ITPI20070053A1 - Metodo e dispositivo radar con verificatore di presenza di servizi attivi nella banda di frequenza e zona irradiata - Google Patents

Metodo e dispositivo radar con verificatore di presenza di servizi attivi nella banda di frequenza e zona irradiata Download PDF

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ITPI20070053A1
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Giulia Bernardini
Alessandro Bertoneri
Francesco Coppi
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Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "METODO E DISPOSITIVO RADAR CON VERIFICATORE DI PRESENZA DI SERVIZI ATTIVI NELLA BANDA DI FREQUENZA E ZONA IRRADIATA"
La presente invenzione riguarda un sistema radar, in particolare basato a terra, atto a monitorare da remoto deformazioni di uno scenario osservato, ad esempio di strutture, di edifici, di ponti, oppure anche di uno scenario naturale, ad esempio una frana, una subsidenza. Esso può impiegare le tecniche FMCW o SFCW e SAR per ottenere un'immagine radar e la tecnica interferometrica per il monitoraggio degli spostamenti di ciascuna cella di risoluzione radar dell'immagine osservata. L'invenzione riguarda anche sistemi radar che impiegano soltanto la tecnica SFCW (o EMCW) combinata con la tecnica interierometrica, o la tecnica RAR in alternativa alla tecnica SAR.
Descrizione del problema tecnico
Tra i sistemi radar noti, ne esistono di tipi diversi che utilizzano tecniche di elaborazione quali, ad esempio Stepped Frequency Continuous Wave (SFCW), Frequency Modulated Continuous Wave (EMCW), Synthetic Aperture Radar (SAR), Reai Aperture Radar (RAR), interferometria differenziale.
La tecnica SFCW o FMCW consiste nella trasmissione in etere di una serie di onde elettromagnetiche di lunga durata (Continuous Wave) a differenti frequenze, a gradini o modulate (Stepped Frequency, Frequency Modulated ).
Nel caso di tecnica SFCW, il radar trasmette una forma d'onda costituita da una serie di toni di frequenza distanziati da un passo di frequenza Df (Stepped Frequency). Se N è il numero di toni trasmesso, la banda scandita è pari a Β=ΝΔf. Una scansione completa in frequenza è detta Sweep, ed al termine di una sweep il sistema ne comincia un'altra da qui il nome di Continuous Wave.
Per ciascuna scansione di toni trasmessa dal sistema, il dato acquisito risulta in un vettore di numeri complessi rappresentante la risposta in frequenza dello scenario misurata alle N frequenze discrete. L'elaborazione del dato acquisito, attraverso il calcolo della IFFT, consente la risoluzione dello scenario nella direzione radiale (range) in celle di risoluzione di dimensione AR. La risoluzione in range dipende dall'ampiezza della banda scandita secondo la seguente formula:
Dove c è la velocità della luce. Se ad esempio il radar osserva un ponte, la tecnica SFCW consente la distinzione dell'eco del segnale proveniente dalle diverse parti della struttura con una risoluzione spaziale pari a AR. Le celle di risoluzione sono comunemente dette range-bin.
La tecnica SAR consiste in una sofisticata elaborazione dei dati, relativi ad uno stesso scenario, acquisiti da un sensore radar posto in posizioni diverse. La serie di dati acquisiti in posizioni diverse è combinata con opportune tecniche (trasformata di Fourier) come se le acquisizioni fossero fatte nello stesso istante da un'antenna di dimensioni pari al percorso tracciato dal sensore radar.
Nel caso in cui il movimento del sensore radar sia lineare, la tecnica SAR rende possibile la risoluzione angolare dello scenario osservato con un passo angolare pari a ΔΘ nella direzione ortogonale a quella radiale, detta anche cross-range. La dimensione del percorso fatto dal radar è detta apertura sintetica. Se L è la dimensione dell'apertura sintetica, la risoluzione in cross-range è data dalla seguente equazione:
La tecnica interferometrica differenziale consente al sistema di misurare gli spostamenti, rispetto alla posizione del sistema radar, delle varie zone dello scenario illuminato dal fascio di antenna. Tale tecnica consiste nel confronto dell'informazione di fase del segnale elettromagnetico retrodiffuso misurato in diversi istanti di tempo.
La misura di spostamento e la variazione di fase sono legate dalla seguente relazione:
dove λ è la lunghezza d'onda dell'onda elettromagnetica trasmessa.
Le tre tecniche possono essere anche integrate fra loro in un sistema radar interferometrico basato a terra, cosiddetto Ground Based In SAR.
In alternativa alla tecnica SAR può essere impiegato un Real Aperture Radar (RAR), ossia un radar capace di risolvere angolarmente lo scenario facendo ruotare l'antenna che solitamente presenta un diagramma di radiazione molto direttivo. In tal caso la risoluzione angolare dipende dall'ampiezza del fascio di antenna.
La tecnica interferometrica può essere abbinata anche solamente alla tecnica SFCW, il sistema radar che ne deriva è capace di misurare gli spostamenti risolvendo lo scenario solamente nella direzione di range, ma allo stesso tempo non richiede nessuna movimentazione meccanica del sensore radar.
Tali sistemi hanno lo svantaggio che se sono presenti altri sistemi operanti nella stessa banda di frequenza e nella stessa area, possono prodursi interferenze, modificando ed alterando il normale funzionamento.
Sintesi dell'invenzione
È, quindi scopo della presente invenzione fornire un metodo per prevenire l'interferenza di un sistema radar SFCW/FMCW, in particolare basato a terra, con altri servizi attivi operanti ad una stessa predeterminata banda di frequenza e nell'area circostante tale sistema radar.
Un altro scopo dell'invenzione è fornire un metodo che non permetta ad un sistema radar SFCW basato a terra di trasmettere solo quando altri servizi sono attivi ed operanti ad una stessa predeterminata banda di frequenza e nell'area circostante.
Altro scopo dell'invenzione è fornire un metodo per azionare un sistema radar SFCW basato a terra.
Un ulteriore scopo dell'invenzione è fornire un metodo per impedire l'interferenza di un sistema radar SFCW/FMCW, in particolare basato a terra, quando sopravvenqano durante la trasmissione seqnali radar provenienti da altri sistemi operanti ad una stessa predeterminata banda di frequenza e nell'area circostante.
Questi ed altri scopi sono soddisfatti da un metodo per prevenire l'interferenza di un sistema radar basato a terra con altri servizi attivi operanti ad una stessa predeterminata banda di frequenza, presenti nell'area circostante, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di:
- predisposizione di detto sistema radar ad una fase di trasmissione e successiva ricezione di segnali radar ad una predeterminata banda di frequenza; - imposizione di una fase di stand-by di detta fase di trasmissione/ricezione;
- ascolto (LBT) di eventuali segnali trasmessi da altri dispositivi in detta banda di frequenze misurando una potenza ricevuta;
- confronto di detta potenza ricevuta con un valore di soglia prefissato;
- nel caso detta potenza ricevuta sia superiore a detto valore di soglia, continuazione di detta fase di stand-by;
- nel caso detta potenza ricevuta sia inferiore a detto valore di soglia, avvio di detta fase di trasmissione/ricezione .
In tal modo, si prevede una fase iniziale di attesa, o Stand-by, in cui il sistema attende il comando di inizio acquisizione da parte di un utente. Dopo tale comando di inizio, prima di iniziare a trasmettere, il sistema esegue una fase di verifica (Listen Before Talk, LTB), in cui viene verificata la presenza di altri sistemi attivi nella sua stessa banda operativa. Nel caso siano presenti altri sistemi attivi il sistema radar permane in stato di Listen Before Talk segnalandolo all'utente, altrimenti procede con l'inizio dell'acquisizione.
Vantaggiosamente, nel corso di detta fase di trasmissione/ricezione, detto metodo prevede una fase di ascolto supplementare (Listen While Talking, LWT), di eventuali segnali trasmessi, detta fase di ascolto essendo atta ad interrompere immediatamente l'acquisizione e riportare il sistema radar a detta fase di attesa quando vengono riscontrati detti altri servizi.
In altre parole, contemporaneamente alla trasmissione/ricezione dei dati radar, il sistema continua a scandire la banda su cui opera per verificare l'eventuale inserimento di altri servizi nella zona circostante, attraverso un controllo identico a quello impiegato nella fase di Listen Before Talk. Nel caso in cui si verifichi la presenza di altri servizi durante questa fase il sistema interrompe immediatamente l'acquisizione, segnala l'evento all'utente e torna nello stato di Stand-by oppure torna direttamente nello stato di LBT.
In particolare, detta fase di ascolto (LBT) e/o detta fase di ascolto supplementare (LWT) effettuano una fase di controllo a soglia, confrontando la potenza ricevuta in banda PRcon una soglia di allarme indicatrice della presenza di altri servizi attivi nella zona circostante.
In particolare, è prevista una fase di avviso dell'utente quando detta fase di ascolto e/o detta fase di ascolto supplementare rilevano una potenza ricevuta superiore a detta soglia.
Secondo un altro aspetto dell'invenzione i suddetti scopi sono soddisfatti da un sistema radar interferometrico basato a terra, avente una unità di controllo centrale connessa ad un'antenna di trasmissione tramite una catena di trasmissione e ad un'antenna di ricezione tramite una catena di ricezione, detta antenna di trasmissione emettendo un segnale trasmesso, detta antenna di ricezione ricevendo un segnale ricevuto e fornendo un segnale RF, detto sistema radar essendo caratterizzato dal fatto di comprendere:
- un interruttore montato sulla catena di trasmissione, detto interruttore essendo aperto per default;
- un rilevatore di presenza di altri servizi attivi operanti sulla stessa banda di frequenza, detti mezzi di rilevamento essendo montati su detta catena di ricezione, in cui detto rilevatore è atto a prevenire l'interferenza di un sistema radar interferometrico basato a terra con altri servizi attivi operanti ad una stessa predeterminata banda di frequenza, presenti nell'area circostante.
In particolare, detta catena di trasmissione comprende almeno uno di detti elementi:
- un Frequency Synthesizer, connesso a detta unità di controllo centrale, in qrado di generare un segnale sintetizzato;
- un Local Oscillator, che riceve in ingresso detto segnale sintetizzato, produce un segnale a frequenza intermedia fIFattraverso un battimento con una portante di frequenza fiF;
- un amplificatore IF di trasmissione atto ad amplificare detto segnale a frequenza intermedia fiF, detto segnale a frequenza intermedia fIFessendo traslato a radio frequenza (RF) attraverso un battimento con una portante a fRFgenerata da uno STAble Local Oscillator (STALO);
- un amplificatore di potenza RF, atto ad amplificare detto segnale traslato a radio frequenza e fornirlo a detta antenna di trasmissione;
in cui detto interruttore è connesso a monte o a valle di detto amplificatore di potenza RF.
In particolare, detta catena di ricezione comprende almeno uno di detti elementi:
- un amplificatore a basso rumore, o Low Noise Amplifier (LNA), che riceve un segnale captato dell'antenna di ricezione e produce un segnale amplificato che viene successivamente convertito a segnale a frequenza intermedia fiFattraverso un battimento con una portante generata da uno STAble Locai Oscillator (STALO);
- un amplificatore di frequenza intermedia atto ad amplificare detto segnale a frequenza intermedia
fIF;
- un Phase Detector atto a demodulare coerentemente detto segnale a frequenza intermedia fIF, producendo un segnale in fase I ed un segnale in quadratura Q, detto segnale a frequenza intermedia fiFessendo pilotato tramite una portante COHO (COHerent Oscillator) frequenza FLgenerata da detto Locai Oscillator di detta catena di trasmissione ;
- un convertitore A/D atto a digitalizzare il segnale in uscita da detto Phase Detector ed inviarlo a detta unità di controllo centrale;
in cui detto rilevatore di presenza è collegato in una posizione scelta tra:
- tra detto Phase Detector e detta unità di controllo centrale, detto rilevatore ricevendo da detto Phase Detector detto segnale in fase I ed detto segnale in quadratura Q;
- tra detto amplificatore di frequenza intermedia fiFe detta unità di controllo centrale;
- tra detta antenna di ricezione e detta unità di controllo centrale.
In particolare, nel caso in cui detto rilevatore sia collegato tra detto Phase Detector e detta unità di controllo centrale, detto rilevatore comprende almeno uno di detti elementi:
- una prima linea che riceve detto segnale in fase I e produce una primo segnale di uscita;
- una seconda linea che riceve detto segnale in quadratura Q e produce un secondo segnale di uscita;
- un circuito sommatore che riceve detti primo e secondo segnale di uscita e produce un segnale sommato;
- un comparatore a soglia che confronta detto segnale sommato con un riferimento fisso o soglia di allarme e produce un segnale di allarme inviato a detta unità di controllo.
Alternativamente, nel caso in cui detto rilevatore sia collegato tra detto amplificatore di frequenza intermedia fIFe detta unità di controllo centrale o tra detta antenna di ricezione e detta unità di controllo centrale, detto rilevatore comprende una prima linea che riceve rispettivamente detto segnale a frequenza intermedia fIFda detto amplificatore a frequenza intermedia o detto segnale RF fornito da detta antenna di ricezione.
In particolare, detta prima e/o detta seconda linea comprende almeno uno di detti elementi:
- un filtro passa-banda centrato su detta frequenza FLcon banda RWB;
- un dispositivo True Power Detector atto a generare un segnale proporzionale alla potenza rms del segnale in uscita da detto filtro passa-banda;
- un filtro passa-basso in uscita da detto dispositivo True Power Detector.
In altre parole, nel caso in cui il rilevatore sia formato solo dalla prima linea, e quindi sia collegato in uscita all'amplificatore di frequenza intermedia fiFdella catena di ricezione o in uscita dall'antenna di ricezione, il principio di funzionamento è analogo a quello del caso in cui il rilevatore sia formato da due linee, con la differenza che il filtro passa-banda in ingresso al blocco rilevatore copre tutta la banda operativa del sistema e non è in grado di distinguere un segnale interferente dal segnale radar, perciò il suo funzionamento è condizionato dall'assenza del segnale radar, che si verifica soltanto nella fase di Listen Before Talk.
In particolare, detto filtro passa-banda comprende una coppia di filtri passa-banda posti ad RF centrati alla frequenza ftx±fLcon banda RBW, dove ftxè la frequenza del tono trasmesso data da:
In particolare, detto seqnale trasmesso è scelto tra :
- un seqnale formato da una serie di toni di durata T con variazione di frequenza a passi di Af l'uno dall'altro, nel caso di sistema radar di tipo Stepped Frequency Continous Wave;
- un seqnale con portante avente una forma d'onda con variazione continua di frequenza.
In una possibile realizzazione, detto sistema radar interferometrico è montato su un carrello avente detta antenna di trasmissione e detta antenna di ricezione affiancate ed aqenti lunqo direzioni parallele, detto carrello essendo scorrevole su una quida lunqo una direzione trasversale rispetto a dette direzioni parallele.
In alternativa, detto sistema radar interferometrico è montato su un altro mezzo semovente. Oltre che a un movimento per traslazione, è possibile esequire la scansione interierometrico per rotazione.
In particolare, detto sistema radar è di tipo SFCW/FMCW e ad esso può essere abbinata almeno una tecnica radar scelta tra:
- Syntethic Aperture Radar (SAR);
- interferometria differenziale.
La tecnica SAR è applicabile montando detto sistema radar SFCW su un carrello avente detta antenna di trasmissione e detta antenna di ricezione affiancate ed agenti lungo direzioni parallele, detto carrello essendo scorrevole su una guida lungo una direzione trasversale rispetto a dette direzioni parallele.
In alternativa alla tecnica SAR può essere impiegata la tecnica RAR, ruotando attorno il suo asse il sistema radar SFCW incluse le antenne.
Breve descrizione dei disegni
L'invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:
- la figura 1 mostra un esempio di sistema radar interferometrico che utilizza il metodo secondo 1'invenzione;
- la figura 2 mostra uno schema a blocchi che descrive il metodo secondo l'invenzione;
- la figura 3 mostra uno schema a blocchi di un generico sistema radar di tipo noto basato sulla tecnica Stepped Frequency Continuous Wave;
- la figura 4 mostra uno schema a blocchi di un siffatto sistema radar di figura 3 a cui è applicato un rilevatore ed un interruttore secondo 1'invenzione;
- la figura 5 mostra uno schema circuitale di un siffatto rilevatore;
- la figura 6 mostra uno schema a blocchi di un sistema radar di figura 3 in cui il rilevatore è connesso in punti diversi del circuito rispetto alla figura 4;
- la figura 7 mostra una diversa forma realizzativa di un rilevatore secondo l'invenzione.
- la figura 8 mostra un diagramma che descrive l'effetto del battimento con una portante a fRFgenerata da uno STAble Local Oscillator (STALO); - la figura 9 mostra un diagramma relativo al funzionamento di un filtraggio passa-banda equivalente a RF;
- la figura 10 mostra un diagramma relativo al filtraggio passa-banda del blocco rilevatore.
Descrizione della forma realizzativa preferita Con riferimento alla figura 2 è mostrato uno schema a blocchi 1 che descrive il metodo, secondo l'invenzione, per prevenire l'interferenza di un sistema radar interferometrico basato a terra, con altri servizi attivi operanti ad una stessa predeterminata banda di frequenza, presenti nell'area circostante. Tra le fasi che realizzano tale metodo, sono presenti le seguenti:
- stato di Stand-by 2 in cui il sistema attende il comando di inizio acquisizione da parte dell'utente; - stato di Listen Before Talk (LBT) 3, in cui in seguito ad un comando di inizio acquisizione, il sistema prima di iniziare a trasmettere verifica 4 la presenza di altri sistemi attivi nella sua stessa banda operativa. Nel caso siano presenti altri sistemi attivi il sistema radar permane in stato di Listen Before Talk 3, segnalandolo (5) all'utente, altrimenti procede con l'inizio dell'acquisizione 6. La presenza di altri servizi attivi è effettuata attraverso un confronto a soglia 7, ossia è confrontata la potenza ricevuta in banda PRcon una soglia indicatrice della presenza di altri servizi attivi nella zona circostante;
- stato di Listen While Talking (LWT) 8, in cui contemporaneamente alla trasmissione ed acquisizione dei dati radar, il sistema continua a scandire (9) la banda su cui opera per verificare l'eventuale inserimento di altri servizi nella zona circostante, sempre attraverso lo stesso meccanismo a soglia 7' impiegato nella fase di Listen Before Talk. Nel caso in cui si verifichi la presenza di altri servizi durante questa fase il sistema interrompe immediatamente (10) l'acquisizione, segnala l'evento all'utente e torna nello stato di Stand-by 2 o in alternativa allo stato di LBT 4. Un tale metodo secondo l'invenzione è applicabile ad un generico sistema radar noto, apportando alcune modifiche al circuito di elaborazione dei segnali scambiati, in particolare aggiungendo un rilevatore di segnali radar 30, mostrato in figure 4, 5, 6, 7, in grado di rilevare la presenza di segnali ad una stessa predeterminata banda di frequenza, presenti nell'area circostante. Più nel dettaglio, un tale metodo può essere applicato, ad esempio, ad un sistema radar di tipo Ground Based In SAR (GBInSAR), integrante la tecnica Stepped Frequency Continuous Wave (SFCW) con la tecnica Syntetic Aperture Radar (SAR) per ottenere un'immagine radar bidimensionale dello scenario osservato, e l'Interferometria Differenziale per il monitoraggio degli spostamenti di ciascuna cella di risoluzione radar dell'immagine osservata.
Un siffatto sistema, mostrato in figura 3, ha una unità di controllo centrale 42 connessa ad un'antenna di trasmissione 21 tramite una catena di trasmissione 40 e ad un'antenna di ricezione 20 tramite una catena di ricezione 41. Inoltre, come mostrato in figura 1, per utilizzare la tecnica SAR, tale sistema radar interferometrico è montato su un carrello 13 avente detta antenna di trasmissione 21 e detta antenna di ricezione 20 affiancate ed agenti lungo direzioni parallele, detto carrello 13 essendo scorrevole su una guida 11 lungo una direzione trasversale 14 rispetto a dette direzioni parallele 15.
In particolare, un sistema Stepped Frequency Continous Wave è un ricetrasmettitore supereterodina a singola conversione di frequenza.
La sua catena di trasmissione 40 comprende un blocco "Frequency Synthesizer" 50 atto generare un segnale sintetizzato 51 fornito ad una serie di toni di durata T con variazione di frequenza a passi di Af l'uno dall'altro, tale segnale sintetizzato 51 essendo traslato alla frequenza intermedia fIF52 attraverso il battimento con una portante di frequenza fÌF53, proveniente da un Locai Oscillator 54.
Lo stesso segnale è impiegato per la demodulazione coerente del segnale ricevuto 56, tramite un COHerent Oscillator (COHO) 55. La banda del segnale a IF (BWIF) 52 corrisponde a quella a RF (BWRF) 57.
Un siffatto procedimento è mostrato in figura 8. Successivamente il segnale 52 è amplificato e traslato a radio frequenza (RF) 57 attraverso il battimento con una portante a fRF58 generata da un STAble Local Oscillator (STALO) 59.
Infine il segnale 57 è amplificato tramite un RF Power Amplifier 60 e trasmesso in etere attraverso l'antenna di trasmissione 21.
La catena di ricezione 41, connessa tra l'antenna di ricezione 20 e l'unità di controllo 42, comprende un Low Noise Amplifier (LNA) 61 che amplifica il segnale 62 ricevuto dall'antenna 20. Il segnale amplificato 63 che si ottiene viene poi convertito a frequenza intermedia fIF64 attraverso il battimento con la portante 58 generata dallo STALO 59, connesso anche con la catena di trasmissione 40.
Il segnale a frequenza intermedia fiF64 è amplificato tramite RX IF Amplifier 65, e demodulato coerentemente attraverso il "Phase Detector" 66 pilotato dalla portante COHO 56 generata nella catena di trasmissione 40. Infine il dato acquisito 67 e 68 è digitalizzato attraverso un convertitore A/D 69 e trasmesso all'unità di controllo in un PC esterno per 1'elaborazione.
La generazione dei toni in trasmissione, il campionamento dei dati, il trasferimento dei dati ed il controllo del sistema sono gestiti dall'unità di controllo 42.
Analogamente, il metodo secondo l'invenzione può essere applicato ad un radar a forma d'onda continua (FMCW), facendo in modo che il blocco "Frequency Synthesizers" 50 generi una portante con una variazione continua di frequenza anziché a passi.
La figura 4 mostra la soluzione tecnica, oggetto dell'invenzione, da inserire nell'architettura generale di un ricetrasmettitore SFCW o FMCW al fine di rendere possibile la procedura di LBT e LWT.
Le modifiche consistono nell'inserimento di un interruttore 16 (manca numero nella figura) nella catena di trasmissione 40 (prima o dopo l'amplificatore di potenza a RF 60) e di un sistema di rilevamento 30 che ha in ingresso una porzione dei segnali in fase I 68 e quadratura Q 67 in uscita dal "Phase Detector" 66.
Lo schema circuitale del blocco rilevatore 30 è mostrato in Fig. 5 e si compone di:
- due filtri passa-banda 70 e 71 centrati alla frequenza fLcon banda RBW, due dispositivi True Power Detector 72 e 73 capaci di generare in uscita un segnale 78, 79 proporzionale alla potenza rms del segnale in ingresso 74, 75;
- due filtri passa-basso 80, 81;
- un circuito sommatore 82 ed un comparatore a soglia 83 che confronta il segnale in uscita al sommatore 84 con un riferimento fisso85, o soglia di allarme. L'uscita del comparatore 86 rappresenta il segnale di allarme ed è inviato alla unità di controllo 42 del sistema.
Con riferimento alla figura 4, durante la fase di Listen Before Talk l'interruttore 16 posto in testa alla catena di trasmissione 40 è chiuso su un carico adattato evitando così la trasmissione in etere del segnale SFCW, tramite l'antenna di trasmissione 21 ed allo stesso tempo consentendo al sensore di generare i segnali necessari alla demodulazione del segnale ricevuto tramite l'antenna di ricezione 20. Invece durante la fase di LWT l'interruttore 16 è normalmente chiuso sul connettore di antenna.
Il filtro passa banda, posto in ingresso al blocco rilevatore 30, mostrato in figura 5, equivale ad una coppia di filtri passa banda posti ad RF centrati alla frequenza ftx±fLcon banda RBW (figura 9), dove ftxè la frequenza del tono trasmesso, ossia:
Dato che ftxscandisce tutta la banda trasmessa, perciò anche i filtri passa banda 70, 71 scandiscono tutta la banda operativa del sistema più un margine pari ad fLin alto ed in basso, con una risoluzione pari a RBW.
In altre parole in uscita ai filtri passa basso 80, 81 è presente un segnale la cui potenza è proporzionale a quella ricevuta in una porzione della banda operativa.
Affinché i filtri passa banda 70, 71 scandiscano tutta la banda operativa in maniera continua i valori di fLe RBW devono essere scelti in modo che:
La potenza rilevata non è legata al segnale trasmesso dal sistema radar che la demodulazione coerente porta in banda base e centrato sulla frequenza nulla (figura 10). Chiaramente i valori di fLe RBW devono essere scelti in modo che la banda del filtro non si sovrapponga a quella del segnale utile. Questo meccanismo rende possibile la rilevazione dei segnali provenienti da altri sistemi anche mentre il sistema radar trasmette il suo segnale.
II dispositivo True Power Detector 72, 73 di figura 5, perciò, rileva la potenza ricevuta nella banda operativa proveniente da altri sistemi con una risoluzione in frequenza pari a RBW. Il segnale è successivamente filtrato con un filtro passa basso 80, 81 per eliminare eventuali transitori rapidi, non legati all'effettiva presenza di altri segnali, possibile causa di falsi allarmi.
I valori di potenza dei segnali in fase 76 e quadratura 77 sono infine sommati e confrontati con una soglia 85. Il valore della soglia è riconducibile ad un valore di potenza ricevuta a RF indicativo della presenza di un servizio attivo nella zona circostante, servizio a cui il sistema radar potrebbe arrecare danno.
Nel caso il livello di potenza ricevuto da altri sistemi superi la soglia 85 è inviato un segnale di allarme 86 all'unità di controllo 42 che, se in fase di LBT, fa permanere il sistema tale altrimenti, se in fase di LWT, interrompe immediatamente la trasmissione.
La forma realizzativa di figura 4 può essere implementata anche digitalmente, spostando il punto della catena di ricezione 40 in cui è effettuata la conversione A/D 69 del segnale alla frequenza intermedia 44, in modo non mostrato in figura. In tal caso, tutte le operazioni di filtraggio effettuate dal blocco rilevatore 30 di figura 5 sono realizzate con equivalenti filtri FIR (Finite Impulse Response) non mostrati, mentre il True Power Detector 72, 73, il sommatore 82 ed il comparatore 83 sono implementati numericamente.
Un'altra forma realizzativa è quella di realizzare un ricevitore dedicato alla rilevazione della presenza di altri servizi. Tuttavia tale soluzione consentirebbe il solo funzionamento della fase LBT, in quanto la fase LWT richiede il collegamento con il segnale trasmesso, altrimenti anche il segnale generato dal sistema stesso è interpretato come segnale proveniente da un altro sistema.
Una ulteriore forma realizzativa che consente la fase LBT, ma non quella LWT, è mostrata in figura 6. Essa consente la fase LBT, ma non quella LWT, ed è ottenibile inserendo il blocco rilevatore 30 a IF 87 o RF 88.
In questo caso lo schema circuitale del blocco rilevatore 30 è quello mostrato in figura 7. Il principio di funzionamento è analogo a quello descritto in precedenza in figura 5, con la differenza che il filtro passa banda 89 in ingresso al blocco rilevatore 30 copre tutta la banda operativa del sistema e non è in grado di distinguere un segnale interferente dal segnale radar, perciò il suo funzionamento è condizionato dall'assenza del segnale radar, che si verifica soltanto nella fase di Listen Before Talk.
Le soluzioni illustrate sono applicabili anche a sensori radar basati sulla tecnica FMCW, dove la frequenza del segnale trasmesso, anziché variare con un passo Af, varia in maniera continua scandendo tutta la banda.
Le soluzioni illustrate sono applicabili anche a sensori radar con segnali modulati con la tecnica Frequency Hopping, dove la frequenza del segnale trasmesso varia nel tempo in maniera discreta saltando da un valore all'altro, purché la sequenza di frequenze trasmesse scandisca tutta la banda operativa.
La descrizione di cui sopra di varie forme esecutive specifiche è in grado di mostrare l'invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tali forme esecutive specifiche senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti delle forme esecutive specifiche. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims (15)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per prevenire l'interferenza di un sistema radar basato a terra con altri servizi attivi operanti ad una stessa predeterminata banda di frequenza, presenti nell'area circostante, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: - predisposizione di detto sistema radar ad una fase di trasmissione e successiva ricezione di segnali radar ad una predeterminata banda di frequenza; - imposizione di una fase di stand-by di detta fase di trasmissione/ricezione; - ascolto (LBT) di eventuali segnali trasmessi da altri dispositivi in detta banda di frequenze misurando una potenza ricevuta; - confronto di detta potenza ricevuta con un valore di soglia prefissato; - nel caso detta potenza ricevuta sia superiore a detto valore di soglia, continuazione di detta fase di stand-by; - nel caso detta potenza ricevuta sia inferiore a detto valore di soglia, avvio di detta fase di trasmissione/ricezione.
  2. 2. Un metodo per prevenire l'interferenza, secondo la rivendicazione 1, per cui, nel corso di detta fase di trasmissione/ricezione, detto metodo prevede una fase di ascolto supplementare (LWT), di eventuali segnali trasmessi, detta fase di ascolto essendo atta ad interrompere immediatamente l'acquisizione e riportare il sistema radar a detta fase di attesa quando vengono riscontrati detti altri servizi.
  3. 3. Un metodo per prevenire l'interferenza, secondo la rivendicazione 1, in cui detta fase di ascolto (LBT) e/o detta fase di ascolto supplementare (LWT) effettuano una fase di controllo a soglia, confrontando la potenza ricevuta in banda PRcon una soglia di allarme indicatrice della presenza di altri servizi attivi nella zona circostante.
  4. 4. Un metodo per prevenire l'interferenza, secondo la rivendicazione 1 o 3, per cui è prevista una fase di avviso dell'utente quando detta fase di ascolto e/o detta fase di ascolto supplementare rilevano una potenza ricevuta superiore a detta soglia.
  5. 5. Un dispositivo radar, avente una unità di controllo centrale connessa ad un'antenna di trasmissione tramite una catena di trasmissione e ad un'antenna di ricezione tramite una catena di ricezione, detta antenna di trasmissione emettendo un segnale trasmesso, detta antenna di ricezione ricevendo un segnale ricevuto e fornendo un segnale RF, detto dispositivo radar essendo caratterizzato dal fatto di comprendere: - un interruttore montato su detta catena di trasmissione, detto interruttore essendo aperto per default; - un rilevatore di presenza di altri servizi attivi operanti sulla stessa banda di frequenza, detti mezzi di rilevamento essendo montati su detta catena di ricezione, in cui detto rilevatore è atto a prevenire l'interferenza di detto dispositivo radar con altri servizi attivi operanti ad una stessa predeterminata banda di frequenza, presenti nell'area circostante.
  6. 6. Un dispositivo radar, secondo la rivendicazione 1, in cui detta catena di trasmissione comprende: - un Frequency Synthesizer, connesso a detta unità di controllo centrale, in qrado di qenerare un seqnale sintetizzato; - un Locai Oscillator, che riceve in inqresso detto seqnale sintetizzato, produce un seqnale a frequenza intermedia fIFattraverso un battimento con una portante di frequenza fiF; - un amplificatore IF di trasmissione atto ad amplificare detto seqnale a frequenza intermedia fiF, detto seqnale a frequenza intermedia fIFessendo traslato a radio frequenza (RF) attraverso un battimento con una portante a fRFqenerata da uno STAble Local Oscillator (STALO); - un amplificatore di potenza RF, atto ad amplificare detto segnale traslato a radio frequenza e fornirlo a detta antenna di trasmissione; in cui detto interruttore è connesso a monte o a valle di detto amplificatore di potenza RF.
  7. 7. Un dispositivo radar, secondo la rivendicazione 6, in cui detta catena di ricezione comprende: - un amplificatore a basso rumore, o Low Noise Amplifier (LNA), che riceve un segnale captato dell'antenna di ricezione e produce un segnale amplificato che viene successivamente convertito a segnale a frequenza intermedia fIF attraverso un battimento con una portante generata da uno STAble Locai Oscillator (STALO); - un amplificatore di frequenza intermedia atto ad amplificare detto segnale a frequenza intermedia fIF; - un Phase Detector atto a demodulare coerentemente detto segnale a frequenza intermedia fiF, producendo un segnale in fase I ed un segnale in quadratura Q, detto segnale a frequenza intermedia fIFessendo pilotato tramite una portante COHO frequenza FLgenerata da detto Locai Oscillator di detta catena di trasmissione; - un convertitore A/D atto a digitalizzare il segnale in uscita da detto Phase Detector ed inviarlo a detta unità di controllo centrale; in cui detto rilevatore di presenza è collegato in una posizione scelta tra: - tra detto Phase Detector e detta unità di controllo centrale, detto rilevatore ricevendo da detto Phase Detector detto segnale in fase I ed detto segnale in quadratura Q; - tra detto amplificatore di frequenza intermedia fiFe detta unità di controllo centrale; - tra detta antenna di ricezione e detta unità di controllo centrale.
  8. 8. Un dispositivo radar, secondo la rivendicazione 7, in cui, nel caso in cui detto rilevatore sia collegato tra detto Phase Detector e detta unità di controllo centrale, detto rilevatore comprende: - una prima linea che riceve detto segnale in fase I e produce una primo segnale di uscita; - una seconda linea che riceve detto segnale in quadratura Q e produce un secondo segnale di uscita; - un circuito sommatore che riceve detti primo e secondo segnale di uscita e produce un segnale sommato; - un comparatore a soglia che confronta detto segnale sommato con un riferimento fisso o soglia di allarme e produce un segnale di allarme inviato a detta unità di controllo.
  9. 9. Un dispositivo radar, secondo la rivendicazione 7, in cui, nel caso in cui detto rilevatore sia collegato tra detto amplificatore di frequenza intermedia fiFe detta unità di controllo centrale o tra detta antenna di ricezione e detta unità di controllo centrale, detto rilevatore comprende una prima linea che riceve rispettivamente detto segnale a frequenza intermedia fÌFda detto amplificatore a frequenza intermedia o detto segnale RF fornito da detta antenna di ricezione.
  10. 10.Un dispositivo radar, secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui detta prima e/o detta seconda linea comprende: - un filtro passa-banda centrato su detta frequenza FLcon banda RWB; - un dispositivo True Power Detector atto a generare un segnale proporzionale alla potenza rms del segnale in uscita da detto filtro passabanda; un filtro passa-basso in uscita da detto dispositivo True Power Detector.
  11. 11.Un dispositivo radar, secondo la rivendicazione 10, in cui detto filtro passa-banda equivale ad una coppia di filtri passa-banda posti ad RF centrati alla frequenza ftx±fLcon banda RBW, dove ftxè la frequenza del tono trasmesso data da:
  12. 12.Un dispositivo radar, secondo la rivendicazione 5, in cui detto segnale trasmesso è scelto tra: - un segnale formato da una serie di toni di durata T con variazione di frequenza a passi di Af l'uno dall'altro, nel caso di sistema radar di tipo Stepped Frequency Continous Wave; - un segale con portante a forma d'onda con variazione continua di frequenza. un segnale modulato secondo la tecnica frequency hopping
  13. 13.Un dispositivo radar, secondo la rivendicazione 1 o 5, in cui detto dispositivo radar è di tipo SFCW o FMCW ed è abbinato ad almeno una tecnica radar scelta tra: - Syntethic Aperture Radar (SAR); - Real Aperture Radar (RAR); - interferometria differenziale.
  14. 14.Un dispositivo radar, secondo la rivendicazione 5, montato su un mezzo semovente, traslante o rotante.
  15. 15.Un dispositivo radar, secondo la rivendicazione 5, montato su un carrello avente detta antenna di trasmissione e detta antenna di ricezione affiancate ed agenti lungo direzioni sostanzialmente parallele, detto carrello essendo scorrevole su una guida lungo una direzione trasversale rispetto a dette direzioni parallele.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007061383A1 (de) * 2007-12-19 2009-06-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Gerätes sowie elektrisches Gerät
IT1392524B1 (it) * 2008-12-31 2012-03-09 Ids Ingegneria Dei Sistemi S P A Metodo per misure radar interferometriche
CN101839975B (zh) * 2010-04-21 2012-07-25 清华大学 警戒雷达抗同型干扰方法
IT201600071106A1 (it) * 2016-07-07 2018-01-07 Adriano Meta Sistema di rilevamento radar di valanghe e/o frane ad alta risoluzione ed ampia copertura con sistema integrato di soppressione dei disturbi.
CN113260875A (zh) * 2018-12-21 2021-08-13 瑞典爱立信有限公司 无线通信网络中的无线通信单元和雷达单元的协调
CN110058233B (zh) * 2019-04-28 2021-09-14 电子科技大学 一种多基地合成孔径雷达系统的抗欺骗性干扰方法
US12048006B2 (en) 2020-07-15 2024-07-23 Qualcomm Incorporated Frame based listen before talk for radar
US12013478B2 (en) * 2020-10-26 2024-06-18 Qualcomm Incorporated Timing for listen before talk for radar

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3830992A1 (de) * 1988-09-12 1990-03-22 Messerschmitt Boelkow Blohm Radarhoehenmesser
US5302956A (en) * 1992-08-14 1994-04-12 Vorad Safety Systems, Inc. Multi-frequency, multi-target vehicular radar system using digital signal processing
GB2299909B (en) * 1995-04-11 1999-11-24 Commw Of Australia Improved radar target detection

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