Niveaus der Synchronisationsgenauigkeit und verschiedene Niveaus des Nutzens von Radaraufgaben bieten, und einige sind nur unter sehr spezifischen Umständen möglich. Dabei kann das Radarressourcenverwaltungssystem 800 Anpassungen der Synchronisationsparameter und Synchronisationstechniken sowie der Lokalisierungsmessungen anordnen, wie hier beschrieben.
Gemäß dem vorgeschlagenen Konzept werden Merkmale und Aspekte des Radarressourcenverwaltungssystem 800 z. B. im Radarressourcenverwaltungssystem 140 implementiert.
Beispiele können ferner ein (Computer-)Programm, umfassend einen Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der vorangehenden Verfahren, sein oder sich darauf beziehen, wenn das Programm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer anderen programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird. Somit können Schritte, Operationen oder Prozesse von unterschiedlichen der vorangehend beschriebenen Verfahren auch durch programmierte Computer, Prozessoren oder andere programmierbare Hardwarekomponenten ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeicherbauelemente, z. B. Digitaldatenspeicherungsmedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme und Anweisungen codieren beziehungsweise enthalten. Die Programmspeicherbauelemente können z. B. digitale Speicherungsvorrichtungen, magnetische Speicherungsmedien, wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeicherungsmedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren, Steuereinheiten, (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs; (Field) Programmable Logic Arrays),(feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA; (Field) Programmable Gate Arrays), Grafikprozessoreinheiten (GPU; Graphics Processor Unit), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC; application-specific integrated circuit), integrierte Schaltungen (IC; Integrated Circuit) oder System-auf-einem-Chip (SoC; System-ona-Chip) -Systeme abdecken, die zum Ausführen der Schritte der vorangehend beschriebenen Verfahren programmiert sind.
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 umfassen und/oder in dieselben aufgebrochen werden.
Falls einige Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung oder einem System beschrieben wurden, sind diese Aspekte auch als eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens zu verstehen. Zum Beispiel kann ein Block, eine Vorrichtung oder ein funktionaler Aspekt der Vorrichtung oder des Systems einem Merkmal, wie beispielsweise einem Verfahrensschritt, des entsprechenden Verfahrens entsprechen. Entsprechend 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 irgendeines 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 irgendeinen anderen unabhängigen Anspruch umfasst sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt als abhängig von diesem anderen unabhängigen Anspruch definiert ist.

Claims

Ein Verfahren (700) für ein Radarressourcenverwaltungssystem und zur Synchronisation eines bi- oder multistatischen Radarnetzwerkes mit bewegbaren Radarplattformen, das Verfahren umfassend: Steuern (710) von Radarressourcen für die Synchronisation des Radarnetzwerkes auf der Grundlage eines Nutzens von mindestens einer Aufgabe für das synchronisierte Radarnetzwerk.
Das Verfahren (700) gemäß Anspruch 1, wobei das Steuern (710) von Radarressourcen für die Synchronisation auf der Grundlage des Nutzens das Steuern der Radarressourcen für die Synchronisation auf der Grundlage eines Verhältnisses von Radarressourcen, die für die Synchronisation verwendet werden, und des Nutzens umfasst.
Das Verfahren (700) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuern (710) der Radarressourcen für die Synchronisation die Einstellung der Synchronisation des Radarnetzwerks umfasst.
Das Verfahren (700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuern der Radarressourcen das Einstellen mindestens eines Parameters in Bezug auf die Synchronisation umfasst.
Das Verfahren (700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Radarnetzwerk (100) so ausgebildet ist, dass es verschiedene Synchronisationstechniken ausführt, wobei die Synchronisationstechniken jeweils einen entsprechenden Nutzen der Aufgabe bereitstellen, und wobei das Steuern (710) der Radarressourcen auf der Grundlage des Nutzens die Auswahl mindestens einer der Synchronisationstechniken für die Synchronisation auf der Grundlage des Nutzens der Aufgabe umfasst.
Das Verfahren (700) gemäß Anspruch 5, wobei die Synchronisationstechniken Synchronisationstechniken für Zeit-, Frequenz- und/oder Phasensynchronisation umfassen, und wobei die Auswahl der mindestens einen Synchronisationstechnik die Auswahl einer oder mehrerer der Synchronisationstechniken für Zeit-, Frequenz- und/oder Phasensynchronisation auf der Grundlage des Nutzens umfasst.
Das Verfahren (700) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Synchronisationstechniken jeweils einen spezifischen Radarressourcenverbrauch von Radarressourcen aufweisen und wobei das Auswählen der mindestens einen Synchronisationstechnik das Auswählen mindestens einer der Synchronisationstechniken auf der Grundlage ihres Radarressourcenverbrauchs umfasst.
Das Verfahren (700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Radarnetzwerk so ausgebildet ist, dass es die Aufgabe in einer kohärenten und einer nicht-kohärenten Konfiguration ausführt, und wobei das Steuern (710) der Radarressourcen die Bereitstellung von Radarressourcen umfasst, die die kohärente oder nicht-kohärente Konfiguration auf der Grundlage des Nutzens der Aufgabe für die kohärente und nicht-kohärente Konfiguration ermöglichen.
Das Verfahren (700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Radarnetzwerk unter Verwendung von Radar so ausgebildet ist, dass es eine relative Position von Radarplattformen zueinander für die Aufgabe bestimmt, und wobei das Verfahren (700) ferner das Steuern von Radarressourcen zur Bestimmung der relativen Position auf der Grundlage des Nutzens der Aufgabe umfasst.
Das Verfahren (700) gemäß Anspruch 9, wobei der Nutzen von einer Zuweisung von Radarressourcen für die Bestimmung der relativen Position und für die Synchronisation abhängt und wobei das Steuern (710) der Radarressourcen die Auswahl der Zuweisung von Radarressourcen auf der Grundlage des Nutzens umfasst.
Das Verfahren (700) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei sich der Nutzen im Laufe der Zeit nach der Messung der relativen Position verschlechtert, und wobei das Steuern (710) der Radarressourcen zur Bestimmung der relativen Position die Planung der Messung der relativen Position auf der Grundlage des Nutzens für die Zeit nach der Messung der relativen Position umfasst.
Das Verfahren (700) gemäß Anspruch 11, wobei das Planen das Planen der Messung der relativen Position für den letztmöglichen Zeitpunkt vor der Aufgabe umfasst.
Ein Computerprogramm umfassend Anweisungen, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, das Verfahren (700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Ein Radarressourcenverwaltungssystem (800, 140) für ein bi- oder multistatisches Radarnetzwerk mit bewegbaren Radarplattformen, wobei das Radarressourcenverwaltungssystem (800, 140) so ausgebildet ist, dass es das Verfahren (700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 ausführt.