DE19637010C2 - Verfahren zur Radarsignalverarbeitung - Google Patents
Verfahren zur RadarsignalverarbeitungInfo
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- G01S7/28—Details of pulse systems
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Radarsignalverar
beitung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der Radarsignalverarbeitung wird üblicherweise der Meß
vorgang in mehrere zeitlich aufeinander folgende Meßin
tervalle und innerhalb der einzelnen Meßintervalle in Zel
len unterteilt. Die einzelnen Zellen sind dabei durch Pa
rameter definiert, die die dort zu detektierenden Radarsi
gnale charakterisieren. Beim kohärenten Puls-Dopplerradar
beispielsweise werden Entfernungs- bzw. Abstandszellen
(auch Entfernungs- bzw. Abstandstore genannt) sowie Dopp
lerzellen definiert. Die Entfernungszellen enthalten dabei
Informationen über die Entfernung des Objekts, an dem die
ausgesendeten Radarpulse reflektiert worden sind, während
die Dopplerzellen Informationen über die Relativgeschwin
digkeit (Differenzgeschwindigkeit) dieses Objekts zum Ra
dargerät enthalten. Die Meßwerte in den einzelnen Zellen
enthalten jedoch nicht nur Informationen über das reflek
tierte Radarsignal (Nutzsignal), sondern sind auch mit
Störsignalen, wie z. B. Rausch- oder Offsetsignalen, behaf
tet. Um vor allem schwache Radarsignale, die sich wegen
ihres geringen Signal/Rauschverhältnisses kaum vom Rau
schen selbst abheben, detektieren bzw. sinnvoll verarbei
ten zu können, wird üblicherweise die mittlere von den
Störsignalen allein herrührende Leistung, die sogenannte
mittlere Störleistung bestimmt und bei der weiteren Si
gnalverarbeitung der Radarsignale berücksichtigt.
Allgemein werden in der Radarsignalverarbeitung Verfahren
benutzt, mit denen die mittlere Störleistung lokal und
adaptiv geschätzt wird, und die dadurch außerdem für eine
konstante und im allgemeinen sehr geringe Falschalarmrate
sorgen (Constant-False-Alarm-Rate: CFAR).
Das Cell-Averaging(CA)-CFAR-Verfahren beispielsweise ist
ein Verfahren mit den zuvor genannten Eigenschaften (vgl.
hierzu z. B.: H. Rohling "Analyse neuer Methoden zur stör
adaptiven Zielerkennung in einem Radarsignalprozessor mit
konstanter Falschalarmwahrscheinlichkeit (CFAR)", ntz Ar
chiv, Bd. 5 (1983) H. 4, S. 101-111). Falls aber z. B.
bei einem Puls-Dopplerradar die Echos von zwei in Entfer
nungsrichtung oder Dopplerrichtung benachbarten Zielen
vorliegen, kann es bei Anwendung dieses Schätzverfahrens
passieren, daß beide Zielmeldungen aufgrund der aus der
Umgebung der diese Zielinformationen enthaltenden Zellen
abgeleiteten Information ausgeblendet werden. Dieser stö
rende Effekt wird bei dem Ordered-Statistics-(OS)-CFAR-
Verfahren vermieden, das ebenfalls in dem zuvor genannten
Artikel von H. Rohling abgehandelt wird. Bei diesem Ver
fahren werden die in der Umgebung zur Zelle unter Test
vorliegenden Meßwerte zunächst der Größe nach sortiert und
dann ein einziger Wert aus dieser Folge als Schätzwert für
die mittlere Störleistung herausgegriffen. Dieses Sortie
ren erfordert jedoch einen enormen Rechenaufwand.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur
Radarsignalverarbeitung anzugeben, mit dem mit weniger
Aufwand, aber mit möglichst der gleichen Zuverlässigkeit
und Genauigkeit wie beim OS-CFAR-Verfahren die mittlere
Störleistung für die einzelnen Zellen unter Test bestimmt
werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1 wiedergegeben. Die übrigen Ansprüche
enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit
einem gegenüber dem reinen OS-CFAR-Verfahren erheblich
geringeren Aufwand die mittlere Störleistung für die ein
zelnen Zellen unter Test mit einer Zuverlässigkeit und Ge
nauigkeit bestimmt werden kann, die in ihrem Grad ver
gleichbar ist mit dem OS-CFAR-Verfahren.
Ein zweiter Vorteil ist darin zu sehen, daß bei dem erfin
dungsgemäßen Verfahren die beim CA-CFAR-Verfahren häufig
zu beobachtenden Probleme mit der Überdeckung von benach
barten Zielen keine Rolle spielen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs
beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläu
tert.
Das Verfahren geht von der Annahme aus, daß sich die Stör
leistung von Meßintervall zu Meßintervall nicht merklich
ändert, daß also bei der Messung bzw. Detektion der Radar
signale lediglich das normale Rauschen und ggf. ein Offset
zu beachten ist. Unter dieser Voraussetzung kann dann wäh
rend der Meßphase im Meßintervall (i + 1) (i = 1, 2, 3 . . .) für
die jeweilige Zelle unter Test der dieser Zelle zugeord
nete mittlere Störleistungswert des vorhergehenden Meßin
tervalls i als Schätzwert für die mittlere Störleistung im
Meßintervall (i + 1) gewählt werden.
Nach der Meßphase im Meßintervall (i + 1) wird dann der Mit
telwert der in dieser Meßphase gewonnenen aktuellen Meß
werte in den benachbarten Zellen in der näheren Umgebung
von der jeweiligen Zelle unter Test unter Ausschluß der
detektierten Zellen bestimmt und abgespeichert.
Als mittlerer Störleistungswert für das Meßintervall (i + 1)
wird dann für diese Zelle unter Test dieser Mittelwert der
aktuellen Meßwerte festgelegt.
Alternativ hierzu kann als mittlerer Störleistungswert
aber auch ein über die Mittelwerte der (n + 2) Meßintervalle
(i + 1), i, (i - 1), (i - 2), . . ., (i - n), (n = 0, 1, 2, . . ., i - 1)
gemittelter Gesamtmittelwert festgelegt werden.
Bei Beginn des Meßvorgangs werden Startwerte für die der
einzelnen Zellen zugeordneten mittleren Störleistung be
stimmt. Die Bestimmung der mittleren Störleistung kann in
diesem Stadium vorteilhaft mittels eines OS-CFAR-Verfah
rens vorgenommen werden.
Das Verfahren kann z. B. für die Radarsignalverarbeitung in
einem Kfz-Abstandsradar eingesetzt werden. Bei einem sol
chen kohärenten Puls-Dopplerradar erfolgt die Detektion
z. B. über 32 Entfernungstore mit z. B. je 256 Dopplerzel
len. Die Detektion der Radarsignale erfolgt zweckmäßiger
weise getrennt für den offsetbehafteten und den offset
freien Bereich. Im offsetbehafteten Bereich kann die De
tektion - wie allgemein gebräuchlich - durch Ermittlung
der Störleistung in Entfernungsrichtung durchgeführt wer
den. Im offsetfreien Bereich (Detektion vor allem gegen
über dem Rauschen der analogen Bauteile) kann die Bestim
mung der Störleistung dagegen, wegen der sich nun merklich
auswirkenden STC (Sensitive-Time-Control), nur in Doppler
richtung erfolgen. Unter STC versteht man den Ausgleich
der Dämpfung von weiter entfernten Zielen entsprechend der
an sich bekannten R4-Beziehung. Bei Meßintervallen von
z. B. 50 msec werden bei Messungen im ersten Intervall nur
die Startwerte für die Störleistungen bestimmt (z. B. über
OS-CFAR). In den folgenden Intervallen können dann
Schwellwertvergleiche mit den Störleistungen aus dem vor
herigen Intervall durchgeführt werden und die Störleistun
gen durch gewichtete Summation der alten Störleistungen
mit dem aktuellen Mittelwert (ohne die detektierten Zellen
und ihre Umgebung) aktualisiert werden. Wegen der einfa
chen und wenig aufwendigen Störleistungsbestimmung ist es
im obigen Beispiel möglich, neben der Detektion noch die
Gruppenbildung und die Parameterextraktion in einem digi
talen Signalprozessor durchzuführen.
Das Verfahren liefert ähnlich gute Detektionsergebnisse
wie ein reines OS-CFAR-Verfahren, aber es benötigt eine
weit geringere Rechenleistung.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die darge
stellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern
vielmehr sinngemäß auf weitere übertragbar ist.
So ist es z. B. denkbar, als mittlere Störleistung ein über
die Mittelwerte von (n + 2) zeitlich aufeinander folgende
Meßintervalle zu wählen, bei dem n in Abhängigkeit von den
Schwankungen in der festgestellten mittleren Störleistung
der einzelnen Meßintervalle variiert werden kann. Ändert
sich der Wert für mittlere Störleistung nicht oder nur we
nig, kann n, d. h. die Zahl der bei der Bildung des Gesamt
mittelwerts zu berücksichtigenden Meßintervalle ausrei
chend groß (z. B. n = 10 oder n = 100) gewählt werden. Sind
dagegen merkliche Schwankungen in der mittleren Störlei
stung zu beobachten (z. B. infolge von Temperatureffekten
in den Bauteilen des Radars), kann n = o gesetzt werden
mit der Folge, daß der Gesamtmittelwert nur aus den Mit
telwerten der Meßintervalle (i + 1) und i gebildet wird.
Claims (4)
1. Verfahren zur Radarsignalverarbeitung, bei dem der
Meßvorgang in mehrere zeitlich aufeinander folgende Meß
intervalle und innerhalb der einzelnen Meßintervalle in
Zellen unterteilt ist, wobei die einzelnen Zellen durch
die dort zu detektierenden Radarsignale charakterisierende
Parameter definiert werden, und bei dem aus den detektier
ten Meßwerten in den einzelnen Zellen Werte für eine mitt
lere Störleistung abgeleitet werden, welche Störleistungs
werte für die jeweilige Zelle unter Test in den einzelnen
Meßintervallen lokal und adaptiv geschätzt werden, dadurch
gekennzeichnet, daß für die einzelnen Zellen unter Test im
Meßintervall (i + 1) (i = 1, 2, 3 . . .) jeweils:
- a) während der Meßphase der dieser Zelle zugeordnete mittlere Störleistungswert des vorhergehenden Meßintervalls i als Schätzwert für die mittlere Störlei stung im Meßintervall (i + 1) vorgegeben wird,
- b) nach der Meßphase der Mittelwert der aktuellen Meß werte des Meßintervalls (i + 1) in den benachbarten Zellen in der näheren Umgebung von der Zelle unter Test unter Ausschluß der detektierten Zellen bestimmt und abgespeichert wird,
- c) als mittlerer Störleistungswert für das Meßintervall (i + 1) der Mittelwert der aktuellen Meßwerte des Meß intervalls (i + 1) oder ein über die Mittelwerte von (n + 2) Meßintervallen (i + 1), 1, (i - 1), (i - 2), . . ., (i - n) gemittelter Gesamtmittelwert festgelegt wird mit n = 0, 1, 2, . . ., i - 1.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Beginn des Meßvorgangs Startwerte für die den ein
zelnen Zellen zugeordneten mittleren Störleistung mit
tels eines Ordered-Statistics-Verfahrens bestimmt wer
den.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der Bestimmung des jeweiligen
Gesamtmittelwerts eine gewichtete Summation der Mit
telwerte der einzelnen Meßintervalle (i + 1), i, (i - 1),
(i - 2), . . ., (i - n) durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche in
der Anwendung eines kohärenten Puls-Dopplerradars, bei
dem Entfernungszellen und Doppelzellen definiert sind
und die zu verarbeitenden Signale einen offsetbehafteten
Bereich und einen offsetfreien Bereich aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Störleistung im off
setbehafteten Bereich in Entfernungsrichtung und im
offsetfreien Bereich in Dopplerrichtung ermittelt
wird.
Priority Applications (1)
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DE102019216017A1 (de) | 2019-10-17 | 2021-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung einer Doppler-Range-Matrix und Radarsystem |
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1996
- 1996-09-12 DE DE19637010A patent/DE19637010C2/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
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ROHLING,H.: Analyse neuer Methoden zur störadativ-en Zielerkennung in einem Radarsignalprozessor mit konstanter Falschalarmwahrscheinlichkeit. In: ntz Archiv, 1983, H.4, S. 101-111 * |
Also Published As
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