ES2613646T3 - Procedimiento y equipo para determinar la distancia y la velocidad radial de un objeto mediante señales de radar - Google Patents

Procedimiento y equipo para determinar la distancia y la velocidad radial de un objeto mediante señales de radar Download PDF

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Abstract

Procedimiento para determinar la distancia (R) y la velocidad radial (v) de un objeto respecto a un lugar de medida, en el que se envían señales de radar y tras reflejarse en el objeto se reciben de nuevo en el lugar de medida, en el que las señales de radar emitidas dentro de un ciclo de medida se dividen en numerosos segmentos (10), dentro de los que se modifica su frecuencia desde el respectivo valor inicial (fA, fB) hasta el respectivo valor final y las señales reflejadas recibidas se someten en un respectivo segmento (10) a una primera evaluación para detectar picos de frecuencia y adicionalmente se realiza una subsiguiente segunda evaluación de las señales para los picos de frecuencia de todos los segmentos (10) del ciclo de medida para determinar una componente de frecuencia Doppler como medida de la velocidad radial (v), caracterizado porque los segmentos (10) se dividen en al menos dos grupos (A, B), cuyo valor inicial (fA, fB) y/o valor final de la frecuencia que varía son diferentes, porque los segmentos (11, 12) de cada grupo (A, B) se someten separadamente a la segunda evaluación y porque mediante la determinación de una diferencia de fases entre las señales que se corresponden entre sí y que resultan en la segunda evaluación de los segmentos (11, 12) de cada grupo (A, B), se realiza una eliminación de ambigüedades de la velocidad averiguada

Description

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PROCEDIMIENTO Y EQUIPO PARA DETERMINAR LA DISTANCIA Y LA VELOCIDAD RADIAL DE UN OBJETO
MEDIANTE SENALES DE RADAR
DESCRIPCION
La invencion se refiere a un procedimiento para determinar la distancia y la velocidad radial de un objeto respecto a un lugar de medida, en el que desde el lugar de medida se env^an senales de radar y tras reflejarse en el objeto se reciben de nuevo, estando divididas las senales de radar emitidas dentro de un ciclo de medida en numerosos segmentos, dentro de los que se modifica su frecuencia desde un valor inicial hasta un valor final y las senales reflejadas recibidas se someten en un segmento en cada caso a una primera evaluacion para detectar picos de frecuencia y adicionalmente se realiza una subsiguiente segunda evaluacion de las senales para los picos de frecuencia de todos los segmentos del ciclo de medida para determinar una componente de frecuencia Doppler como medida de la velocidad radial.
La invencion se refiere ademas a un equipo para determinar la distancia y la velocidad radial de un objeto respecto a un lugar de medida, con un emisor de radar, un receptor situado en el lugar de medida para senales de radar del emisor de radar reflejadas por el objeto, estando divididas las senales de radar dentro de un ciclo de medida en numerosos segmentos, en los que se modifica su frecuencia desde un valor inicial hasta un valor final, con un primer equipo evaluador conectado al receptor para detectar picos de frecuencia dentro de los correspondientes segmentos de la senal recibida y con un segundo equipo evaluador conectado al primer equipo evaluador, para evaluar una diferencia de fases del pico de frecuencia detectado para determinar una componente de frecuencia Doppler como medida de la velocidad radial.
Se conoce la determinacion, mediante senales de radar moduladas adecuadas, con una medicion, tanto de la distancia como tambien de la velocidad radial de un objeto respecto a un lugar de medida.
En el documento EP 1 325 350 B1 se describe un tipo de modulacion de senales de radar conocido y adecuado. Allf se modulan durante un ciclo de medida de por ejemplo 65 ms de longitud (Tchirp) dos rampas entrelazadas entre sf A y B. Por cada rampa se toman 512 valores de exploracion de la senal reflejada y se evaluan separadamente para cada rampa. La evaluacion se realiza mediante FFT (Fast Fourier Transformation, transformada rapida de Fourier) con un total de 2 x 512 puntos de exploracion. En consecuencia el periodo de exploracion es de 65 ms/2 x 512 = 63,48 |js. La frecuencia de exploracion es asf de 15,75 kHz, siendo la frecuencia de exploracion efectiva por cada rampa la mitad de dicho valor, es decir, 7,88 kHz. La gama de frecuencias Doppler de 7,88 kHz corresponde a una gama de medida de la velocidad ineqrnvoca de 49 m/s, para una frecuencia portadora de 24,125 GHz. La gama de medida de la velocidad ineqrnvoca corresponde a 176,4 km/h, y es por lo tanto suficiente en general para su aplicacion en el trafico viario, porque el lugar de medida, es decir, el emisor de radar y el receptor de radar, usualmente se encuentran en el vehfculo y practicamente no se tienen velocidades radiales entre vehfculos que se desplazan superiores a 175 km/h y menos en el trafico en la ciudad. No obstante este procedimiento tiene inconvenientes cuando existen muchos reflectores, que representan todos ellos picos en un espectro de frecuencias. Este espectro puede por lo tanto estar fuertemente ocupado. Varios reflectores pueden "enmascararse" mutuamente, con lo que en casos desfavorables no se detectan (continuamente) objetos relevantes.
Ademas se conoce la modulacion de la senal de emision con rampas cortas, rapidas e identicas. Durante un ciclo de 65 ms pueden modularse por ejemplo 256 rampas, que tienen respectivas longitudes Tchirp de 254 js. Cuando se explora cada rampa con 512 valores de exploracion, esto corresponde a un periodo de exploracion efectivo de 65 ms/256 x 512 = 496 ns, es decir, a una frecuencia de exploracion de 2,01 MHz.
Con esta frecuencia de exploracion de 2,01 MHz se realiza una primera evaluacion en forma de una primera FFT. Una segunda FFT se realiza de rampa en rampa, es decir, con un penodo de exploracion efectivo de 65 ms/256 = 254 js, correspondiente a una frecuencia de exploracion de 3,94 kHz.
Para una frecuencia de exploracion de 2,01 MHz para la primera FFT, resulta un pico de frecuencia para las senales reflejadas por cada rampa, que resulta predominantemente de la componente de frecuencia en base a la distancia. Para velocidades usuales en el trafico viario, la componente de frecuencia Doppler puede despreciarse por ser muy pequena, con lo que ya en la primera FFT se dispone para cada rampa de una senal relativa a la distancia. Estas senales correspondientes a todas (por ejemplo 256) las rampas de un periodo de exploracion pueden combinarse entre sf, con lo que resulta una relacion senal-ruido muy grande para la determinacion de la distancia. De esta manera se logra detectar con fiabilidad, por ejemplo en radares de vigilancia fijos, objetos del tamano de una persona o de un animal grande a una distancia de por ejemplo mas de 7 km. Mientras la primera FFT (Range FFT o FFT de rango) se realiza por cada rampa, con lo que para 256 rampas se tienen tambien 256 espectros de frecuencias de la primera FFT, se realiza la segunda FFT (FFT Doppler) con preferencia para cada valor de distancia ("puerta de distancia”). Desde luego es posible realizar la segunda FFT solo para valores de distancia elegidos. Por ejemplo pueden elegirse las puertas de distancia para las que se ha detectado una reflexion. El resultado de ambas FFT puede representarse con una Range-Doppler-Matrix (RDM, matriz rango-Doppler), tal como se muestra en la figura 1. En una situacion con numerosos reflectores se distribuyen los mismos asf en la Range- Doppler-Matrix (RDM) en dos dimensiones, con lo que desciende considerablemente la probabilidad de un enmascaramiento mutuo. La frecuencia de exploracion de 3,94 kHz para la segunda FFT corresponde a una gama de medida de velocidades ineqrnvoca de 24,5 m correspondiente a 88,2 km/h. Esta gama de inequivocidad es insuficiente para muchas aplicaciones. En el ejemplo de realizacion representado en la figura 1 de la modulacion de
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senales conocida por el estado de la tecnica, el desplazamiento de frecuencia por cada rampa es de 100 MHz. En la figura 1 puede verse que la senal recibida tras la reflexion (Receive Signal) esta desplazada en el tiempo de propagation de la senal respecto a la senal emitida (Transmit Signal). En la figura 1 se representan 2L rampas (por ejemplo 2L = 256). Por cada rampa resulta un rango FFT con la detection de una frecuencia del rango o de batido (faeat). Las senales encontradas para la frecuencia detectada fBeat se aportan a la segunda FTT de Doppler, de lo que resulta la Range-Doppler-Matrix.
La description matematica de este procedimiento utiliza el hecho de que la frecuencia medida faeat resulta de una componente de frecuencia fR debida a la distancia al destino R y una componente fo, generada por el efecto Doppler:
/Beat =/R ~/d =“1fS^---^ + /0-‘vr (1)
*chirp c c
En ella designa fsw la anchura de banda y Tchirp la duration de una unica rampa de frecuencia; c es la velocidad de la luz, f0 la frecuencia portadora inferior de la senal de emision y Vr la velocidad radial.
La senal de recepcion se mezcla con la senal de emision en la banda de base.
Esta senal de recepcion mezclada da como resultado:
imagen1
(2)
Si se considera una secuencia coherente de un total de 2L senales de rampa (es decir, un ciclo de medida, correspondiente aqu a 2L = 256 rampas), siendo I el mdice correlativo de las rampas, entonces se indica la senal continua en el tiempo y descrita en la anterior ecuacion (bidimensional) como sigue. El parametro fD,md describe la frecuencia Doppler, que puede medirse perfectamente de manera ambigua.
imagen2
(3)
La senal bidimensional discreta en el tiempo obtenida con la frecuencia de exploration fsa es entonces (designando k el mdice correlativo de la senal discreta en el tiempo dentro de una rampa desde cero hasta K-1; K corresponde al numero de valores de exploracion en una rampa, aqu igual a 512):
imagen3
(4)
Esta senal se transforma con un FFT por cada rampa (rango FFT a lo largo de K valores de exploracion por cada rampa) y resulta una nueva senal bidimensional (m designa el mdice correlativo de la lmea espectral del rango FFT desde cero hasta K-1):
imagen4
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Cada segundo FFT (FFT Doppler) que se calcula para cada k con una longitud FFT de 2L y para cada lmea espectral n del FTT Doppler, aporta el siguiente espectro:
imagen5
(6)
Esta senal S(m,n) se representa en una Range-Doppler-Matrix (RDM) y contiene las antes citadas ambiguedades en la medicion de la frecuencia Doppler, para lo cual a priori no existe ninguna solution para esta senal de emision.
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Para la aplicacion de este procedimiento en la practica debe por lo tanto emplearse una gran inversion, para eliminar las ambiguedades en la medicion de la frecuencia Doppler. Por esta razon tiene el procedimiento conocido como procedimiento 2D FFT (procedimiento FFT bidimensional) inconvenientes practicos.
El documento DE 10 209 000 468 A1 da a conocer un tal procedimiento 2D FFT, en el que la eliminacion de ambiguedades debe realizarse mediante una forma de senal especial, que esta compuesta a lo largo del periodo de medicion por ejemplo por 128 rampas de frecuencia lineales, que en cada caso estan desplazadas en una frecuencia diferencial Af respecto a la rampa de frecuencia precedente, con lo que la ultima rampa de frecuencia esta desplazada respecto a la rampa de frecuencia precedente en por ejemplo 127 x f. Una parte importante de la anchura de banda necesaria para emitir la senal no esta por lo tanto disponible para evaluar las rampas de frecuencia.
La presente invencion tiene como objetivo basico por un lado aplicar los principios de la modulacion rapida de rampas de la senal de emision con la subsiguiente evaluacion bidimensional y lograr sus ventajas y por otro lado evitar los inconvenientes de la ambiguedad de la medicion de velocidades de manera sencilla.
Para lograr este objetivo, se caracteriza de acuerdo con la invencion el procedimiento de la clase citada al principio porque los segmentos se dividen en al menos dos grupos, cuyo valor inicial y/o valor final de la frecuencia que vana son diferentes, porque los segmentos de cada grupo se someten separadamente a la segunda evaluacion y porque mediante la determinacion de una diferencia de fases de las senales que se corresponden entre sf y que resultan en la segunda evaluacion de los segmentos de cada grupo, se realiza una eliminacion de ambiguedades de las velocidades averiguadas.
De la forma correspondiente se caracteriza el equipo de la clase citada al principio de acuerdo con la invencion porque para la evaluacion en los equipos de evaluacion se utilizan segmentos de al menos dos grupos, cuyo valor inicial y/o valor final de la frecuencia que vana son diferentes, porque el segundo equipo de evaluacion dispone de al menos dos etapas de evaluacion para la evaluacion separada de las senales de los grupos, de los que al menos hay dos y porque en las etapas de evaluacion, de las que al menos hay dos, esta conectado al menos un detector de diferencia de fases, cuyas senales de salida pueden utilizarse para la determinacion inequvoca de velocidades radiales.
El procedimiento de acuerdo con la invencion utiliza asf los segmentos de una senal de radar configurados como rampas de frecuencia, formandose al menos dos grupos, con preferencia exactamente dos grupos de los segmentos, que se entrelazan entre sf, con lo que una rampa de uno de los grupos se conecta a la correspondiente rampa del otro grupo. Las rampas de los dos grupos o de los distintos grupos se diferencian en sus valores iniciales y/o valores finales de las frecuencias que vanan, por lo que en la representacion frecuencia-tiempo se utilizan en cada caso rampas desplazadas en la direccion de las frecuencias, que por lo demas con preferencia estan configuradas iguales, es decir, presentan el mismo desplazamiento de frecuencias y la misma pendiente. El desplazamiento de las frecuencias debe ser entonces muy pequeno y presentar por ejemplo menos de 10"3, con preferencia aprox.10"4 o menos, del desplazamiento de modulacion de la rampa de frecuencia. Sorprendentemente resultan en esta configuracion de la modulacion de las senales de emision mensajes simultaneos e inequvocos para la medicion de la distancia y la medicion de la frecuencia Doppler, cuando se determina la diferencia de fases para los picos de frecuencia de la Range-Doppler-Matrix, lo cual se explicara mas en detalle en base a un ejemplo de realizacion.
Para generar las distintas rampas de frecuencia de ambos (o de varios) grupos, pueden generarse a la vez y enviarse ffsicamente las rampas de frecuencia con un generador correspondiente para ambos grupos, utilizandose no obstante para ambos grupos segmentos ligeramente desplazados de las rampas de frecuencia para la evaluacion. En un desplazamiento de frecuencia real modulada el desplazamiento de frecuencia utilizado es entonces fsw - (fB-fA), siendo fA el valor de la frecuencia inicial para el primer grupo A de los segmentos y fB el valor de la frecuencia inicial para el segundo B de los segmentos.
De manera similar pueden "recortarse" los segmentos inicial y final de las senales recibidas de ambos grupos, desechando los correspondientes valores de exploracion al principio y/o al final de la exploracion, es decir, dejandolos sin evaluar. Para describir la invencion sirven representaciones graficas de ejemplos de realizacion. Se muestra en:
figura 1 un trazado de una curva y senales de evaluacion esquematicas para constituir una Range-Doppler-Matrix mediante FFT bidimensional segun el estado de la tecnica; figura 2 una evolucion de curva de acuerdo con la invencion segun un primer ejemplo de realizacion de la invencion con dos matrices de evaluacion Range-Doppler;
figura 3 una primera variante para configurar la modulacion de acuerdo con la invencion de las senales de emision; figura 4 una segunda variante para configurar las senales moduladas de acuerdo con la invencion.
La figura 2 contiene una representacion grafica de la evolucion de una senal de emision, habiendose representado la frecuencia de la senal de emision f(t) a lo largo del tiempo t. La senal de emision esta compuesta por 2 L segmentos 10, que forman dos grupos A, B de rampas de frecuencia. Los segmentos 11 del primer grupo A se extienden desde un valor inicial fA a lo largo de un desplazamiento de modulacion fsw, mientras que los segmentos 12 del segundo grupo B se extienden desde un valor inicial fB con el mismo desplazamiento de modulacion (anchura de banda) fsw.
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Los segmentos 11, 12 de los grupos A, B se unen alternadamente, con lo que todos los segmentos de numeros pares pertenecen al grupo A y todos los segmentos de numeros impares al grupo B
Al igual que en el estado de la tecnica, se realiza para cada segmento 10 la respectiva evaluation, con preferencia en forma de una FFT. Con ayuda de una segunda evaluacion, en particular de una segunda FFT, se forma una Range-Doppler-Matrix para los segmentos 11 del primer grupo por un lado y para los segmentos 12 del segundo grupo B por otro lado. Para ambas matrices resultan asi frecuencias de batido (beat) fBeat A y fBeat B.
La senal de emision de acuerdo con la invention esta compuesta basicamente por una senal de emision clasica, es decir, por rampas cortas y rapidas, con duration de rampa fijamente predeterminada Tchirp. Por supuesto se envian ambos grupos de rampas A y B en un modo entrelazado o "intertwined" uno con otro. Entre los primeros segmentos (rampas) 11 y los segundos segmentos (rampas) 12 resulta una frecuencia portadora inferior que varia muy poco, que por ejemplo es diferente en 10 kHz. Con ello se modula en el primer grupo A en el ejemplo de realization la senal de emision de fo a fo + 100.000 MHz y en el otro grupo de rampas B de fo + 10 kHz a fo + 100.010 MHz .
Las senales de eco se mezclan con la frecuencia de emision actual en la banda de base. Para ambos grupos de rampas A y B se generan las matrices Range-Doppler. Un objetivo y/u objeto se observa y detecta correspondientemente en ambos grupos de rampas A y B exactamente en la misma celda de ambas matrices Range-Doppler (RDM).
Puesto que el analisis de frecuencias Doppler (segunda FFT) se realiza por cada grupo de rampas A, es decir, en cada caso a lo largo de dos distancias entre rampas, se reduce a la mitad de nuevo la ya pequena gama de inequivocidad de la frecuencia Doppler correspondiente al estado de la tecnica.
Pero al tomar la medida de acuerdo con la invencion esto no origina inconvenientes. Con la senal de emision correspondiente a la invencion y ambas frecuencias portadoras inferiores fA = fo y fB = f0 + 10 kHz, se forman ambas matrices Range-Doppler para ambas senales entrelazadas una con otra con los siguientes espectros segun la FFT bidimensional:
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imagen6
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Entonces se envian en total 2L senales de rampa 11, 12. A la senal SA se le asignan todas las rampas con numero par (grupo A), mientras que la senal SB esta compuesta por las rampas con numero impar (grupo B) (2I+1). Contrariamente a la disposition conocida, los valores iniciales fA y fB de las frecuencias portadoras se encuentran en los grupos A, B ligeramente desplazados entre si. Los segmentos a procesar (rampas) de un grupo A, B estan distanciados entre si, debido a la disposicion entrelazada, en una longitud de rampa Tchirp.
En esta situation se forman dos matrices Range-Doppler, que se evaluan espetificamente por celdas. Para lograr la detection, se anaden los valores de las senales por cada celda simplemente de forma incoherente. Para cada objetivo detectado puede leerse directamente la frecuencia fBeat y la frecuencia Doppler ambigua fD,md directamente a partir de la matriz Range-Doppler o bien para una mayor exactitud calcularse mediante tecnicas de interpolation. En este sentido existen dos matrices Range-Doppler con identica information de valor (pero distinta information de fase).
En el marco de la invencion se evalua a continuation la diferencia de fases por cada celda en la matriz Range- Doppler, convenientemente solo para aquellas celdas en las que se ha detectado un objetivo.
Matematicamente resulta
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J
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siendo fD,md Tchirp un factor de correccion de fase, que se forma de una rampa a otra rampa mediante la frecuencia Doppler medida fD,md (posiblemente ambigua). Alrededor de este valor gira la fase de una rampa a otra rampa. Esto debe tenerse en cuenta para la evaluacion de la configuracion de senales entrelazadas recibida. A partir de la ecuacion anterior y de la medicion de la diferencia de fases, puede calcularse ahora la distancia al objetivo R y con ello fR como sigue:
AO c 1 In 2(/a-/b)
(10)
imagen9
Finalmente resulta de la anterior ecuacion, teniendo en cuenta la frecuencia de batido medida fBeat, y la fase diferencial medida, la frecuencia Doppler fp ineqrnvoca:
/ D — / R / Beat
(12)
_ 1________/ SW £
' 2*‘(/A-/B)/chirp
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La evaluacion de la diferencia de fases medida conduce a una distancia maxima ineqrnvoca medible de
imagen10
C 1
2(/A-/b)
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Para una diferencia de frecuencias f - fB) de 10 kHz, resulta una distancia maxima ineqmvocamente medible de Rmax = 7,5 km. Para una diferencia de frecuencias f - fB) de 4 kHz resulta una distancia maxima ineqmvocamente medible de Rmax = 18,75 km.
La ecuacion 11 da lugar asf a una determinacion no solo aproximada sino exacta de la frecuencia que corresponde a la distancia R, que segun las ecuaciones 12 y 13 permite una determinacion exacta de la frecuencia Doppler fp de manera ineqrnvoca.
La utilizacion de acuerdo con la invencion de dos grupos A, B de segmentos 11, 12 con desplazamientos de frecuencias decalados entre sf, permite asf una determinacion ineqrnvoca y exacta de la distancia y de la velocidad radial mediante la determinacion de las frecuencias Doppler. La senal de emision descrita puede generarse mediante un generador de frecuencias correspondientemente controlado de la manera necesaria. Pero tambien es posible generar los segmentos 10, 11 realmente de la misma manera, pero utilizar una modulacion virtualmente diferente. Para ello se utiliza segun la figura 3 el llamado "Zero Filling" (llenado con ceros). El desplazamiento de frecuencia real modulado es entonces fsw, pero no se aprovecha por completo. El desplazamiento de frecuencia utilizado en cada caso para los segmentos 11, 12 es fsw - (fB-fA).
La figura 3 muestra que para los segmentos 10 se utiliza siempre una modulacion real, que parte del valor inicial fA y se extiende por toda la anchura de banda fsw. Para los segmentos 11 del primer grupo A se utiliza el segmento 11 comenzando con fA, mientras que en el extremo superior no se utiliza un segmento de la anchura fB - fA
5 Por el contrario para el segmento 12 del grupo B no se utiliza el segmento inferior fB - fA, con lo que para ambos segmentos 11, 12 resulta el mismo desplazamiento de frecuencia fsw - (fB - fA)
Segun la variante representada en la figura 4 se generan iguales realmente los segmentos 10 para ambos grupos A, B. La longitud de los segmentos es entonces fB - fA.. Los valores de exploracion no utilizados en el extremo 10 superior de los segmentos 11 del grupo A y en el extremo inferior del segmento 12 del grupo B se desechan.
En todos los casos descritos presentan los segmentos 11 y 12 un mismo desplazamiento de frecuencia y la misma pendiente. Esto no es forzosamente necesario. Pueden utilizarse igualmente distintos desplazamientos de frecuencia y distintas pendientes en el procedimiento aqrn descrito. Desde luego la evaluacion matematica para ello 15 es algo mas complicada.

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    65
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para determinar la distancia (R) y la velocidad radial (v) de un objeto respecto a un lugar de medida, en el que se envfan senales de radar y tras reflejarse en el objeto se reciben de nuevo en el lugar de medida, en el que las senales de radar emitidas dentro de un ciclo de medida se dividen en numerosos segmentos (10), dentro de los que se modifica su frecuencia desde el respectivo valor inicial (fA, fB) hasta el respectivo valor final y las senales reflejadas recibidas se someten en un respectivo segmento (10) a una primera evaluacion para detectar picos de frecuencia y adicionalmente se realiza una subsiguiente segunda evaluacion de las senales para los picos de frecuencia de todos los segmentos (10) del ciclo de medida para determinar una componente de frecuencia Doppler como medida de la velocidad radial (v),
    caracterizado porque los segmentos (10) se dividen en al menos dos grupos (A, B), cuyo valor inicial (fA, fB) y/o valor final de la frecuencia que vana son diferentes, porque los segmentos (11, 12) de cada grupo (A, B) se someten separadamente a la segunda evaluacion y porque mediante la determinacion de una diferencia de fases entre las senales que se corresponden entre sf y que resultan en la segunda evaluacion de los segmentos (11, 12) de cada grupo (A, B), se realiza una eliminacion de ambiguedades de la velocidad averiguada.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1,
    caracterizado porque la primera evaluacion se realiza como una primera FFT sobre las senales de exploracion dentro de un segmento (10) para determinar los picos de frecuencia.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 2,
    caracterizado porque la segunda evaluacion se realiza como una segunda FFT sobre los picos de frecuencia de los segmentos (1) que se corresponden entre sf del ciclo de medida.
  4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 3,
    caracterizado porque la determinacion de la diferencia de fases para los picos de frecuencias que resultan en la segunda FFT para la frecuencia Doppler, se realiza despues de al menos dos grupos (A, B).
  5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4,
    caracterizado porque los elementos (11, 12) de ambos grupos (A, B) se generan con las mismas evoluciones reales de la frecuencia, pero se utilizan para la medicion para un primer grupo (A) desde un primer valor inicial (fA) hasta un primer valor final y para el segundo grupo (B) desde un segundo valor inicial (fB) hasta un segundo de valor final, siendo diferentes entre sf los valores iniciales fA, fB y los valores finales.
  6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5,
    caracterizado porque los segmentos (11, 12) de los grupos (A, B), de los que al menos hay dos, tienen todos el mismo desplazamiento de frecuencia.
  7. 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6,
    caracterizado porque la variacion de frecuencia de los segmentos (10, 11) en los grupos (A, B) es constante y de la misma magnitud.
  8. 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7,
    caracterizado porque la diferencia de fases determinada se evalua tambien para determinar con exactitud la distancia (R) a un objeto.
  9. 9. Equipo para determinar la distancia y la velocidad radial de un objeto respecto a un lugar de medida, con un emisor de radar, un receptor situado en el lugar de medida para senales de radar del emisor de radar reflejadas por el objeto, estando divididas las senales de radar dentro de un ciclo de medida en numerosos segmentos (10), en los que se modifica su frecuencia desde el correspondiente valor inicial (fA, fB) hasta un correspondiente valor final, con un primer equipo evaluador conectado al receptor para detectar picos de frecuencia dentro de los correspondientes segmentos (10) de la senal recibida y con un segundo equipo evaluador conectado al primer equipo evaluador, para evaluar una diferencia de fases del pico de frecuencia detectado para determinar una componente de frecuencia Doppler como medida de la velocidad radial (v),
    caracterizado porque para la evaluacion en los equipos de evaluacion se utilizan segmentos (11, 12) de al menos dos grupos (A, B), cuyo valor inicial (fA, fB) y/o valor final de la frecuencia que vana son diferentes, porque el segundo equipo de evaluacion dispone de al menos dos etapas de evaluacion para la evaluacion separada de las senales de los grupos (A, B), de los que al menos hay dos y porque en las etapas de evaluacion, de las que al menos hay dos, esta conectado al menos un detector de diferencia de fases, cuyas senales de salida pueden utilizarse para la determinacion inequvoca de velocidades radiales.
  10. 10. Equipo segun la reivindicacion 9,
    caracterizado porque la senal de salida del detector de diferencia de fases se evalua tambien para determinar la distancia (R).
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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012008350A1 (de) 2012-04-19 2013-10-24 S.M.S Smart Microwave Sensors Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Abstimmung von Abstand und Radialgeschwindigkeit eines Objekts mittels Radarsignalen
DE102014212280A1 (de) 2014-06-26 2015-12-31 Robert Bosch Gmbh Radarmessverfahren
DE102013210256A1 (de) 2013-06-03 2014-12-04 Robert Bosch Gmbh Interferenzunterdrückung bei einem fmcw-radar
EP2884299B1 (en) * 2013-12-16 2018-02-07 Autoliv Development AB Speed determination of a target
DE102014212281A1 (de) * 2014-06-26 2015-12-31 Robert Bosch Gmbh Radarmessverfahren mit unterschiedlichen Sichtbereichen
DE102014212284A1 (de) 2014-06-26 2015-12-31 Robert Bosch Gmbh MIMO-Radarmessverfahren
DE102014212390A1 (de) * 2014-06-27 2015-12-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Objektortung mit einem FMCW-Radar
US10094920B2 (en) * 2014-08-27 2018-10-09 Texas Instruments Incorporated Range resolution in FMCW radars
US9835723B2 (en) * 2014-10-30 2017-12-05 Nxp B.V. Radar ambiguity resolving detector
DE102014226127A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Radarsystem, verfahren zum erzeugen eines sendesignals für ein radarsystem und fahrzeug
US10012721B2 (en) * 2015-02-19 2018-07-03 Teradyne, Inc. Virtual distance test techniques for radar applications
AU2016317663A1 (en) * 2015-08-28 2017-06-22 Reliance Worldwide Corporation Flow meter configuration and calibration
EP3147685B1 (en) * 2015-09-22 2020-01-01 Veoneer Sweden AB A vehicle synthetic aperture radar system
US9977116B2 (en) 2015-10-05 2018-05-22 Analog Devices, Inc. Scaling fixed-point fast Fourier transforms in radar and sonar applications
EP3173812B1 (en) 2015-11-24 2021-01-06 Veoneer Sweden AB A vehicle radar system arranged for reducing interference
JP6270901B2 (ja) * 2016-04-21 2018-01-31 三菱電機株式会社 Fmcwレーダ装置
US10444339B2 (en) * 2016-10-31 2019-10-15 Trackman A/S Skid and roll tracking system
US10539672B2 (en) * 2016-12-09 2020-01-21 GM Global Technology Operations LLC Doppler ambiguity resolution at high signal to noise ratio
WO2018154710A1 (ja) * 2017-02-24 2018-08-30 三菱電機株式会社 レーダ信号処理装置及びレーダシステム
DE102017105783B4 (de) 2017-03-17 2020-06-10 S.M.S Smart Microwave Sensors Gmbh Verfahren zum Bestimmen eines Abstandes und einer Geschwindigkeit eines Objektes
EP3415948B1 (en) * 2017-06-12 2021-11-10 Aptiv Technologies Limited A method of determining the de-aliased range rate of a target
JP6787842B2 (ja) * 2017-07-07 2020-11-18 株式会社Soken レーダ装置
EP3649478B1 (en) * 2017-07-07 2022-03-16 Veoneer US, Inc. Radar systems and methods utilizing composite waveforms for customization of resolution requirements
US10712437B2 (en) * 2017-07-07 2020-07-14 Veoneer Us, Inc. Radar systems and methods utilizing composite waveforms for customization of resolution requirements
US10630249B2 (en) * 2017-08-04 2020-04-21 Texas Instruments Incorporated Low power mode of operation for mm-wave radar
US11237649B2 (en) 2017-08-10 2022-02-01 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Inductive beacon for time-keying virtual reality applications
DE102017131114A1 (de) 2017-12-22 2019-06-27 S.M.S, Smart Microwave Sensors Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen wenigstens eines Parameters eines Objektes
KR102455634B1 (ko) 2018-01-22 2022-10-17 삼성전자주식회사 레이더를 이용한 오브젝트 거리 결정 방법 및 장치
KR102202319B1 (ko) * 2018-04-11 2021-01-13 한국전자통신연구원 Fmcw 레이다의 신호 처리 방법 및 장치
US10816385B2 (en) * 2018-06-21 2020-10-27 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge
DE102018210083A1 (de) * 2018-06-21 2019-12-24 Robert Bosch Gmbh Auswertevorrichtung und Verfahren zum Auswerten zumindest eines Radarsensors
JP6746017B2 (ja) * 2018-09-05 2020-08-26 京セラ株式会社 電子機器、電子機器の制御方法、及び電子機器の制御プログラム
CN109581350B (zh) * 2018-11-22 2023-02-03 西安八阵图电子科技有限公司 基于时频积分插值的雷达测距测速方法及装置
RU2707970C1 (ru) * 2019-02-12 2019-12-03 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" Способ и устройство предупреждения столкновений транспортного средства
DE102019134985B4 (de) 2019-12-18 2022-06-09 S.M.S, Smart Microwave Sensors Gmbh Verfahren zum Erfassen wenigstens eines Verkehrsteilnehmers
US11525908B2 (en) 2020-02-13 2022-12-13 Nxp B.V. Radar apparatuses and methods involving determination of velocity of an object
US11815589B2 (en) 2020-08-28 2023-11-14 Nxp B.V. Multiple-mode radar with resolution of spatial ambiguity
US11802939B2 (en) 2020-11-16 2023-10-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus with radar signal processing
CN113534125B (zh) 2021-06-04 2024-06-07 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 一种估算目标模糊速度的方法
TWI802994B (zh) 2021-09-17 2023-05-21 為昇科科技股份有限公司 雷達測速系統、方法及雷達裝置
DE102023109832B3 (de) 2023-04-19 2024-05-02 OndoSense GmbH Verfahren zur Messung einer Radialgeschwindigkeit eines Objekts bezogen auf einen Messort

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5268692A (en) * 1991-03-14 1993-12-07 Grosch Theodore O Safe stopping distance detector, antenna and method
DE4244608C2 (de) * 1992-12-31 1997-03-06 Volkswagen Ag Mittels eines Computers durchgeführtes Radarverfahren zur Messung von Abständen und Relativgeschwindigkeiten zwischen einem Fahrzeug und vor ihm befindlichen Hindernissen
JP3206437B2 (ja) * 1996-07-04 2001-09-10 日本電気株式会社 Fm−cwレーダ装置及び対象物測距方法
JP2000235072A (ja) 1999-02-15 2000-08-29 Toyota Central Res & Dev Lab Inc レーダ方式及びそれを用いたレーダ装置
JP2001220463A (ja) * 2000-02-09 2001-08-14 Ishizuka Glass Co Ltd 難燃性付与用組成物の製造方法及び難燃性付与用組成物
DE10050278B4 (de) 2000-10-10 2005-06-02 S.M.S., Smart Microwave Sensors Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Abstand und Relativgeschwindigkeit eines entfernten Objektes
WO2003048802A2 (de) 2001-11-28 2003-06-12 Siemens Aktiengesellschaft Radarsystem
US6606052B1 (en) * 2002-03-07 2003-08-12 Visteon Global Technologies, Inc. Method and apparatus for detecting multiple objects with frequency modulated continuous wave radar
DE102005012945A1 (de) * 2005-03-21 2006-09-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zu Abstands- und Relativgeschwindigkeitsmessung mehrerer Objekte
DE102005048209A1 (de) * 2005-09-29 2007-04-05 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Kraftfahrzeug-Radarverfahren und -Radarsystem
JP4977443B2 (ja) 2006-10-31 2012-07-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 レーダ装置及びレーダ検出方法
US8026843B2 (en) 2008-01-31 2011-09-27 Infineon Technologies Ag Radar methods and systems using ramp sequences
CN101561970B (zh) * 2009-05-25 2011-06-08 中国人民解放军理工大学气象学院 一种微波车辆检测雷达的控制方法
JP5116746B2 (ja) * 2009-10-01 2013-01-09 三菱電機株式会社 レーダ装置
DE102012008350A1 (de) 2012-04-19 2013-10-24 S.M.S Smart Microwave Sensors Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Abstimmung von Abstand und Radialgeschwindigkeit eines Objekts mittels Radarsignalen

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