DE102022202053B3

DE102022202053B3 - Radarsensor zum Vermeiden einer Störung eines Satelliten

Info

Publication number: DE102022202053B3
Application number: DE102022202053.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Fischer
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2022-02-28
Filing date: 2022-02-28
Publication date: 2023-08-03
Anticipated expiration: 2042-03-01

Abstract

Radarsensor zum Vermeiden einer Störung eines Satelliten, mit einer Steuerschaltung zum Feststellen, wann sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone des Satelliten befindet, und zur Reduzierung der Sendeleistung, wenn sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone des Satelliten befindet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Prozessautomatisierung im industriellen oder privaten Umfeld. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Radarsensor zum Vermeiden einer Störung eines Satelliten, eine Rechen- und Speichereinheit, ein Verfahren zum Vermeiden einer Störung eines Satelliten durch einen Radarsensor, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium.
Technischer Hintergrund
In der Prozessautomatisierung im industriellen oder privaten Umfeld werden Radarsensoren eingesetzt, welche Radarmesssignale abstrahlen. Diese Radarmesssignale werden von einem Objekt oder beispielsweise einer Füllgutoberfläche reflektiert und wieder von der Antenne des Radarsensors erfasst. Durch Messung der Laufzeit des Radarmesssignals kann die Entfernung des Radarsensors vom Objekt/der Füllgutoberfläche bestimmt werden.
Derartige Radarsensoren verwenden hochfrequente elektromagnetische Signale und werden im Allgemeinen entweder innerhalb von Behältern (Tank Level Probing Radar) oder auch im Freien (Level Probing Radar) betrieben. Der Betrieb dieser Geräte basiert auf dem Aussenden und Empfangen hochfrequenter elektromagnetischer Funksignale. Füllstandradargeräte, die im Freien eingesetzt werden, dürfen typischerweise in den Frequenzbereichen 6 bis 8,5 GHz, 24,05 bis 26,5 GHz, 57 bis 64 GHz oder im Bereich von 75 bis 85 GHz lizenzfrei betrieben werden.
Die Nutzung dieser Frequenzbereiche wird sowohl in Europa, aber auch in den USA und Kanada nur unter Berücksichtigung der Anforderungen der einschlägigen Funkregulierungen und Normen (zum Beispiel die Norm EN302729 und die Regulierung ECC Decision (11)02 für Europa und FCC CFR § 15.256 für die USA) ohne die Beantragung einer Funklizenz bei der zuständigen Behörde gestattet. In anderen Ländern bestehen ähnliche Regelungen.
Radarfüllstandmessgeräte gehören in Europa regulatorisch zur Klasse der sogenannten „Short Range Devices“ und folgen dem Prinzip „Non-Interference, Non-Protection“. In dieser Art von Geräten dürfen keine Funkstörungen für bevorrechtigte Funkdienste, wie zum Beispiel Radioastronomiestationen, Erdbeobachtungssatelliten, Richtfunk oder Mobilfunk, erzeugt werden. Ferner besitzen Short Range Devices keinen Schutzanspruch, müssen also Funkstörungen von bevorrechtigten Funkdiensten akzeptieren und haben keine Handhabe, dagegen vorzugehen.
Neben einer Vielzahl an technischen Anforderungen in den Normen und Regulierungen für Short Range Devices finden sich insbesondere auch Anforderungen, die darauf abzielen, Radarsignale, die von Füllstandmessgeräten ausgesendet werden und die von anderen Spektrumnutzern als Funkstörungen wahrgenommen werden könnten, zu reduzieren. Solche Anforderungen und Einschränkungen am Beispiel von Radarfüllstandmessgeräten im Freifeld sind nachfolgend aufgeführt.
In einer definierten Schutzzone um geschützte Einrichtungen, wie zum Beispiel Radioastronomiestationen, dürfen Radarfüllstandsensoren nicht betrieben werden. Radarfüllstandsensoren dürfen nur ortsfest betrieben werden. Ein Betrieb während einer Bewegung oder innerhalb eines bewegten Behälters (zum Beispiel auf einem Lkw) ist nicht erlaubt. Radarfüllstandmessgeräte dürfen im Freien nur so ausgerichtet sein, dass die Hauptstrahlrichtung der Antenne senkrecht nach unten in Richtung Boden zeigt. Ein Verkippen um mehr als 45° zu dieser Vorzugsrichtung ist nicht erlaubt. Weicht die Hauptstrahlrichtung von der Senkrechten nach unten ab (im zulässigen Bereich größer 0° und kleiner 45°), gelten niedrigere Grenzwerte für die Sendeleistung. Die Radarantenne muss in den Parametern Öffnungswinkel und Nebenkeulenunterdrückung bestimmte Anforderungen einhalten, um die Funkstörungen in Raumrichtungen zu reduzieren, die von der Hauptabstrahlrichtung der Antenne abweichen. Der sogenannte Duty-Cycle des Radarsenders unterliegt Grenzen, so dass Zeiten gewährleistet sind, in welchen keine Aussendung stattfindet.
Die betroffenen Radarsensoren können konstruktive Merkmale aufweisen beziehungsweise den Anwender in der Betriebsanleitung darauf hinweisen, dass die oben aufgeführten Punkte zu berücksichtigen sind. Damit kann das Funkstörpotenzial von Füllstandradarsensoren auf ein Minimum reduziert werden und das „Non-Interference, Non-Protection“-Prinzip der Short Range Devices ist sichergestellt.
EP 3 736 546 A1 beschreibt ein Füllstandradargerät mit einer adaptiven Sendeleistungseinstellung, welches die maximal zulässige Sendeleistung des Sendesignals auf Basis der Abstrahlrichtung des Sendesignals und der Abstrahlcharakteristik der Antenneneinrichtung berechnet.
DE 10 2007 046 767 A1 beschreibt ein Steuerverfahren zum Steuern einer elektronisch steuerbaren Vorrichtung zum Aussenden elektromagnetischer Strahlen, bei welchem die Position der elektronisch steuerbaren Vorrichtung ermittelt wird und daraus zumindest der Abstand zu zumindest einem vordefinierten Objekt bestimmt wird und im Falle, dass der Abstand von einem vordefinierten Objekt geringer als ein Grenzwert ist, die Vorrichtung automatisch deaktiviert wird oder sich selbsttätig deaktiviert.
Zusammenfassung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Störungen von Einrichtungen bei der Verwendung von Radarsensoren zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft einen Radarsensor zum Vermeiden einer Störung eines Satelliten oder einer anderweitigen Einrichtung. Der Radarsensor weist eine Steuerschaltung auf, die eingerichtet ist zum Feststellen, wann sich der Radarsensor in einer Ausleuchtungszone eines Satelliten (beziehungsweise der anderweitigen Einrichtung) befindet. Darüber hinaus ist die Steuerschaltung eingerichtet, die Sendeleistung des Radarsensors zu reduzieren oder zu deaktivieren, wenn sich der Radarsensor in einer möglichen Ausleuchtungszone des Satelliten (beziehungsweise des anderweitigen Objekts/der anderweitigen Einrichtung) befindet.
Auf diese Weise kann ein „Blenden“ des Satelliten durch das vom Radarsensor abgestrahlte Messsignal vermieden werden, so dass es möglich ist, dass der Radarsensor auch nach oben ausgerichtet wird, seinen Messstrahl also nicht nach unten in Richtung Erdoberfläche, sondern in einem Elevationswinkel von 0° oder mehr, bezogen auf den Erdhorizont, abstrah lt.
Somit ist es möglich, dass der Radarsensor in beliebige Richtung ausgerichtet wird, ohne hierbei den Satelliten zu stören oder die einschlägigen Funkregulierungen und Normen zu verletzen. Insbesondere bei Geräten, die nicht zum Messen von Füllständen, sondern beispielsweise für Überwachungsaufgaben oder zur Fertigungsautomatisierung eingesetzt werden, ist dies sinnvoll oder gar notwendig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Radarsensor eine Echtzeituhr sowie Satellitenüberflugzeitdaten auf (beziehungsweise hat darauf Zugriff). Die Steuerschaltung ist hierbei eingerichtet, die Sendeleistung des Radarsensors zu reduzieren oder gar zu deaktivieren, wenn sich der Satellit aus Sicht des Radarsensors über dem Horizont befindet, so dass grundsätzlich Sichtkontakt zwischen dem Radarsensor und dem Satelliten hergestellt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Radarsensor ein Kommunikationsmodul auf, das eingerichtet ist zum Empfangen der Satellitenüberflugzeitdaten von einer externen Rechen- und Speichereinheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerschaltung eingerichtet, die Sendeleistung des Radarsensors zu reduzieren oder zu deaktivieren, wenn sich der Satellit aus Sicht des Radarsensors über dem Horizont befindet und die Hauptabstrahlrichtung des Radarsensors in einem vorgegebenen Elevationswinkelbereich liegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerschaltung eingerichtet, die Sendeleistung des Radarsensors zu reduzieren oder zu deaktivieren, wenn sich der Satellit aus Sicht des Radarsensors über dem Horizont befindet und die Hauptabstrahlrichtung des Radarsensors in einem vorgegebenen Elevations- und Azimutwinkelbereich liegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Radarsensor eine Positionsbestimmungseinheit auf, die eingerichtet ist zum Bestimmen der Position des Radarsensors, wobei die Steuerschaltung eingerichtet ist, die Position des Radarsensors beim Feststellen, wann sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone eines Satelliten befindet, zu berücksichtigen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei der möglichen Ausleuchtzone des Satelliten um die tatsächliche, aktuelle Ausleuchtzone des Satelliten, also der Bereich der Erdoberfläche, den er gerade vermisst/ausleuchtet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei der möglichen Ausleuchtzone des Satelliten um die gesamte Oberfläche der Erde, welche vom Satelliten aus sichtbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist der Radarsensor einen Lagesensor auf, eingerichtet zum Bestimmen der Hauptabstrahlrichtung des Radarsensors beziehungsweise der Neigung des Radarsensors oder seiner Antenne. Die Steuerschaltung ist eingerichtet, die Hauptabstrahlrichtung des Sensors beim Feststellen, wann sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone eines Satelliten befindet, zu berücksichtigen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Radarsensor um einen Füllstandradarsensor, einen Grenzstandsensor oder eine Reflexionsmikrowellenschranke.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Rechen- und Speichereinheit, eingerichtet zum Erzeugen von Steuerdaten für einen Radarsensor, beispielsweise einen oben und im Folgenden beschriebenen Radarsensor, um die Sendeleistung des Radarsensors zu reduzieren oder ganz zu deaktivieren (also auf null zu reduzieren), wenn sich der Radarsensor in einer möglichen Ausleuchtzone eines Satelliten befindet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei der Rechen- und Speichereinheit nicht um einen Teil des Radarsensors, sondern eine externe Einheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Rechen- und Speichereinheit eingerichtet zum Feststellen, wann sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone eines Satelliten befindet, und um die Sendeleistung des Radarsensors zu reduzieren oder zu deaktivieren, wenn sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone des Satelliten befindet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden einer Störung eines Satelliten durch einen Radarsensor, bei dem zunächst festgestellt wird, wann sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone eines Satelliten befindet, und bei dem danach die Sendeleistung des Radarsensors reduziert oder deaktiviert wird, nämlich genau dann, wenn sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone des Satelliten befindet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Programmelement, das, wenn es auf einer Rechen- und Speichereinheit eines Radarsensorsystems ausgeführt wird, das Radarsensorsystem dazu veranlasst, die oben und im Folgenden beschriebenen Schritte durchzuführen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem das oben beschriebene Programmelement gespeichert ist.
Der Sensor kann zur Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld ausgeführt sein. Unter dem Begriff „Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld“ kann ein Teilgebiet der Technik verstanden werden, welches alle Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet. Ein Ziel der Prozessautomatisierung ist es, das Zusammenspiel einzelner Komponenten einer Werksanlage in den Bereichen Chemie, Lebensmittel, Pharma, Erdöl, Papier, Zement, Schifffahrt oder Bergbau zu automatisieren. Hierzu können eine Vielzahl an Sensoren eingesetzt werden, welche insbesondere an die spezifischen Anforderungen der Prozessindustrie, wie bspw. mechanische Stabilität, Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, extremen Temperaturen und extremen Drücken, angepasst sind. Messwerte dieser Sensoren werden üblicherweise an eine Leitwarte übermittelt, in welcher Prozessparameter wie Füllstand, Grenzstand, Durchfluss, Druck oder Dichte überwacht und Einstellungen für die gesamte Werksanlage manuell oder automatisiert verändert werden können.
Ein Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Logistikautomation. Mit Hilfe von Distanz- und Winkelsensoren werden im Bereich der Logistikautomation Abläufe innerhalb eines Gebäudes oder innerhalb einer einzelnen Logistikanlage automatisiert. Typische Anwendungen finden z.B. Systeme zur Logistikautomation im Bereich der Gepäck- und Frachtabfertigung an Flughäfen, im Bereich der Verkehrsüberwachung (Mautsysteme), im Handel, der Paketdistribution oder aber auch im Bereich der Gebäudesicherung (Zutrittskontrolle). Gemein ist den zuvor aufgezählten Beispielen, dass eine Präsenzerkennung in Kombination mit einer genauen Vermessung der Größe und der Lage eines Objektes von der jeweiligen Anwendungsseite gefordert wird. Hierfür können Sensoren auf Basis optischer Messverfahren mittels Laser, LED, 2D-Kameras oder 3D-Kameras, die nach dem Laufzeitprinzip (time of flight, ToF) Abstände erfassen, verwendet werden.
Ein weiteres Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Fabrik-/Fertigungsautomation. Anwendungsfälle hierzu finden sich in den unterschiedlichsten Branchen wie Automobilherstellung, Nahrungsmittelherstellung, Pharmaindustrie oder allgemein im Bereich der Verpackung. Ziel der Fabrikautomation ist, die Herstellung von Gütern durch Maschinen, Fertigungslinien und/oder Roboter zu automatisieren, d. h. ohne Mitwirkung des Menschen ablaufen zu lassen. Die hierbei verwendeten Sensoren und spezifischen Anforderungen im Hinblick auf die Messgenauigkeit bei der Erfassung der Lage und Größe eines Objektes sind mit denen der im vorigen Beispiel der Logistikautomation vergleichbar.
Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente.
Figurenliste

1 zeigt einen Radarsensor für Fertigungsautomatisierung, der senkrecht nach oben abstrahlt.
2 zeigt die Geometrie eines Erdsatelliten am Beispiel eines konischen Scanners.
3 zeigt einen Radarsensor gemäß einer Ausführungsform.
4 zeigt einen Radarsensor gemäß einer Ausführungsform.
5 zeigt ein Radarsensorsystem gemäß einer Ausführungsform.
6 zeigt einen Radarsensor gemäß einer Ausführungsform.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt einen Radarsensor 100 für die Prozessautomatisierung, und insbesondere für die Fertigungsautomatisierung. Der Radarsensor 100 strahlt sein Messsignal nach oben in die Hauptstrahlrichtung 111 einer Radarantenne ab, ungünstigerweise genau in die Richtung des Satelliten 106. Der Radarsensor 100 ist unterhalb des Förderbandes 110 angeordnet und soll die auf dem Förderband liegenden Objekte überwachen. Der Doppelpfeil 112 auf der linken Seite zeigt die Höhe des Satelliten über der Erdoberfläche 113.
Geräte im Freien, die mit beliebiger Ausrichtung der Hauptstrahlrichtung der Sendeantenne betrieben werden können, stellen ein hohes Risiko dar, Funkstörungen für andere Spektrumnutzer zu produzieren. Insbesondere Radarsensoren, deren Elevation der Antennenhauptstrahlrichtung über dem Erdhorizont liegt, stellen eine besondere Gefahr für passive Erdbeobachtungssatelliten 106 (EESS) dar.
Solche Erdbeobachtungssatelliten 106 werden zur Fernerkundung der Erdatmosphäre oder der Erdoberfläche eingesetzt. Über spezifische Molekülresonanzen und deren charakteristische Funkemissionen (Spektralanalyse) kann dabei beispielsweise die Zusammensetzung der Atmosphäre bestimmt werden oder der Nachweis bestimmter Moleküle und deren Konzentration in der Atmosphäre oder am Erdboden beziehungsweise an der Meeresoberfläche erfolgen. Die so gewonnenen Daten werden extensiv in der Meteorologie, der Klimatologie und weiteren wissenschaftlichen Bereichen eingesetzt.
Die Schutzkriterien für Erdbeobachtungssatelliten sind in einschlägigen ITU-Dokumenten, zum Beispiel in der Recommendation ITU-R RS. 2017-0 „Performance and Interference Criteria for Satellite Passive Remote Sensing“ festgelegt. Im Frequenzbereich von 52,6 GHz bis 59,3 GHz gilt beispielsweise ein maximaler Interferenzlevel von -160 dBW im Empfänger des Satelliten. Diese Störleistung darf nur innerhalb einer kleinen Fläche von 200 km², bezogen auf eine Referenzfläche von 2 Mio. km² (0,01% von 2 Mio. km²) überschritten werden. Dies ergibt eine 99,99%ige Verfügbarkeit der aufgenommenen Satellitendaten, die mindestens erreicht werden muss. Die Referenzfläche von 2 Mio. km² entspricht ungefähr der Fläche von Westeuropa.
Mit anderen Worten darf also in ganz Westeuropa lediglich ein Pixel mit einer Fläche von 200 km² gestört sein, was vielfach lediglich einer einzelnen Ausleuchtzone (Instantaneous Field Of View, IFOV, s. 2) des Satelliten auf der Erdoberfläche entspricht. Die Ausleuchtzone 116 ist bei passiven Erdbeobachtungssatelliten das Gebiet auf der Erdoberfläche, welches zu einem bestimmten Zeitpunkt gerade abgescannt wird und folglich in der Hauptstrahlrichtung (beziehungsweise der Hauptempfangsrichtung) der Satellitenempfangsantenne liegt.
2 zeigt die Geometrie eines Erdsatelliten am Beispiel eines „Conical-Scanners“. H zeigt hierbei die Höhe des Satelliten über der mittleren Meereshöhe, D die Distanz des Satelliten zum IFOV-Zentrum, Gamma (γ) den kompletten Abtastwinkel und Delta (δ) den Einfallswinkel zum IFOV-Zentrum bezogen auf die Erdoberfläche.
Weiterhin wird der maximal zulässige Interferenzlevel auf alle Geräte aufgeteilt, die sich zu jedem beliebigen Zeitpunkt in der Ausleuchtzone des Satelliten befinden und im betreffenden Frequenzband aktiv sind, in welchem auch der Satellitenempfänger arbeitet. Befinden sich sehr viele Geräte in der Ausleuchtzone des Satelliten, erhöht sich entsprechend die Störwahrscheinlichkeit für den Satellitenempfänger. Dies wird vielfach im Vorfeld der Erstellung einer Funkregulierung für neuartige Radargeräte berücksichtigt und führt in vielen Fällen dazu, dass im Freifeld nur sehr kleine Sendeleistungen erlaubt sind und/oder zu anderen Einschränkungen, wie oben beschrieben. Diese Maßnahmen sollen sicherstellen, dass die Schutzkriterien unter anderem für Erdbeobachtungssatelliten in allen Fällen und auch in Zukunft eingehalten werden. Mit anderen Worten wird vielfach noch ein Sicherheitsfaktor für die zu schützenden Systeme berücksichtigt.
Dies kann jedoch dazu führen, dass darunter die Nutzbarkeit der Radarsensoren auf der Erdoberfläche leidet.
Wünschenswert wäre eine Lösung, die eine Koexistenz von Erdbeobachtungssatelliten und Radargeräten im Freifeld auf der Erdoberfläche sicherstellt, ohne die erdgebundenen Geräte über Gebühr einzuschränken, sei es in der maximal erlaubten Sendeleistung oder in den Installationsbedingungen.
Die vorliegende Offenbarung stellt insbesondere ein Verfahren zur automatischen Deaktivierung oder zur Reduzierung der Sendeleistung von Radarsensoren bereit, welche im Freien betrieben werden, und insbesondere zu jenen Zeitpunkten, in denen sie sich in der Ausleuchtzone eines passiven Erdbeobachtungssatelliten befinden. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Störpotenzial solcher Radargeräte auf der Erdoberfläche gegenüber passiven Erdbeobachtungssatelliten auf ein Minimum reduziert wird.
Somit können die Radarsensoren unter beliebigen Elevationswinkeln betrieben werden, ohne dass es zu einer Störung des Satelliten kommt.
3 zeigt eine Ausführungsform mit einer Speichereinheit, auf der Satellitenüberflugzeitdaten gespeichert sind. Der Radarsensor 100 wird beispielsweise auf der Erdoberfläche 101 im Freien betrieben. Die Hauptstrahlrichtung 102 seiner Antenne 103 zeigt über den Horizont in den Himmel und ist definiert durch ihren Elevationswinkel 104 und ihren Azimutwinkel 105. Ein passiver Erdbeobachtungssatellit 106 folgt seiner Umlaufbahn 107 und überquert den Radarsensor 100. Für den Zeitraum, in welchem der Satellit in Bezug auf den Radarsensor hinter dem Erdhorizont 108 auftaucht, bis er wieder hinter dem Horizont verschwindet, besteht zwischen dem Satelliten und dem Radarsensor eine direkte Sichtverbindung und damit eine erhöhte Störwahrscheinlichkeit für den Satelliten. Im einfachsten Fall wird der Radarsensor 100 für den Zeitraum einer direkten Sichtverbindung abgeschaltet, so dass es zu keiner Störung des Erdbeobachtungssatelliten 106 kommen kann, der in einer Umlaufbahn die Erde umkreist.
Der Radarsensor 100 enthält dazu für seinen Standort eine individuelle Datenbank 201 mit allen prognostizierten Abschaltzeitpunkten für verschiedenste Satellitenkonstellationen und für einen möglichst langen Zeitraum in der Zukunft (siehe 4). Dadurch, dass die Überflugbahnen der relevanten Satelliten im Voraus bekannt sind und diese sich in Zeiträumen von ca. 2 bis 29 Tagen wiederholen, ist diese Vorgehensweise möglich.
Ferner benötigt der Radarsensor 100 eine Echtzeituhr 202, um zu gewährleisten, dass die Abschaltzeiträume mit den Überflugzeiten der entsprechenden Satelliten exakt synchronisiert sind. Dadurch, dass die Überflugzeiten und die Abschaltzeiten bekannt sind, kann der Anwender entsprechend rechtzeitig vorher vom Radarsensor über die geplante Abschaltung informiert werden. Anstatt einer kompletten Abschaltung des Radarsenders ist es auch möglich, nur die Sendeleistung während der Überflugzeit auf ein für den Satellitenempfänger erträgliches Maß zu reduzieren. Dadurch wird zwar in jedem Fall das Signal-/Rausch-Verhältnis des Radarsensors reduziert, eine vernünftige Messung ist jedoch unter Umständen auch mit reduziertem Signal-/Rausch-Verhältnis immer noch möglich.
Ein Standortwechsel des Radarsensors, kurzfristige Änderungen im „Flugplan“ der Satelliten und Ungenauigkeiten in der Echtzeituhr im Radarsensor können die Synchronisation zwischen der Datenbank mit den Abschaltzeiten 201 im Sensor 100 und den realen Verhältnissen erschweren. Ein solches Vorgehen ist somit insbesondere bei kurzzeitigen Messeinsätzen oder bei sehr kurzen Gerätelebenszyklen vorteilhaft.
Es kann vorgesehen sein, dass regelmäßige Updates der Datenbank 201 in den Radarsensoren durchgeführt werden, um immer auf dem neuesten Stand zu sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Echtzeituhr 202 im Radarsensor 100 von Zeit zu Zeit überprüft und gegebenenfalls nachgestellt wird oder mit einer externen Referenz synchronisiert wird.
Durch Updates können insbesondere neue Satelliten, die zukünftig in bestimmten Umlaufbahnen zur Erdbeobachtung eingesetzt werden, zur Datenbank 201 im Radarsensor hinzugefügt werden.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform, in welcher der Radarsensor 100 zusätzlich eine Positionsbestimmungseinheit 301 (zum Beispiel GPS/GLONASS) und ein Funkmodul 302 zur Herstellung einer Funkverbindung 303 mit einer zentralen Rechen- und Speichereinheit 304 aufweist.
Die zentrale Rechen- und Speichereinheit 304 weist einen externen Rechner 308 auf, der ebenfalls ein Funkmodul 305 besitzen kann, um die Funkverbindung mit einem oder mehreren Radarsensoren 100 herzustellen. Diese Funkverbindung kann auch mithilfe vorhandener Infrastruktur 306 (zum Beispiel im Mobilfunknetz) hergestellt werden.
Aus den Standortdaten des Radarsensors 100, die über die Positionsbestimmungseinheit 301 automatisch ermittelt werden können und über die Funkschnittstelle 302 an die externe Rechen- und Speichereinheit 304 weitergeleitet werden, wird dort mithilfe von den Satellitenbahndaten, die in einer lokalen oder dezentralen Datenbank 307 gespeichert sind und dort aktuell gehalten werden, die relevanten Abschaltzeiträume für den Radarsensor 100 ermittelt, die für seinen aktuellen Standort gültig sind.
Die Zeiträume, in welchen der Radarsensor 100 abgeschaltet werden muss, oder das konkrete Abschaltsignal und die Abschaltdauer kann dann über die Funkverbindung 303 an die relevanten Radarsensoren 100 übermittelt werden, um deren Sendeeinheiten für den Zeitraum des Überflugs des Satelliten 106 abzuschalten oder zumindest deren Sendeleistung zu reduzieren.
Die Reduzierung der Sendeleistung kann selbstverständlich auch von der Anzahl der Geräte abhängig gemacht werden, die sich zum gegebenen Zeitpunkt in der Ausleuchtzone (IFOV) des Satelliten befinden. Diese Information kann aus der Datenbank 307 für jede beliebige Ausleuchtzone extrahiert werden. Befinden sich nur wenige Störer im Fokus des Satelliten, kann die Reduzierung der Sendeleistung entsprechend weniger stark ausfallen. Ferner ist es ebenfalls möglich, dass nur ausgewählte, kritische Störer mit beispielsweise sehr hoher Sendeleistung abgeschaltet werden oder deren Sendeleistung reduziert wird.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform. Verschiedene Verträglichkeitsstudien, die in der Vergangenheit durchgeführt wurden, zeigten, dass oftmals tatsächlich nur solche Störer kritisch sind, die mit der Hauptstrahlrichtung 102 ihrer hochbündelnden Antenne 103 direkt in die Empfangsantenne des Satellitenempfängers „schauen“. Die Ergebnisse solch einer Studie sind beispielsweise in ECC Report 334 „UWB radiodetermination applications in the frequency range 116-260 GHz“ enthalten. Um den Satelliten 106 zu stören, muss sich also der Störer zunächst in der Ausleuchtzone des Satelliten befinden. Zudem muss die Hauptstrahlrichtung 102 der hochbündelnden Sendeantenne 103 des Radarsensors 100 auf der Erdoberfläche 101 auf den Satelliten 106 ausgerichtet sein, das heißt sowohl Elevationswinkel 104 als auch Azimutwinkel 105 müssen jeweils einen bestimmten Wert annehmen oder in einem bestimmten Winkelbereich liegen. Dieser Bereich ist umso kleiner, je höher die Richtwirkung der Sendeantenne 103 ist.
Dadurch, dass der Einfallswinkel Delta der Hauptstrahlrichtung des Satellitenempfängers 106 zum IFOV-Zentrum auf der Erdoberfläche 108 bekannt und eine Eigenschaft des Satelliten ist (siehe 2), können überhaupt nur solche Störer 100 auf der Erdoberfläche gefährlich werden, welche einen korrespondierenden Elevationswinkel 104 in der Antennenhauptstrahlrichtung aufweisen. Der Elevationswinkel hängt wiederum von der Montagesituation auf der Erdoberfläche ab und kann beispielsweise mithilfe eines Lagesensors 401, welcher direkt im Radarsensor 100 verbaut sein kann, automatisch ermittelt werden, wie in 6 dargestellt.
Bezugszeichen 210 bezeichnet übrigens die Steuerschaltung des Radarsensors. Der Radarsensor 100 übermittelt also neben der aktuellen Position, die mithilfe der Positionsbestimmungseinheit 301 bestimmt wird, auch noch den Elevationswinkel beziehungsweise den Azimutwinkel seiner Antennenhauptstrahlrichtung 102, welche automatisch mit dem Lagesensor 401 ermittelt werden können, über die Funkschnittstelle 302 an die zentrale Rechen- und Speichereinheit 304, wo die Abschaltzeitpunkte für die jeweiligen Radarsensoren ermittelt werden.
In einer ersten Ausprägung dieses Ausführungsbeispiels werden nur die Sensoren auf der Erdoberfläche abgeschaltet oder in der Sendeleistung reduziert, welche sich in der Ausleuchtzone 116 des Satelliten befinden und gleichzeitig einen positiven Elevationswinkel 104 besitzen, welche also über den Erdhorizont in den Himmel „schauen“. Alle Sensoren, die in Richtung Erdoberfläche ausgerichtet sind, können den Satelliten nicht stören und brauchen deshalb nicht abgeschaltet zu werden. Die Abschaltung der Sensoren in dieser ersten Ausprägung erfolgt unabhängig vom Azimutwinkel 105 der Antennenhauptabstrahlrichtung.
In einer zweiten Ausführungsform werden nur diejenigen Sensoren auf der Erdoberfläche abgeschaltet oder in der Sendeleistung reduziert, welche sich in der Ausleuchtzone 116 des Satelliten befinden und gleichzeitig deren Antennenhauptstrahlrichtung 102 in einem bestimmten Elevationswinkelbereich liegt, welche mit der Hauptstrahlrichtung der Empfangsantenne im Satelliten und damit mit dem Einfallswinkel auf der Erdoberfläche korrespondiert. Die Abschaltung der Sensoren in dieser zweiten Ausprägung erfolgt ebenfalls unabhängig vom Azimutwinkel 105.
In einer dritten Ausführungsform werden nur diejenigen Sensoren auf der Erdoberfläche abgeschaltet oder in der Sendeleistung reduziert, welche sich in der Ausleuchtzone 116 des Satelliten befinden und gleichzeitig deren Antennenhauptstrahlrichtung 102 in einem bestimmten Elevations- und Azimutwinkelbereich liegt. In diesem Fall werden tatsächlich nur diejenigen Sensoren abgeschaltet, welche „ideal ausgerichtet“ direkt in die Empfangsantenne des Satellitenempfängers schauen.
Durch diese Maßnahmen können die Abschalt- beziehungsweise Ausfallzeiten der Sensoren auf der Erde minimiert und somit die Qualität der jeweiligen Messungen erhöht werden. Dies geschieht bei gleichzeitiger Reduzierung des Störpotenzials solcher Messgeräte gegenüber passiven Erdbeobachtungssatelliten.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform. In Schritt 701 sendet der Radarsensor ein Radarmessignal aus. In Schritt 702 stellt er fest, dass sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone eines Satelliten befindet. In Schritt 703 wird aus diesem Grund die Sendeleistung des Radarsensors reduziert beziehungsweise das Aussenden des Radarmesssignals deaktiviert, da sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone des Satelliten befindet. In Schritt 704 wird festgestellt, dass der Radarsensor die Ausleuchtzone des Satelliten verlassen hat und die Sendeleistung des Radarsensors wird demgemäß wieder erhöht, so dass die Messung in gewohnter Qualität weitergehen kann.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

Radarsensor (100) zum Vermeiden einer Störung eines Satelliten (106), aufweisend: eine Steuerschaltung (210), eingerichtet zum Feststellen, wann sich der Radarsensor in einer möglichen Ausleuchtzone eines Satelliten (106) befindet; wobei die Steuerschaltung darüber hinaus eingerichtet ist, die Sendeleistung des Radarsensors zu reduzieren oder zu deaktivieren, wenn sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone des Satelliten befindet.
Radarsensor (100) nach Anspruch 1, weiter aufweisend: eine Echtzeituhr (202); Satellitenüberflugzeitdaten; wobei die Steuerschaltung (210) eingerichtet ist, die Sendeleistung des Radarsensors zu reduzieren oder zu deaktivieren, wenn sich der Satellit aus Sicht des Radarsensors über dem Horizont befindet.
Radarsensor (100) nach Anspruch 2, weiter aufweisend: ein Kommunikationsmodul (302), eingerichtet zum Empfang der Satellitenüberflugzeitdaten von einer externen Rechen- und Speichereinheit (304).
Radarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (210) eingerichtet ist, die Sendeleistung des Radarsensors zu reduzieren oder zu deaktivieren, wenn sich der Satellit (106) aus Sicht des Radarsensors über dem Horizont befindet und die Hauptabstrahlrichtung des Radarsensors in einem vorgegebenen Elevationswinkelbereich liegt.
Radarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (210) eingerichtet ist, die Sendeleistung des Radarsensors zu reduzieren oder zu deaktivieren, wenn sich der Satellit (106) aus Sicht des Radarsensors über dem Horizont befindet und die Hauptabstrahlrichtung des Radarsensors in einem vorgegebenen Elevations- und Azimutwinkelbereich liegt.
Radarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend: eine Positionsbestimmungeinheit (301), eingerichtet zum Bestimmen der Position des Radarsensors; wobei die Steuerschaltung (210) eingerichtet ist, die Position des Radarsensors beim Feststellen, wann sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone des Satelliten befindet, zu berücksichtigen.
Radarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mögliche Ausleuchtzone des Satelliten (106) die tatsächliche aktuelle Ausleuchtzone des Satelliten ist.
Radarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend: einen Lagesensor (401), eingerichtet zum Bestimmen der Hauptabstrahlrichtung des Radarsensors; wobei die Steuerschaltung (210) eingerichtet ist, die Hauptabstrahlrichtung des Radarsensors beim Feststellen, wann sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone des Satelliten (106) befindet, zu berücksichtigen.
Radarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Radarsensor ein Füllstandradarsensor, ein Grenzstandsensor oder eine Reflexionsmikrowellenschranke ist.
Rechen- und Speichereinheit (304), eingerichtet zum Erzeugen von Steuerdaten für einen Radarsensor (100), um die Sendeleistung des Radarsensors zu reduzieren oder zu deaktivieren, wenn sich der Radarsensor in einer möglichen Ausleuchtzone eines Satelliten (106) befindet.
Rechen- und Speichereinheit (304) nach Anspruch 10, wobei die Rechen- und Speichereinheit nicht Teil des Radarsensors (100) ist.
Rechen- und Speichereinheit (304) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Rechen- und Speichereinheit eingerichtet ist zum Feststellen, wann sich der Radarsensor in einer möglichen Ausleuchtzone eines Satelliten (106) befindet; wobei die Rechen- und Speichereinheit darüber hinaus eingerichtet ist, die Sendeleistung des Radarsensors zu reduzieren oder zu deaktivieren, wenn sich der Radarsensor in der Ausleuchtzone des Satelliten befindet.
Verfahren zum Vermeiden einer Störung eines Satelliten (106) durch einen Radarsensor, aufweisend die Schritte: Feststellen, wann sich der Radarsensor in einer möglichen Ausleuchtzone eines Satelliten befindet; Reduzieren oder Deaktivieren der Sendeleistung des Radarsensors, wenn sich der Radarsensor in einer Ausleuchtzone des Satelliten befindet.
Programmelement, das, wenn es auf einer Rechen- und Speichereinheit (304) eines Radarsensorsystems (100, 304) ausgeführt wird, das Radarsensorsystem dazu veranlasst, die folgenden Schritte durchzuführen: Feststellen, wann sich der Radarsensor in einer möglichen Ausleuchtzone eines Satelliten (106) befindet; Reduzieren oder Deaktivieren der Sendeleistung des Radarsensors, wenn sich der Radarsensor in einer möglichen Ausleuchtzone des Satelliten befindet.
Computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement nach Anspruch 14 gespeichert ist.