WO2020157039A2 - Vorrichtung zum verarbeiten eines signals eines ortungssystems sowie verfahren zum simulieren und zum orten eines objekts - Google Patents

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    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
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Definitions

  • Embodiments deal with devices for processing a signal of a location system. Further exemplary embodiments deal with methods for simulating an object to be detected by means of a locating system and with methods for locating a target object.
  • Location systems such as radar (radio detection and ranging) are used to determine the positions or speeds of objects (e.g. target objects).
  • a radar device emits a radar signal as a concentrated electromagnetic wave and receives the echo signals reflected by objects. These are evaluated according to various criteria, for example to determine information relating to the angle to the object, distance to the object or relative movement between the radar device and the object. In the case of a relative movement between the radar device and the object, the Doppler effect occurs, which causes the reflected signal to be scaled as a function of the relative movement between the radar device and the object, in particular the relative speed in the direction of the radar device to the object.
  • an object for example a radar object
  • pulses can be sent out to simulate an object, which are recognized on the radar as echo signals of the simulated objects at different distances.
  • the function of the radar device can be tested, among other things.
  • a relative speed to the object cannot be set or simulated, since this would require the simulation system to be too complex.
  • phase shifter of the reflection type with at least two tunable electronic phase shift elements connected in series is known for radar systems, the series shift phase shift elements having a ge opposite frequency response with respect to their phase. In this way, for example, an object can be simulated by the phase shift generated.
  • EP 3 260 876 A1 discloses a radar target simulation device for testing a device to be tested in relation to a radar scenario.
  • the radar target simulation device includes a memory, a radar scenario simulator and two or more antennas.
  • the memory is configured in such a way that it stores the radar scenario in relation to the device to be tested and makes the radar scenario available to the radar scenario simulator. Predefined radar scenarios are simulated and no modification or adaptation of the scenarios is possible in real time.
  • the object of the invention is to provide concepts which take into account movement of the objects when locating and simulating objects by means of location systems and which at the same time require low system complexity.
  • an example of the present disclosure is concerned with a device for processing a signal from a location system.
  • the device comprises a sampling rate converter.
  • the sampling rate converter has a first signal processing unit and a second signal processing unit.
  • the first signal processing unit is designed to receive the signal.
  • a first clock generator is assigned to the first signal processing unit.
  • the second signal processing tion unit is coupled to a signal output of the first signal processing unit and the second signal processing unit is assigned a second clock.
  • the first clock generator is designed to generate a first clock frequency and the second clock generator is designed to generate a second clock frequency that deviates from the first clock frequency.
  • the signal can be detected by the device or a system with the device, e.g. by means of an antenna, and be applied or directed to the first signal processing unit.
  • the signal detected by the antenna can be received at the first signal processing unit, wherein further signal processing units (e.g. filters, mixers, amplifiers) can be arranged between the antenna and the first signal processing unit.
  • further signal processing units e.g. filters, mixers, amplifiers
  • the signal can be processed at the first signal processing unit at a frequency based on the first clock frequency.
  • the first clock frequency can give a sampling frequency for sampling the signal by means of the first signal processing unit.
  • the signal processed by the first signal processing unit can be routed to the second signal processing unit by means of a connection between the first and second signal processing units and processed further by the latter.
  • the connection from a signal output of the first signal processing unit to the second signal processing unit (a signal input thereof) can be direct or there can be further signal processing components in between.
  • the corresponding signal can be processed at the second signal processing unit with a frequency based on the second clock frequency.
  • the second clock frequency can also specify a sampling frequency for sampling the signal.
  • a sampling rate ratio of the sampling rate converter can be set on the basis of the envisaged difference between the first and second clock frequency.
  • This setting can advantageously be used to take into account a Doppler effect that occurs in location systems, for example when simulating an object to be located and / or when detecting a moving object.
  • the sampling rate conversion can be used to take the scaling factor s (t) into account.
  • the setting of the first to the second clock frequency enables the consideration of a relative value
  • the influence of the Doppler effect can, for example, be inserted (for example when simulating moving objects) or compensated (for example when detecting moving objects) Objects). This can give, for example, the possibility of simulating objects that are moved at a distance in a simple manner instead of stationary objects.
  • the proposed consideration of the Doppler effect can advantageously be made possible by means of a simple hardware design with first and second signal processing units as well as the corresponding clock generators.
  • real-time capability can be achieved, for example by simply changing the sampling rate ratio, a temporal change with regard to the relative movement of the object can be taken into account.
  • the ratio of the two clock frequencies is very small in order to take into account low relative speeds of the object compared to the speed of propagation of the signal.
  • the second clock frequency deviates by less than a factor of 10 4 (or 10 5 , 10 6 , 10 7 , 10 8 or 10 9 ) and / or more than a factor of 10 9 (or 10 7 or 10 6 ) of the first clock frequency from the first clock frequency, for example when used in radar systems. This allows relative movements of 2 km / h to a few thousand km / h to be taken into account, for example, with radar signals.
  • the sampling rate ratio can be adapted in accordance with the propagation speed. digen of the waves (eg acoustic waves) may be necessary, according to the previously described scaling factor.
  • the first and the second clock generator are oscillators (e.g. voltage-controlled oscillator or digitally controlled oscillator), which are each coupled via a common reference signal source.
  • a common reference signal source e.g. a total of two sources (e.g. clock generators) can be used that reference each other in terms of frequency. In the case of a common reference signal source, however, three sources would be used.
  • the frequencies generated by means of the first and second clock generators can be based on a common reference clock.
  • the sampling rate ratio remains constant.
  • a change e.g. long-term change or fluctuation
  • the sampling rate ratio remains constant.
  • a change e.g. long-term change or fluctuation
  • the frequency from a common reference signal source or e.g. mutual coupling can allow the setting of very small frequency differences of the oscillators.
  • a structure with two oscillators can be implemented, e.g. are very stable or frequency stable for a short time and e.g. are not linked in time.
  • the location system is a radar system and the signal is a radar signal.
  • the location system can also be a lidar system (light detection and ranging) or a sonar system (sound navigation and ranging).
  • electromagnetic waves or acoustic waves depending on the system used for the device, antennas, light detectors and light transmitters or microphones and acoustic signal generators can be provided.
  • the first and second clock frequencies used can be adapted depending on the system in accordance with the propagation speeds of the wave types used.
  • the proposed device is designed to take movements of an object, for example a radar object, into account.
  • a movement can include a speed or relative speed. Any one can use the speed v (t) or the corresponding (eg time-dependent) scaling factor s (t) Movement, for example a relative acceleration, are shown or compensated for.
  • the movement can include a relative movement or instantaneous speed of the object or be based on the instantaneous speed. For example, the scaling factor per unit of time can be calculated on the basis of the time-derived speed (eg instantaneous speed).
  • the device can be designed to simulate (e.g., a simulation device) an object or target detectable by the location system, such that a simulated movement of the object determines a ratio between the first and second clock frequency.
  • a radar signal from a radar device can be received at the device, which is processed by means of the sampling rate converter.
  • the device can output a processed signal with a changed bandwidth, the change in bandwidth corresponding to a change in the bandwidth due to a moving object due to the Doppler effect.
  • the processed signal can be sent back to the radar device so that a signal arrives at the radar device that contains the same information that a radar signal reflected by a moving object would contain.
  • an actual distance between the radar device and the device can be constant.
  • the first signal processing unit comprises, for example, an analog-to-digital converter (A / D converter) and / or the second signal processing unit comprises, for example, a digital-to-analog converter (D / A converter).
  • the first signal processing unit can also comprise a digital-to-analog converter and the second signal processing unit can comprise an analog-to-digital converter, whereby, for example, a pure simulation in the digital domain e.g. can be used to test the signal processing.
  • the simulation device For simulation sensors (eg radars) with a high bandwidth and / or integration time, the simulation device enables an imaging simulation of a realistic, moving target and real-time capability by avoiding extensive calculations.
  • the proposed implementation procedure depends on Different target speeds and motion sequences, e.g. frequency accuracy and stability of the signal processing units (e.g. A / D converter or D / A converter) and clock generator (e.g. oscillator, local oscillator, e.g. direct digital synthesis DDS).
  • the scaling factor is independent of the carrier frequency
  • a calculated Doppler frequency offset can depend on the carrier frequency.
  • An advantage can be a pure dependence on the movement for the simulation (and, for example, Doppler shift of the high-frequency carrier).
  • further signal modification such as adding scattering centers or calculating an additional frequency offset (e.g. the frequency offset by mixing to a different carrier frequency or the simulation of other effects such as jitter) e.g. in the digital domain, e.g. by using a digital signal processor DSP.
  • a digital signal processor is provided in the signal path for further signal modification, e.g. arranged between the first signal processing unit and the second signal processing unit.
  • the digital signal processor can be designed to modify the signal, for example, in order to simulate further features of the object in addition to the simulated movement. These features can include, for example, phase noise, further scattering centers and / or compensation of the frequency offset depending on a carrier frequency of the signal.
  • the proposed concepts for a moving target simulator with the requirement of a target movement can e.g. to evaluate the performance of a radar system against moving targets with large time-bandwidth products and pulse compression. This is e.g. used with coherent pulse radars or for noise or passive radars.
  • the device is designed to locate an object moving relative to the device taking into account a movement of the object, the device being designed to set a ratio between the first and second clock frequency based on the movement of the object.
  • the location of the object can include determining a distance to the object, detecting the object and / or an angular position of the object.
  • the device for locating the object can be embodied, for example, in a radar device.
  • the radar device can emit a radar signal which is reflected by a moving object and is received by the radar device.
  • the sampling rate ratio of the device can be adjusted.
  • the setting can e.g. adaptive to changes in the movement of the object.
  • the proposed concept can e.g. can be easily integrated into purely range-Doppler digitally processing systems by modifying the scanning process.
  • a target movement e.g. target speed
  • the target history e.g. previous positions of the target
  • external sensors e.g. directors
  • a parallel view of several objects is possible, whereby the system complexity can increase with the number of targets to be considered if the speeds of the targets differ greatly.
  • a clearer position determination of a target can also be achieved, since, for example, a point spreader no longer smears in range or Doppler, which otherwise e.g. would also be the case for a constant speed. Due to the slightly different sampling rates (sampling rates), only the adaptation over the bandwidth (and thus distance) is taken into account or compensated.
  • the device can comprise a device that is designed to determine a movement of the object. This may be necessary in order to, for example, detection of the object and thus to be able to take this into account when detecting the object (for example, for a more accurate distance determination).
  • the device can, for example, estimate the movement of the object on the basis of previous positions and a temporal extrapolation (for example a prediction of the movement based on previous positions at respective times).
  • the movement of the object can also result from further sensor sources, a fixed trajectory of the object and / or a target history (eg previous positions).
  • the means for determining the movement of the object may comprise a speed measuring device (e.g. continuous wave locating device).
  • the signal to be processed by the device can be a radar signal and the speed measuring device can be a continuous wave radar.
  • the speed measuring device can be a locating device that works analogously to a continuous radar based on continuous wave transmission, but uses, for example, light (lidar system) or acoustic waves (sonar system).
  • the speed determination can take place at the same time as the distance determination, since the movement sequence can be complex, especially if its course cannot be predicted.
  • a preset or predefined speed range can also be used first, for example until the speed is determined.
  • the digital signal processor of the second signal processing unit is designed to determine the distance to the object by means of coherent integration over a period of time.
  • the time period to be observed depends, for example, on the system used and the object movement. In the case of classic radar systems, this is, for example, in the range of a few hundred milliseconds (e.g. less than 500 ms, less than 700 ms or less than 900 ms and / or more than 100 ms), in the case of passive radars the interval can be up to several seconds ( eg more than 1 s and / or less than 10 s, less than 5 s or less than 3 s).
  • a need to compensate for the movement may increase with speed or acceleration with respect to the size of a range-speed cell.
  • the latter depends, among other things, on the sampling rate (eg bandwidth) and the integration time of the system.
  • the application for locating objects can take place, for example, for sensors (radars) with high bandwidths in relation to the time used for the observation and the target movement that took place during this.
  • target-oriented processing for example, the possibility of improving the target signal-to-noise ratio SNR, increasing the range, for example for space observation or target detection in radars, in passive radars or for search radars, which cannot be achieved with other systems.
  • coherent fusion and tracking algorithms that view long periods of time with an object movement can be improved, because, for example, the position accuracy and detection performance of an object that moves over the period can be focused can be increased as an input parameter.
  • the use of the device can extend beyond the improved measurement of a distance to the localization of an object with directional determinations and also, in particular with broadband radar signals, in which the influence of the Doppler effect can occur primarily due to smaller distance cells. be possible for imaging.
  • the device comprises a receiving unit for receiving the signal by the device and / or a transmitting unit for transmitting the signal processed by the sampling rate converter.
  • the receiving unit and transmitting unit each have an antenna (e.g. radar antenna).
  • the converter is e.g. one mixer each (external mixer) is provided.
  • the device can be designed to compensate for a frequency shift occurring due to a carrier frequency of the signal used using the two mixers. For example, the frequency shift dependent on the carrier frequency can be compensated for by detuning at least one oscillator of the corresponding external mixer.
  • the additional frequency shift occurring due to the carrier frequency can also be compensated for in the digital domain.
  • the compensation can take place according to the DRFM (digital radio frequency memory) principle, whereby then, for example, compensation via the external mixer described above would not be required, but can be carried out, for example, in the digital signal processor.
  • DRFM digital radio frequency memory
  • Further aspects of the disclosure relate to a method for simulating an object to be detected by means of a location system.
  • the method includes receiving a signal from the location system and processing the signal using a sample rate conversion. Furthermore, the method comprises setting a sampling rate ratio of the sampling rate conversion based on a movement of the simulated object to be simulated and outputting the processed signal.
  • the method can make it possible to set or change a movement of a simulated object (e.g. a radar object) in real time, for example.
  • a simulated object e.g. a radar object
  • the Doppler effect of a moving object can be simulated, for example using a hardware-based sampling rate converter, and thus an object simulation can be improved.
  • the method can be implemented in a moving target simulator with the requirement of a target movement (range walk) e.g. to evaluate the performance of a radar system against moving targets with large time-bandwidth products and pulse compression.
  • the possibility of setting the simulated object enables the simulated movement (e.g. speed) to be changed over time.
  • a simulation of a movement sequence of the object can thus be carried out by changing the sampling rate ratio over time.
  • not only a predefined movement sequence, but freely changeable, e.g. Processes adapted to external situations are simulated.
  • the location of the target object can include determining a distance to the target object and / or locating it by means of direction determination.
  • the method comprises receiving a signal from a location system and processing the signal by means of sample rate conversion. A sampling rate ratio is used for the sampling rate conversion, which is based on a movement of the target object.
  • This also includes Method locating the target object using the processed signal. Locating the target object may include determining a distance to the target object.
  • a coherent integration and improved target detection can be achieved.
  • the method can be used, for example, in a range-Doppler radar system, only one sampling rate conversion being required.
  • a clearer position determination of a target can also result, since, for example, smearing of a point scatterer can be reduced or avoided in the detection result, such smearing occurring without the proposed method.
  • the method further comprises determining the movement of the target object based on previously determined positions of the target object and their change over time.
  • the previously determined positions can include distances between the target object and a location at which the method is carried out.
  • the movement of the target object can be determined using a movement sensor.
  • the motion sensor includes a speed sensor.
  • certain positions of the object can be interpolated beforehand and in this way inferred about a movement or speed of the object.
  • the method comprises determining a distance to the target object by means of coherent integration of the signal.
  • An advantage of the proposed method can arise in particular for applications (e.g. radar sensors) with a large bandwidth and / or long integration time. For example, by regularly locating the target object, a tracking function for detecting a trajectory of the target object can be provided.
  • a sampling rate ratio from a value range of 1 ⁇ 10 4 can be used for the sampling rate conversion (for example for radar systems).
  • a lidar signal or a sonar signal can also be used.
  • the range of values of the sampling rate ratio can be adjusted as described at the beginning in accordance with the speed of propagation of the signals used.
  • lidar for example, diesel air
  • the same factors as for radar are used since the propagation speed is the same.
  • Sonar these can vary considerably, as stated.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device with a sampling rate from he converter
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method for simulating an object to be detected by means of a location system
  • FIG. 3 shows a flow diagram of a method for locating a target object
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a device for simulating a target object
  • FIG. 5 shows a schematically illustrated example of a high-frequency device with a device for simulating a target object
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a device for detecting an object, taking into account a relative movement of the object.
  • the present disclosure comprises concepts for (eg broadband) modeling of a moving target based on the Doppler effect, for example in location systems such as Ra. This can be relevant in various applications, for example in the simulation of a target moving relative to the sensor (for example radar device) (for example radar targets) and for example for processing (for example in a radar device) with coherent integration and target detection.
  • the simplified channel model for i targets e.g. point spreaders; with i equal to the number of targets
  • d Represent delta distribution
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a device 10 with a sampling rate converter.
  • the sampling rate converter comprises a first signal processing unit 14, which is connected to a first clock generator 15 for outputting a first clock frequency, and a second signal processing unit 16, which is connected to a second clock generator 17 for outputting a second clock frequency.
  • the first signal processing unit 14 is designed to receive a signal 12.
  • the signal 12 processed by the first signal processing unit 14 can be passed to the second signal processing unit 16 and further processed by the latter.
  • the second signal processing unit can output a correspondingly further processed signal 12 '.
  • the signal 12 is, for example, a radar signal that was transmitted by a radar device or a radar echo signal that was reflected by a radar object.
  • the device 10 can be designed to simulate a movement of a radar object and / or to detect a radar object.
  • Propagation speed c of the signal causes a spectrum spread or - compression depending on a relative speed v (t), which is caused by the time-dependent distance x ( (t) (eg due to a movement of the object)
  • the observed signal bandwidth increases the frequency shift, which can be particularly relevant for radars with a high bandwidth and / or integration time and also generates the target movement in the considered time interval (range walk).
  • a proposed concept is based on signal scaling using the combination of first signal processing unit 14 (eg analog-digital converter (ADC)) with the second signal processing unit 16 (for example with a digital-to-analog converter (DAC)) for sample rate conversion (resampling).
  • ADC analog-digital converter
  • DAC digital-to-analog converter
  • the first and second clock generators 15, 17 are designed to output different clock rates to the respectively assigned signal processing units. By setting the ratio of the first clock rate to the second clock rate, it is possible to set the simulated movement.
  • the device 10 can thus both be used to detect moving objects, e.g. Simulate radar objects, as well as to enable improved location (e.g. distance measurement between device 10 and radar object).
  • moving objects e.g. Simulate radar objects
  • improved location e.g. distance measurement between device 10 and radar object
  • the method 20 includes receiving 21 a signal from the location system and processing 22 the signal using one Sample rate conversion. According to the method, a sampling rate ratio 23 of the sampling rate conversion is set based on a movement of the simulated object to be simulated. Finally, the processed signal is output 24.
  • the processed signal can be sent back to a radar device as an echo signal via a transmission unit, whereby the method can be used, for example, to compress / stretch the frequency spectrum of the echo signal compared to the received signal and thus to simulate movement of the object.
  • the method 30 comprises receiving 31 a signal from a location system and processing 32 the signal by means of sampling rate conversion.
  • a sampling rate ratio is used for the sampling rate conversion, which is based on a movement of the target object.
  • the target object is located 33 using the processed signal.
  • the method 30 can be carried out in a radar sensor, for example.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a device 40 for simulating a target object.
  • the device 40 for (radar) target simulation is designed in real time in the baseband.
  • the device 40 comprises the first signal processing unit 14, which is designed as an A / D converter, and the second signal processing unit 16, which is designed as a D / A converter.
  • the respective clock generator 15, 17, which are assigned to the signal processing units 14, 16, are referred to as the first local oscillator LO1 and the second local oscillator L02.
  • the oscillators LO1 and L02 have clock frequencies that deviate from each other by a scaling factor, whereby the scaling factor can be set.
  • the double arrow shown in Fig. 4 between LO1 and L02 denotes a coupling of the two oscillators, which e.g. are frequency-referenced together and / or e.g. use a common reference signal.
  • the first signal processing unit 14 can receive a signal, for example a radar signal, via an input port 44 and the second signal processing unit 16 can output or send the signal processed at least by means of sample rate conversion via an output port 46.
  • a digital signal processor 42 (DSP) is arranged between the first and second signal processing unit, which enables further signal processing of the input signal to simulate further effects.
  • the A / D converter has a sampling rate that differs slightly from the sampling rate of the D / A converter. Due to the slightly different sampling rates, there may be a need for buffering, which depends on the absolute sampling frequency, the scaling factor and the transit time and can be implemented in the digital domain (DSP).
  • time delay for an initial removal R 0 can also be achieved by a delay in the DSP or based on the previously mentioned implementations.
  • a temporal change in speed (acceleration) can thus be achieved via the resulting frequencies for LO1 or L02.
  • the local oscillators (LOl, L02) conduct the externally defined frequencies e.g. from a common or mutual reference source (e.g. with a frequency of 10 MHz).
  • the proposed concept enables a simulation (in real time) with a change in the distance of the target i over time due to the movement and, for example, within the sampled bandwidth regardless of the carrier frequency.
  • t ( const and only a fixed frequency offset around the Doppler frequency w ( for the entire bandwidth B considered.
  • the bandwidth B considered can be greater than the bandwidth of the radar and is, for example, dependent on the sampling frequency in digital methods
  • the resulting frequency dependency can be taken into account in the proposed concept, in contrast to other systems, for which different implementations such as discrete DSP calculation (in software), DRFM based, a frequency shift implemented in hardware by mechanical, electrical and optical delay elements (phase shifters) are possible
  • an input signal coming in via the input 44 is sampled within the bandwidth B (eg bandwidth B under consideration) with a sampling rate fi (t) by the A / D converter, after which it is sampled by the D / A converter with a sampling rate f2 ( t) spent.
  • the ratio fi (t) to f2 (t) determines e.g. the speed generated or simulated within B.
  • FIG. 4 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects described in connection with the proposed concept or one or more examples above or below (for example in FIG Ver connection with Fig. 1-3 or Fig. 5-6).
  • Fig. 5 shows a schematically illustrated example of a high-frequency device 50 with device for simulating a target object.
  • the high-frequency device 50 has, for example, a receiving antenna 52 and a transmitting antenna 53, via which e.g. a radar signal from a radar device can be received and sent back processed (however, the antennas are not required, for example, for the conversion of passband to baseband). Alternatively, the antennas can be replaced by a different sensor type for other applications.
  • a bandpass filter 54 is arranged in the signal path behind the receiving antenna 52 and an amplifier (e.g. RF amplifier) 55 is arranged in the signal path in front of the transmitting antenna 53.
  • a first mixer 56 is arranged in the receiving branch, which is designed to mix the input signal with a first frequency, which is predetermined by a first oscillator 56 '.
  • a second mixer 57 is arranged in the transmission branch and is designed to mix the processed signal to be transmitted (output signal) with a second frequency, which is predetermined by a second oscillator 57 '.
  • the first and / or second frequency can be detuned as a function of the carrier frequency.
  • FIG. 5 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects described in connection with the proposed concept or one or more examples above or below (for example, in FIG Ver connection with Fig. 1-4 or Fig. 6).
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a device 60 for locating or detecting an object, taking into account a relative movement of the object.
  • device 60 provides reception (e.g., the signal) for coherent preprocessing for real-time detection and integration. Adjustment of the sample rate ratio can e.g. via instruction and / or previously determined and stored values.
  • a signal e.g. an echo signal backscattered by a radar object can be received at a receiving antenna 62 of the device 60, filtered by a filter 64 and mixed by means of a mixer 66.
  • the mixer 66 can mix the signal with a frequency predetermined by an oscillator 66 '.
  • the mixed signal can be received at the input of the first signal processing unit 14, which is formed by an A / D converter, of the device 60.
  • the second signal processing unit 16 is formed in the device 60 before as a digital signal processor DSP 16.
  • the clock frequencies of the A / D converter 14 and the DSP 16 thus differ from one another.
  • the ratio can be determined as a function of a relative movement of the radar object.
  • Examples of the present disclosure deal with moving target simulation, e.g. of radar objects.
  • the concepts presented here enable real-time, broadband motion simulation via hardware-assisted sample rate conversion and / or the possibility of target-specific relative range-walk compensation via an analog-to-digital conversion.
  • Various concepts can be provided to compensate for a real moving target. These are, for example, software interpolation or transformation of the signal, for example to generate a similar signal processing (e.g. sample rate conversion). It is also possible to use the presented concept for waveform generation in the digital domain in reverse between a D / A converter and A / D converter, which is used, for example, for simulation in the digital domain.
  • concepts for the simulation of moving objects are possible, which include other methods for converting the sampling rate, for example with very small scaling factors of 1 ⁇ 10 6 to 1 ⁇ 10 8 , which, for example, are due to very long FIR (finite pulse response ) Filters can be implemented.
  • a precalculation and pure synthesis of the signal is conceivable both for the simulation and for the location
  • it can be used in real time for a radar signal known exactly in advance and for movement.
  • the motion simulation over a long period of time by slowly changing the displacement X ; (t) is sufficient for a change in distance of R (t) and the frequency shift ü j (t) for an acceleration. This case affects or effects approximately and for a narrowband signal the effect triggered by a real target.
  • Examples may also be, or refer to, a computer program with program code for performing one or more of the above methods when the computer program is executed on a computer or processor. Steps, operations, or processes of various methods described above can be performed by programmed computers or processors. Examples may also include program storage devices, e.g. B. digital data storage media, which are machine, processor or computer readable and encode machine-executable, processor-executable or computer-executable programs of instructions. The instructions perform or cause some or all of the steps in the procedures described above.
  • the program storage devices may e.g. B. digital storage, magnetic storage media such as magnetic disks and tapes, hard drives or optically readable digital data storage media include or be.
  • a function block referred to as “means for ...” performing a specific function can refer to a circuit that is designed to execute a specific function.
  • a "means for something” can be implemented as a “means trained for or suitable for something", e.g. B. a component or a circuit designed for or suitable for the respective task.
  • Functions of various elements shown in the figures can be in the form of dedicated hardware, e.g. B "of a signal provider", “a signal processing unit”, “a processor”, “a controller” etc. as well as hardware capable of executing software in connection with associated software.
  • the functions may be provided by a single dedicated processor, by a single shared processor, or by a plurality of individual processors, some or all of which can be shared.
  • DSP digital signal processor hardware
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • non-volatile memory device storage.
  • Other hardware conventional and / or custom, can also be included.
  • a block diagram may represent a rough circuit diagram that implements the principles of the disclosure.
  • a flowchart, flowchart, state transition diagram, pseudocode, and the like may represent various processes, operations, or steps that are, for example, substantially represented in computer readable medium and thus performed by a computer or processor, regardless of whether such a computer or processor is shown explicitly. Methods disclosed in the description or in the claims can be implemented by a device that has a means for performing each of the respective steps of these methods.
  • each claim can stand on its own as a separate example. While each claim may stand on its own as a separate example, it should be noted that although a dependent claim may refer to a particular combination with one or more other claims in the claims, other examples also include a combination of the dependent claim with the subject matter may include any other dependent or independent claim. Such combinations are explicitly suggested here, unless it is stated that a specific combination is not intended. Furthermore, features of a claim for any other independent claim should also be included, even if that claim is not directly dependent on the independent claim.

Abstract

Eine Vorrichtung 10 zum Verarbeiten eines Signals 12 eines Ortungssystems umfasst einen Abtastratenwandler, wobei der Abtastratenwandler eine erste Signalverarbeitungseinheit 14 zum Empfangen des Signals 12, wobei der ersten Signalverarbeitungseinheit 14 ein erster Taktgeber 15 zugeordnet ist sowie eine zweite Signalverarbeitungseinheit 16, die an einen Signalausgang der ersten Signalverarbeitungseinheit 14 gekoppelt ist, wobei der zweiten Signalverarbeitungseinheit 16 ein zweiter Taktgeber 17 zugeordnet ist, aufweist. Der erste Taktgeber 15 ist ausgebildet ist, eine erste Taktfrequenz zu erzeugen und der zweite Taktgeber 17 ist ausgebildet ist, eine von der ersten Taktfrequenz abweichende zweite Taktfrequenz zu erzeugen, wobei ein Verhältnis zwischen erster und zweiter Taktfrequenz auf der Bewegung eines Objekts basiert.

Description

Vorrichtung zum Verarbeiten eines Signals eines Ortungssystems sowie Verfahren zum Simulieren und zum Orten eines Objekts
Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele befassen sich mit Vorrichtungen zum Verarbeiten eines Signals eines Ortungssystems. Weitere Ausführungsbeispiele befassen sich mit Verfahren zum Simulieren eines mittels eines Ortungssystems zu detekti er enden Objekts sowie mit Verfahren zum Orten eines Ziel Objekts.
Hintergrund
Ortungssysteme wie Radar (engl radio detection and ranging; funkgestützte Ortung und Abstandsmessung) werden verwendet, um Positionen oder Geschwindigkeiten von Objekten (z.B. Ziel Objekten) zu bestimmen.
Ein Radargerät sendet ein Radarsignal als gebündelte elektromagnetische Welle aus und empfängt die von Objekten reflektierten Echosignale. Diese werden nach verschiedenen Kriterien ausgewertet, um etwa Informationen bezüglich Winkel zum Objekt, Entfernung zum Objekt oder Relativbewegung zwischen Radargerät und Objekt zu bestimmen. Im Falle einer Relativbewegung zwischen Radargerät und Objekt tritt der Doppler-Effekt auf, der eine Skalierung des reflektierten Signals in Abhängigkeit der Relativbewegung zwischen Radargerät und Objekt, insbesondere der Relativgeschwindigkeit in Richtung Radargerät zu Objekt, bewirkt.
Es sind Methoden zur Abstandsbestimmung zum Objekt bekannt, die aus Gründen der Ver einfachung und Reduzierung der Komplexität des Radargeräts die Relativbewegung des Objekts bei der Abstandsbestimmung vernachlässigen. Durch diese Vereinfachung können jedoch Ungenauigkeiten beim Bestimmen des Abstandes zum Objekt oder der Position des Objekts auftreten.
Ferner sind Konzepte bekannt, die eine Simulation eines Objekts (z.B. Radarobjekts) er möglichen. Dabei können etwa zur Simulation eines Objekts Impulse ausgesendet werden, die am Radargerät als Echosignale der simulierten Objekte mit verschiedenen Entfernungen erkannt werden. Beispielsweise lässt sich somit unter anderem die Funktion des Radargerä tes testen. Bei einigen Systemen kann jedoch eine Relativgeschwindigkeit zum Objekt nicht eingestellt oder simuliert werden, da dies eine zu hohe Komplexität des Simulationssystems erfordern würde.
Aus der DE 103 47 414 Al ist für Radarsysteme ein Phasenschieber vom Reflexionstyp mit mindestens zwei in Serie geschalteten abstimmbaren elektronischen Phasenschieberelemen ten bekannt, wobei die in Serie geschalteten Phasenschieberelemente paarweise einen ge genläufigen Frequenzgang bezüglich ihrer Phase aufweisen. Dadurch kann beispielsweise durch die erzeugte Phasenverschiebung ein Objekt simuliert werden.
Aus der EP 3 260 876 Al ist eine Radarzielsimulationsvorrichtung zum Testen eines zu testenden Geräts in Bezug auf ein Radarszenario bekannt. Die Radarzielsimulationsvorrich tung umfasst einen Speicher, einen Radarszenariosimulator und zwei oder mehr Antennen. Der Speicher ist so konfiguriert, dass er das Radarszenario in Bezug auf das zu testende Gerät speichert und das Radarszenario dem Radarszenariosimulator zur Verfügung stellt. Dabei werden vordefinierte Radar Szenarien simuliert und es ist keine Abwandlung oder Anpassung der Szenarien in Echtzeit möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, Konzepte bereitzustellen, die beim Orten und Simulieren von Objekten mittels Ortungssystemen eine Bewegung der Objekte berücksichtigen und zu gleich eine geringe Systemkomplexität erfordern.
Zusammenfassung
Die Aufgabe wird gelöst gemäß den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche. Dementsprechend befasst sich ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung mit einer Vorrich tung zum Verarbeiten eines Signals eines Ortungssystems.
Die Vorrichtung umfasst einen Abtastratenwandler. Der Ab tastraten wandl er weist eine erste Signalverarbeitungseinheit und eine zweite Signalverarbeitungseinheit auf. Die erste Sig nalverarbeitungseinheit ist zum Empfangen des Signals ausgebildet. Ferner ist der ersten Signalverarbeitungseinheit ein erster Taktgeber zugeordnet. Die zweite Signalverarbei- tungseinheit ist an einen Signalausgang der ersten Signalverarbeitungseinheit gekoppelt und der zweiten Signalverarbeitungseinheit ist ein zweiter Taktgeber zugeordnet. Der erste Taktgeber ist ausgebildet, eine erste Taktfrequenz zu erzeugen und der zweite Taktgeber ist ausgebildet, eine von der ersten Taktfrequenz abweichende zweite Taktfrequenz zu erzeu gen.
Das Signal kann von der Vorrichtung oder einem System mit der Vorrichtung erfasst wer den, z.B. mittels einer Antenne, und an die erste Signalverarbeitungseinheit angelegt oder geleitet werden. Beispielsweise kann das von der Antenne erfasste Signal an der ersten Sig nalverarbeitungseinheit empfangen werden, wobei zwischen Antenne und erster Signalver arbeitungseinheit weitere Signalverarbeitungseinheiten (z.B. Filter, Mischer, Verstärker) angeordnet sein können.
Das Signal kann an der ersten Signalverarbeitungseinheit mit einer Frequenz basierend auf der ersten Taktfrequenz verarbeitet werden. Beispielsweise kann die erste Taktfrequenz eine Abtastfrequenz zum Abtasten des Signals mittels der ersten Signalverarbeitungseinheit vor geben.
Das von der ersten Signalverarbeitungseinheit verarbeitete Signal kann mittels einer Ver bindung zwischen erster und zweiter Signalverarbeitungseinheit an die zweite Signalverar beitungseinheit geleitet und von dieser weiterverarbeitet werden. Die Verbindung von einem Signalausgang der ersten Signalverarbeitungseinheit zu der zweiten Signalverarbeitungsein heit (einem Signaleingang derselben) kann direkt sein oder es können weitere signalverar beitende Komponenten dazwischen liegen. Das entsprechende Signal kann an der zweiten Signalverarbeitungseinheit mit einer Frequenz basierend auf der zweiten Taktfrequenz ver arbeitet werden. Beispielsweise kann auch die zweite Taktfrequenz eine Abtastfrequenz zum Abtasten des Signals vorgeben.
Aufgrund des vorgesehenen Unterschieds zwischen erster und zweiter Taktfrequenz kann ein Abtastratenverhältnis des Abtastratenwandlers eingestellt werden. Diese Einstellung kann vorteilhaft verwendet werden, um einen bei Ortungssystemen auftretenden Doppler- Effekt zu berücksichtigen, beispielsweise bei einer Simulation eines zu ortenden Objekts und/oder bei der Detektion eines bewegten Objekts. Der Doppler-Effekt bewirkt im Fre quenzbereich eine Änderung der Frequenz des Echosignals um einen Skalierungsfaktor s (t) = wobei c die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals bezeichnet und v(t) die
Figure imgf000006_0001
zeitabhängige Relativgeschwindigkeit des Objekts bezeichnet. Um den Skalierungsfaktor s(t) zu berücksichtigen kann die Abtastratenkonvertierung eingesetzt werden. Die Einstel lung der ersten zur zweiten Taktfrequenz ermöglicht die Berücksichtigung einer Relativbe
Figure imgf000006_0002
wegung des Objekts. Dabei gilt für das Verhältnis erste Taktfreciuenz — l—— « s. Mit
zweite Taktfrequenz c
anderen Worten kann gelten: zweite Taktfrequenz = erste Taktfrequenz (1 ± a(t)) (mit z.B. a = 10 6). Somit kann durch das Einstellen des Abtastratenverhältnisses unter Ver wendung des Skalierungsfaktors s(t) = 1 ± a(t) der Einfluss des Doppler-Effekts beispiels weise eingefügt (etwa bei der Simulation von bewegten Objekten) oder kompensiert (etwa bei der Detektion von bewegten Objekten) werden. Dadurch kann z.B. die Möglichkeit ge geben sein, anstelle von unbewegten Objekten auch entfernungsmäßig bewegte Objekte in einfacher Weise zu simulieren.
Die vorgeschlagene Berücksichtigung des Doppler-Effekts kann vorteilhafterweise mittels einer einfachen Hardwareausführung mit erster und zweiter Signalverarbeitungseinheit so wie den entsprechenden Taktgebern ermöglicht werden. Insbesondere aufgrund der hard warebasierten Ausführung des vorgestellten Konzepts kann eine Echtzeitfähigkeit erreicht werden, beispielsweise kann durch einfaches Ändern des Abtastratenverhältnisses eine zeit liche Änderung bezüglich der Relativbewegung des Objekts berücksichtigt werden.
Es kann erforderlich sein, dass das Verhältnis der beiden Taktfrequenzen sehr klein ist, um gegenüber der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals geringe Relativgeschwindigkeiten des Objekts zu berücksichtigen. Beispielsweise weicht die zweite Taktfrequenz um weniger als einen Faktor von 10 4 (oder von 10 5, von 10 6, von 10 7, von 10 8 oder von 10 9) und/oder von mehr als einen Faktor von 10 9 (oder von 10 7 oder von 10 6) der ersten Taktfrequenz von der ersten Taktfrequenz ab, z.B. bei der Verwendung in Radar Systemen. Dadurch kön nen etwa bei Radarsignalen Relativbewegungen von 2 km/h bis zu einigen tausend km/h berücksichtigt werden. Beispielsweise können sich für Radarobjekte mit einer Geschwin digkeit von v = 200 km/h ein Skalierungsfaktor von 1 ± 3.7· 10 7; für v = 20 km/h ein Skalie rungsfaktor von = 1 ± 3.7· 10 8; oder für v = 2 km/h ein Skalierungsfaktor von etwa 3.7· 10 9 ergeben. Für die Verwendung der Vorrichtung in anderen Systemen, beispielsweise Sonar, kann eine Anpassung des Abtastratenverhältnisses entsprechend der Ausbreitungsgeschwin- digkeit der Wellen (z.B. akustische Wellen) erforderlich sein, entsprechend des zuvor be schriebenen Skalierungsfaktors.
Zur Erzeugung des Abtastratenverhältnisses ist beispielsweise eine hohe Frequenzstabilität der Taktgeber oder eine hohe Stabilität des Abtastratenverhältnisses, also des Verhältnisses zwischen erster und zweiter Taktfrequenz, erforderlich, um den geringen Unterschied der Taktfrequenzen zuverlässig einzustellen. Daher kann vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Taktgeber Oszillatoren (z.B. spannungsgesteuerter Oszillator oder digital gesteuerter Oszillator) sind, die jeweils über eine gemeinsame Referenzsignal quelle gekoppelt sind. Beispielsweise können insgesamt zwei Quellen (z.B. Taktgeber) verwendet werden, die sich frequenzmäßig referenzieren. Im Falle einer gemeinsamen Referenzsignal quelle würden hingegen drei Quellen verwendet. Mit anderen Worten können die mittels der ersten und zweiten Taktgeber erzeugten Frequenzen auf einem gemeinsamen Referenztakt basieren. Aufgrund der Kopplung kann dabei z.B. auch bei einer Änderung (z.B. Langzeitänderung oder Schwankung) der Frequenz der Referenzquelle das Abtastratenverhältnis konstant bleiben. Das Ableiten der Frequenz von einer gemeinsamen Referenzsignalquelle oder einer z.B. gegenseitigen Koppelung kann das Einstellen sehr kleiner Frequenzunterschiede der Oszillatoren ermöglichen. Alternativ kann ein Aufbau mit zwei Oszillatoren realisiert sein, die z.B. kurzzeitig sehr stabil oder frequenzstabil sind und z.B. zeitlich nicht gekoppelt sind.
Beispielsweise ist das Ortungssystem ein Radarsystem und das Signal ein Radarsignal. Ge mäß weiteren Beispielen kann das Ortungssystem jedoch auch ein Lidarsystem (engl.: light detection and ranging) oder ein Sonarsystem (engl.: sound navigation and ranging) sein. Entsprechend der unterschiedlichen Verwendung von elektromagnetischen Wellen oder akustischen Wellen können je nach verwendetem System für die Vorrichtung entsprechend Antennen, Lichtdetektoren und Lichtsender oder Mikrofone und akustische Signalgenerato ren bereitgestellt werden. Ferner können die verwendete erste und zweite Taktfrequenz je nach System entsprechend der Ausbreitungsgeschwindigkeiten der verwendeten Wellenar ten angepasst werden.
Wie beschrieben ist die vorgeschlagene Vorrichtung ausgebildet, um Bewegungen eines Objekts, beispielsweise eines Radarobjekts, zu berücksichtigen. Eine Bewegung kann eine Geschwindigkeit oder Relativgeschwindigkeit umfassen. Über die Geschwindigkeit v(t) bzw. den entsprechenden (z.B. zeitabhängigen) Skalierungsfaktor s(t) kann eine beliebige Bewegung, z.B. eine relative Beschleunigung dargestellt bzw. kompensiert werden. Die Bewegung kann eine Relativbewegung oder Momentangeschwindigkeit des Objekts umfas sen oder auf der Momentangeschwindigkeit basieren. Beispielsweise kann der Skalierungs faktor pro Zeiteinheit aufgrund der zeitlich abgeleiteten Geschwindigkeit (z.B. Momentan geschwindigkeit) berechnet werden.
Gemäß einem Beispiel ist vorgesehen, mittels der Vorrichtung ein Objekt zu simulieren.
Die Vorrichtung kann entsprechend zum Simulieren (z.B. Simulationsvorrichtung) eines vom Ortungssystem detektierbaren Objekts oder Ziels ausgebildet sein, derart, dass eine simulierte Bewegung des Objekts ein Verhältnis zwischen erster und zweiter Taktfrequenz bestimmt.
Beispielsweise kann an der Vorrichtung ein Radarsignal eines Radargerätes empfangen werden, das mittels des Abtastratenwandlers verarbeitet wird. Durch das Abtastratenver hältnis kann von der Vorrichtung ein verarbeitetes Signal mit veränderter Bandbreite ausge geben werden, wobei die Änderung der Bandbreite einer Veränderung der Bandbreite auf grund eines bewegten Objekts durch den Doppler-Effekt entspricht. Das verarbeitete Signal kann an das Radargerät zurückgesendet werden, sodass am Radargerät ein Signal eintrifft, das dieselbe Information enthält, die ein von einem bewegten Objekt reflektiertes Radarsig nal enthalten würde. Dabei kann jedoch ein tatsächlicher Abstand zwischen Radargerät und Vorrichtung konstant sein.
Die erste Signalverarbeitungseinheit umfasst beispielsweise einen Analog-Digital-Umsetzer (A/D-Umsetzer) und/oder die zweite Signalverarbeitungseinheit umfasst beispielsweise ei nen Digital-Analog-Umsetzer (D/A-Umsetzer). Alternativ kann auch die erste Signalverar beitungseinheit einen Digital-Analog-Umsetzer und die zweite Signalverarbeitungseinheit einen Analog-Digital-Umsetzer umfassen, wodurch beispielsweise eine reine Simulation in der digitalen Domäne z.B. zum Test der Signalverarbeitung vorgenommen werden kann.
Durch die Simulationsvorrichtung können für Sensoren (z.B. Radare) mit hoher Bandbreite und/oder Integrationszeit eine abbildende Simulation eines realitätsnahen, bewegten Zieles sowie die Echtzeitfähigkeit durch die Vermeidung umfangreicher Berechnungen ermöglicht werden. Beispielsweise hängt das vorgeschlagene Implementierungsverfahren für unter- schiedliche Zielgeschwindigkeiten und Bewegungsabläufe z.B. von Frequenzgenauigkeit und -Stabilität der Signalverarbeitungseinheiten (z.B. A/D-Umsetzer oder D/A-Umsetzer) und Taktgeber (z.B. Oszillator, lokaler Oszillator, z.B. direct digital synthesis DDS) ab.
Es kann vorteilhaft sein, die Bewegung unabhängig von der Trägerfrequenz des Signals zu betrachten, sodass diese allein von der Momentangeschwindigkeit im Verhältnis zur Aus breitungsgeschwindigkeit abhängt. Zum Beispiel ist der Skalierungsfaktor unabhängig von der Trägerfrequenz, wohingegen ein berechneter Doppler-Frequenzversatz von der Träger frequenz abhängen kann. Ein Vorteil kann eine für die Simulation reine Abhängigkeit von der Bewegung (und beispielsweise Dopplershift des Hochfrequenzträgers) sein. Des Weite ren bleibt bei dem vorgeschlagenen hardwarebasierten Konzept der Simulation die Mög lichkeit zur weiteren Signalmodifikation wie der Hinzufügung von Streuzentren oder der Berechnung eines zusätzlichen Frequenzversatzes (z.B. des Frequenzversatzes durch das Mischen auf eine andere Trägerfrequenz oder die Simulation weiterer Effekte wie Jitter) z.B. in der digitalen Domäne, z.B. durch Verwenden eines digitalen Signalprozessors DSP, erhalten.
Beispielsweise ist für die weitere Signalmodifikation ein digitaler Signalprozessor im Sig nalweg bereitgestellt, z.B. angeordnet zwischen der ersten Signalverarbeitungseinheit und der zweiten Signalverarbeitungseinheit. Der digitale Signalprozessor kann etwa zum Modi fizieren des Signals ausgebildet sein, um zusätzlich zur simulierten Bewegung weitere Merkmale zum Objekt zu simulieren. Diese Merkmale können beispielsweise Phasenrau schen, weitere Streuzentren und/oder Ausgleich des Frequenzversatzes abhängig von einer Trägerfrequenz des Signals umfassen.
Die vorgeschlagenen Konzepte für einen Bewegtzielsimulator mit der Anforderung einer Zielbewegung (Range-Walk) können z.B. zur Performanz-Evaluierung eines Radarsystems gegenüber bewegten Zielen mit großen Zeit-Bandbreitenprodukten und Pulskompression eingesetzt werden. Dies wird z.B. bei kohärenten Pulsradaren oder für Rausch- oder Passiv radare genutzt.
Gemäß einem Beispiel ist vorgesehen, mittels der Vorrichtung ein Objekt zu orten. Es ist möglich, dass die erste Signalverarbeitungseinheit einen Analog-Digital-Umsetzer umfasst und die zweite Signalverarbeitungseinheit einen digitalen Signalprozessor umfasst.
Beispielsweise ist die Vorrichtung zum Orten eines sich relativ zur Vorrichtung bewegen den Objekts unter Berücksichtigung einer Bewegung des Objekts ausgebildet, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um ein Verhältnis zwischen erster und zweiter Taktfrequenz basierend auf der Bewegung des Objekts einzustellen. Das Orten des Objekts kann ein Be stimmen einer Entfernung zum Objekt, ein Detektieren des Objekts und/oder eine Winkel position des Objekts umfassen.
Die Vorrichtung zum Orten des Objekts kann etwa in einem Radargerät ausgebildet sein. Das Radargerät kann ein Radarsignal aussenden, welches von einem bewegten Objekt re flektiert und von dem Radargerät empfangen wird. In Abhängigkeit der Bewegung des Ob jekts und der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Radarsignals kann das Abtastratenverhältnis der Vorrichtung eingestellt werden. Die Einstellung kann z.B. adaptiv auf Änderungen der Bewegung des Objekts verändert werden. Durch das Bereitstellen der Vorrichtung zum Or ten in dem Radargerät kann eine Ortung des Objekts aufgrund der Berücksichtigung der Bewegung des Objekts verbessert werden.
Das vorgeschlagene Konzept kann z.B. in rein Range-Doppler digital verarbeitende Syste me über eine Modifikation des Abtastvorgangs einfach integriert werden. Hierzu kann aus der Zielhistorie (z.B. vorige Positionen des Ziels), von externen Sensoren (z.B. Einweisern), adaptiv, heuristisch oder parallel jeweils eine Zielbewegung (z.B. Zielgeschwindigkeit) an genommen oder ermittelt werden. Eine parallele Betrachtung mehrerer Objekte ist möglich, wobei mit gleichzeitig zu betrachtender Zielanzahl die Systemkomplexität steigen kann, falls sich die Geschwindigkeiten der Ziele stark unterscheiden. Neben einer besseren Detek tion kann z.B. auch eine eindeutigere Positionsbestimmung eines Ziels erreicht werden, da etwa ein Punktstreuer nicht mehr in Range bzw. Doppler verschmiert, was ansonsten z.B. auch für eine konstante Geschwindigkeit der Fall wäre. Durch die leicht unterschiedlichen Samplingraten (Abtastraten) wird lediglich die Anpassung über die Bandbreite (und damit Entfernung) berücksichtigt bzw. kompensiert.
Beispielsweise kann die Vorrichtung eine Einrichtung umfassen, die zum Bestimmen einer Bewegung des Objekts ausgebildet ist. Dies kann notwendig sein, um z.B. die Geschwin- digkeit des Objekts zu erfassen und diese somit bei der Detektion des Objekts (z.B. für eine genauere Abstandsbestimmung) berücksichtigen zu können. Die Einrichtung kann z.B. die Bewegung des Objekts aufgrund vorheriger Positionen und einer zeitlichen Extrapolation (beispielsweise einer Vorhersage der Bewegung basierend auf vorigen Positionen zu jewei ligen Zeitpunkten) abschätzen. Die Bewegung des Objekts kann sich auch aus weiteren Sen sorquellen, einer festen Trajektorie des Objekts und/oder einer Zielhistorie (z.B. vorherige Positionen) ergeben.
Alternativ kann die Einrichtung zum Bestimmen der Bewegung des Objekts eine Ge schwindigkeitsmessvorrichtung (z.B. Dauerstrichortungsvorrichtung) umfassen. Beispiels weise kann das mittels der Vorrichtung zu verarbeitende Signal ein Radarsignal sein und die Geschwindigkeitsmessvorrichtung ein Dauerstrichradar sein. Alternativ kann die Ge schwindigkeitsmessvorrichtung eine Ortungsvorrichtung sein, die analog zu einem Dauer strichradar basierend auf kontinuierlicher Wellenaussendung arbeitet, jedoch beispielsweise Licht (Lidarsystem) oder akustische Wellen (Sonarsystem) verwendet. Beispielsweise ist es vorteilhaft, die Geschwindigkeit des Objektes zu bestimmen, um mittels des vorgeschlage nen Konzepts die Entfernung zum Objekt genauer bestimmen zu können. Die Geschwindig keitsbestimmung kann zeitgleich zur Entfernungsbestimmung erfolgen, da der Bewegungs ablauf komplex sein kann, vor allem wenn dessen Verlauf nicht prädizierbar ist. Beispiels weise kann auch zunächst ein voreingestellter oder vordefinierter Geschwindigkeitsbereich verwendet werden sein, beispielsweise bis die Geschwindigkeit bestimmt ist.
Beispielsweise ist der digitale Signalprozessor der zweiten Signalverarbeitungseinheit aus gebildet, die Entfernung zu dem Objekt mittels kohärenter Integration über eine Zeitdauer zu bestimmen. Die zu beobachtende Zeitdauer (z.B. vordefinierte Zeitdauer oder dynamisch einstellbare Zeitdauer) hängt dabei z.B. vom verwendeten System und der Objektbewegung ab. Bei klassischen Radarsystemen liegt diese z.B. im Bereich von wenigen hundert Millisekunden (z.B. weniger als 500 ms, weniger als 700 ms oder weniger als 900 ms und/oder mehr als 100 ms), im Fall von z.B. Passivradaren kann das Intervall bis mehrere Sekunden betragen (z.B. mehr als 1 s und/oder weniger als 10 s, weniger als 5 s oder weni ger als 3 s). Ein Erfordernis, die Bewegung zu kompensieren, kann mit der Geschwindigkeit oder Beschleunigung in Bezug auf die Größe einer Entfernungs-Geschwindigkeitszelle stei gen. Letzteres hängt z.B. unter anderem von der Abtastrate (z.B. Bandbreite) und der Integ rationszeit des Systems ab. Die Anwendung zur Ortung von Objekten kann z.B. für Sensoren (Radare) mit hohen Bandbreiten in Bezug auf die zur Betrachtung genutzte Zeit und der währenddessen erfolg ten Zielbewegung erfolgen. Durch eine zielangepasste Verarbeitung wird z.B. über die Möglichkeit zur Verbesserung des Ziel Signal-Rausch-Verhältnisses SNR, eine Reichwei tenerhöhung z.B. zur Weltraumbeobachtung oder Zieldetektion in Radaren, in Passivradaren oder für Suchradare erreicht, was mit anderen System nicht ermöglicht werden kann. Bei spielsweise können durch Berücksichtigung des physikalischen Effekts (z.B. Doppler-Effekt aufgrund der Bewegung) kohärente Fusions- und Trackingalgorithmen, die lange Zeiträume mit einer Objektbewegung betrachten, verbessert werden, da etwa über die Fokussierung die Positionsgenauigkeit und Detektionsleistung eines sich über den Zeitraum bewegten Objekts als Eingabeparameter erhöht werden kann.
Der Einsatz der Vorrichtung (z.B. in einem Radar) kann sich neben verbesserter Messung einer Entfernung auch auf die Lokalisierung eines Objekts mit Richtungsbestimmungen erstrecken und ferner, insbesondere mit breitbandigen Radarsignalen, bei denen der Einfluss des Doppler-Effekts vor allem aufgrund kleinerer Entfernungszellen auftreten kann, für Bildgebung möglich sein.
Gemäß einem Beispiel umfasst die Vorrichtung eine Empfangseinheit zum Empfangen des Signals durch die Vorrichtung und/oder eine Sendeeinheit zum Senden des mittels des Ab tastratenwandlers verarbeiteten Signals. Beispielsweise umfasst die Empfangseinheit und Sendeeinheit je eine Antenne (z.B. Radarantenne). Zwischen Empfangseinheit und Abtast ratenwandler sowie zwischen Sendeeinheit und Ab tastraten wandl er ist z.B. jeweils ein Mi scher (äußere Mischer) vorgesehen. Die Vorrichtung kann entsprechend ausgebildet sein, eine aufgrund einer verwendeten Trägerfrequenz des Signals auftretende Frequenzverschie bung unter Verwendung der beiden Mischer zu kompensieren. Beispielsweise kann die von der Trägerfrequenz abhängige Frequenzverschiebung mittels einer Verstimmung von zu mindest einem Oszillator der entsprechenden äußeren Mischer kompensiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die aufgrund der Trägerfrequenz auftretende zusätzliche Frequenzverschiebung ebenfalls in der digitalen Domäne kompensiert werden. Die Kom- pensierung kann nach dem DRFM (digital radio frequency memory) Prinzip erfolgen, wobei dann z.B. eine Kompensation über die zuvor beschriebenen äußeren Mischer nicht erforder lich wären, sondern z.B. im digitalen Signalprozessor vorgenommen werden kann.
Weitere Aspekte der Offenbarung betreffen ein Verfahren zum Simulieren eines mittels eines Ortungssystems zu detekti er enden Objekts. Das Verfahren umfasst ein Empfangen eines Signals des Ortungssystems und ein Verarbeiten des Signals unter Verwendung einer Abtastratenkonvertierung. Ferner umfasst das Verfahren ein Einstellen eines Abtastraten verhältnisses der Abtastratenkonvertierung basierend auf einer zu simulierenden Bewegung des simulierten Objekts und ein Ausgeben des verarbeiteten Signals.
Das Verfahren kann es mittels des einfachen Einstellens des Abtastratenverhältnis ermögli chen, eine Bewegung eines simulierten Objekts (z.B. eines Radarobjekts) beispielsweise in Echtzeit einstellen oder ändern zu können. Durch das Einstellen des Abtastratenverhältnis ses kann der Doppler-Effekt eines bewegten Objekts beispielsweise unter Verwendung ei nes hardwarebasierten Abtastratenwandlers simuliert werden und somit eine Objektsimula tion verbessert werden. Das Verfahren kann in einem Bewegtziel Simulator mit der Anforde rung einer Zielbewegung (Range-Walk) z.B. zur Performanz-Evaluierung eines Radarsys tems gegenüber bewegten Zielen mit großen Zeit-Bandbreitenprodukten und Pulskompres sion eingesetzt werden.
Beispielsweise ermöglicht die Einstellmöglichkeit der simulierten Objekts ein zeitliches Ändern der simulierten Bewegung (z.B. Geschwindigkeit). Somit kann ein Simulieren eines Bewegungsablaufes des Objekts mittels einer zeitlichen Änderung des Abtastratenverhält nisses durchgeführt werden. Insbesondere kann dabei nicht nur ein vordefinierter Bewe gungsablauf, sondern frei veränderbare, z.B. an äußere Situationen angepasste, Abläufe si muliert werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Orten eines Zielobjekts. Das Orten des Zielobjekts kann ein Bestimmen einer Entfernung zum Zielob jekt und/oder ein Lokalisieren mittels Richtungsbestimmung umfassen. Das Verfahren um fasst ein Empfangen eines Signals eines Ortungssystems und ein Verarbeiten des Signals mittels Abtastratenkonvertierung. Für die Abtastratenkonvertierung wird ein Abtastraten verhältnis verwendet, das auf einer Bewegung des Zielobjekts basiert. Ferner umfasst das Verfahren ein Orten des Zielobjekts unter Verwendung des verarbeiteten Signals. Das Orten des Ziel Objekts kann ein Bestimmen einer Entfernung zum Ziel objekt umfassen.
Aufgrund der Berücksichtigung der Bewegung des Objekts bei der Ortung können eine ko härente Integration und verbesserte Zieldetektion erreicht werden. Das Verfahren lässt sich beispielsweise in einem Range-Doppler-Radarsystem anwenden, wobei lediglich eine Ab tastratenkonvertierung benötigt wird. Neben einer besseren Detektion kann sich auch eine eindeutigere Positionsbestimmung eines Ziels ergeben, da etwa ein Verschmieren eines Punktstreuers im Detektionsergebnis reduziert oder vermieden werden kann, wobei ohne das vorgeschlagene Verfahren ein solches Verschmieren auftreten kann.
Beispielsweise umfasst das Verfahren ferner ein Bestimmen der Bewegung des Zielobjekts basierend auf zuvor bestimmten Positionen des Zielobjekts und deren zeitlichen Änderung. Die zuvor bestimmten Positionen können etwa Entfernungen zwischen Zielobjekt und ei nem Standort, an dem das Verfahren ausgeführt wird, umfassen.
Das Bestimmen der Bewegung des Zielobjekts kann unter Verwendung eines Bewegungs sensors erfolgen. Beispielsweise umfasst der Bewegungssensor einen Geschwindigkeits sensor. Alternativ können zuvor bestimmte Positionen des Objekts interpoliert werden und so auf eine Bewegung oder Geschwindigkeit des Objekts rückgeschlossen werden.
Beispielsweise umfasst das Verfahren ein Bestimmen einer Entfernung zum Zielobjekt mit tels kohärenter Integration des Signals. Ein Vorteil am vorgeschlagenen Verfahren kann sich insbesondere für Anwendung (z.B. Radarsensoren) mit großer Bandbreite und/oder hoher Integrationszeit ergeben. Beispielsweise kann durch regelmäßiges Orten des Zielob jekts eine Trackingfunktion zum Erfassen einer Bewegungsbahn des Zielobjekts bereitge stellt werden.
Gemäß Beispielen dargestellter Verfahren kann für die Abtastratenkonvertierung ein Abtast ratenverhältnis aus einem Wertebereich von 1±10 4 (oder von 1±10 5, von 1±10 6, oder von 1±10 7) verwendet werden (bspw. für Radarsysteme). Alternativ zu einem Radarsignal kann auch ein Lidarsignal oder ein Sonarsignal verwendet werden. Entsprechend der Aus breitungsgeschwindigkeit der verwendeten Signale kann der Wertebereich des Abtastraten verhältnis wie anfangs beschrieben angepasst werden. Bei Lidar können z.B. in Luft diesel- ben Faktoren verwendet werden wie für Radar, da die Ausbreitungsgeschwindigkeit gleich sind. Bei Sonar können diese wie ausgeführt stark abweichen.
Die in Verbindung mit der Vorrichtung beschriebenen Beispiele gelten, sofern anwendbar, auch für die vorgeschlagenen Verfahren.
Figurenkurzbeschreibung
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugneh mend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einem Ab tastraten wandl er;
Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Simulieren eines mittels eines Ortungssys tems zu detekti er enden Objekts;
Fig. 3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Orten eines Zielobjekts;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Simulation eines Ziel Objekts;
Fig. 5 ein schematisch dargestelltes Beispiel eines Hochfrequenzgeräts mit Vorrichtung zur Simulation eines Ziel Objekts; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Detektion eines Objekts unter Berücksichtigung einer Relativbewegung des Objekts.
Beschreibung
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Fi guren beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Rahmen der Offenbarung fallen. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element„verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischen elemente, verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Ver wendung eines„oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht explizit oder implizit anders definiert. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“ oder„A und/oder B“. Das Gleiche gilt, mutatis mutandis, für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
Die Terminologie, die hier zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B.„ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralel emente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nach folgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe„umfasst“,„umfassend“,„aufweist“ und/oder„aufweisend“ bei Gebrauch das Vor handensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Ele mente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben präzisieren, aber nicht das Vorhan densein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wis senschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung auf dem Gebiet verwendet, zu dem Beispiele gehören. Die vorliegende Offenbarung umfasst Konzepte zur (z.B. breitbandigen)Modellierung eines bewegten Zieles aufgrund des Dopplereffekts, beispielsweise in Ortungssystemen wie Ra dar. Dies kann bei verschiedenen Anwendungen relevant sein, zum Beispiel bei der Simula tion eines relativ zum Sensor (z.B. Radargerät) bewegten Zieles (z.B. Radarzieles) und zum Beispiel für die Verarbeitung (z.B. in einem Radargerät) mit einer kohärenten Integration und Zieldetektion.
Bei anderen Konzepten wird beispielsweise die Einbeziehung der Bewegung des Zieles (z.B. Radarobjekts) und der daraus resultierenden kontinuierlichen Änderung der Entfer nung /?((£) = R (Ti) +
Figure imgf000017_0001
v(x) dx (mit Ri als Entfernung zum Zeitpunkt t bei einer Bewe- gung des Zieles mit einer Geschwindigkeit v in einem Zeitraum von
Figure imgf000017_0002
bis t), z.B. innerhalb einer Betrachtungszeit T = At durch mehrere Pulse bzw. dem Aufspannen eines kohärenten Verarbeitungsintervall (CPI), zur Vereinfachung vernachlässigt. Eine technische Herausfor derung ist beispielsweise die Methodenentwicklung für die Berücksichtigung einer Zielbe wegung (z.B. Simulation eines bewegten Radarobjekts oder Detektion eines tatsächlich be wegten Radarobjekts) und deren Echtzeitfähigkeit.
Einige Lösungen für die Sensorverarbeitung (z.B. Radar) basieren z.B. auf dem unten ange führten vereinfachten Kanalmodell /i(t) mit z.B. einer festen zeitlichen Verschiebung t( für die Entfernungssimulation von R0 = /?((Έ) und z.B. einer absoluten Frequenzverschiebung ( JL>( zur Annäherung des durch die Momentangeschwindigkeit v = dv / dt des Objekts ver ursachten Frequenzversatzes der Trägerfrequenz des betrachteten Signals. Das vereinfachte Kanalmodell für i Ziele (z.B. Punktstreuer; mit i gleich der Anzahl der Ziele) lässt sich da mit z.B. über eine Delta-Distribution d darstellen,
Figure imgf000017_0003
. Nach ei nem Zeitraum von z.B. wenigen hundert Millisekunden werden hierbei die Parameter t( und ( JL>( entsprechend der neuen Zielposition aktualisiert.
Andere Konzepte stellen z.B. keine echtzeitfähige zeitliche Entfernungsänderung von Zielen aufgrund der Bewegung der Ziele bei einer Simulation bereit. Das Ziel wirkt damit quasi stationär in einer ermittelten Entfernung und mit einem festen Frequenzversatz. Für eine verbesserte Simulation kann es dagegen erforderlich sein, die Bewegung und die daraus resultierenden Effekte zu berücksichtigen. Bei der Detektion von Zielen ohne Berücksichti gung der Bewegung kann eine Einschränkung des Integrationsgewinns durch Zeit- bzw. Bandbreite erfolgen, daher kann eine Berücksichtigung der Bewegung des Ziels für eine verbesserte Detektion erforderlich sein.
Im Folgenden werden Konzepte erläutert, die eine Berücksichtigung einer Bewegung eines Objekts bei einer simulierten Bewegung des Objekts oder einer Detektion eines bewegten Objekts bereitstellen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 mit einem Abtastraten wandler. Der Abtastratenwandler umfasst eine erste Signalverarbeitungseinheit 14, die mit einem ersten Taktgeber 15 zum Ausgeben einer ersten Taktfrequenz verbunden ist, und eine zweite Signalverarbeitungseinheit 16, die mit einem zweiten Taktgeber 17 zum Ausgeben einer zweiten Taktfrequenz verbunden ist. Die erste Signalverarbeitungseinheit 14 ist zum Empfangen eines Signals 12 ausgebildet. Das von der ersten Signalverarbeitungseinheit 14 verarbeitete Signal 12 kann an die zweite Signalverarbeitungseinheit 16 geleitet und von dieser weiterverarbeitet werden. Beispielsweise kann die zweite Signalverarbeitungseinheit ein entsprechend weiterverarbeitetes Signal 12‘ ausgeben.
Das Signal 12 ist beispielsweise ein Radarsignal, das von einem Radargerät gesendet wurde, oder ein Radar-Echosignal, das von einem Radarobjekt reflektiert wurde. Die Vorrichtung 10 kann ausgebildet sein, um eine Bewegung eines Radarobjekts zu simulieren und/oder um ein Radarobjekt zu detektieren.
Für das Signal 12 gilt für die Beziehung zwischen Zeitbereich und Frequenzbereich: x(st)
FT
1/s X(OJ/S) mit der Zeit t, einem Faktor s und der Frequenz co . Im Gegensatz zu einem vereinfachten Doppler-Frequenzshiftmodell ist ein im Zeitbereich skaliertes Signal x(st) nicht mehr von einer Trägerfrequenz abhängig. Ein Skalierungsfaktor s(t) =
Figure imgf000018_0001
(mit
Figure imgf000018_0002
Ausbreitungsgeschwindigkeit c des Signals) verursacht eine Spektrumspreizung bzw. - Stauchung in Abhängigkeit von einer Relativgeschwindigkeit v(t), welche durch die Zeit abhängigkeit der Entfernung x((t) (z.B. aufgrund einer Bewegung des Objekts) hervorgeru fen wird. Dadurch wird eine über die betrachtete Signalbandbreite ansteigende Frequenzver schiebung erreicht, welche vor allem für Radare mit hoher Bandbreite und/oder Integrati onszeit relevant sein kann und dabei ebenso die Zielbewegung im betrachteten Zeitintervall (Range-Walk) erzeugt. Ein vorgeschlagenes Konzept basiert auf einer Signalskalierung über die Kombination der ersten Signalverarbeitungseinheit 14 (z.B. Analog-Digital -Wandler (ADC)) mit der zweiten Signalverarbeitungseinheit 16 (z.B. mit einem Digital-Analog- Wandler (DAC)) zur Abtastratenkonvertierung (Resampling). Über die Anpassung des Ab
Figure imgf000019_0001
tastfrequenz-Verhältnisses von erster Taktfreciuenz _ ~ s ]<ann das Resampling und
zweiter Taktfrequenz c
damit ein entfernungs- und bandbreitenabhängiger Shift eines Ziels (z.B. Objekts) in Ab hängigkeit der Relativgeschwindigkeit v und der Ausbreitungsgeschwindigkeit c erzeugt werden. Dies kann im Gegensatz zur Objektmodellierung eines entfernungsmäßig unbeweg ten und nur frequenzverschobenen Zielechos eine Verbesserung der Modellierung darstel len.
Beispielsweise würde eine Relativbewegung zwischen Radargerät und Vorrichtung 10 zu einem Stauchen/Dehnen des Spektrums des reflektierten Signals aufgrund des Doppler- Effekts führen. Dieser Effekt kann mittels des Ab tastraten wandl er s hardwarebasiert simu liert werden, sodass das Radargerät ein Echosignal (z.B. weiterverarbeitetes Signal 12‘) empfangen kann, das die Information einer Relativbewegung aufweist, auch wenn in Reali tät keine Bewegung der Vorrichtung stattfindet. Dementsprechend sind der erste und zweite Taktgeber 15, 17 ausgebildet, um unterschiedliche Taktraten an die jeweils zugeordneten Signalverarbeitungseinheiten auszugeben. Durch eine Einstellung des Verhältnisses der ers ten Taktrate zur zweiten Taktrate ist es möglich, die simulierte Bewegung einzustellen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung verwendet werden, um ein besseres Detek- tieren eines bewegten Objekts zu ermöglichen. Beispielsweise ist das Signal 12 ein Echo signal und es können Informationen zur Bewegung des bewegten Objekts, welches das Sig nal 12 reflektiert hat, vorliegen. Diese Bewegungsinformation kann genutzt werden, um das Verhältnis der ersten Taktrate zur zweiten Taktrate entsprechend dem Skalierungsfaktor einzustellen und dadurch eine Kompensation des Doppler-Effekts bei der Detektion oder Ortung des Objekts ermöglichen.
Die Vorrichtung 10 kann also sowohl verwendet werden, um bewegte Objekte, z.B. Radar objekte, zu simulieren, als auch, um eine verbesserte Ortung (z.B. Entfernungsmessung zwi schen Vorrichtung 10 und Radarobjekt) zu ermöglichen.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 20 zum Simulieren eines mittels eines Or tungssystems zu detekti er enden Objekts. Das Verfahren 20 umfasst ein Empfangen 21 eines Signals des Ortungssystems und ein Verarbeiten 22 des Signals unter Verwendung einer Abtastratenkonvertierung. Verfahrensgemäß erfolgt ein Einstellen 23 eines Abtastratenver hältnis der Abtastratenkonvertierung basierend auf einer zu simulierenden Bewegung des simulierten Objekts. Schließlich erfolgt ein Ausgeben 24 des verarbeiteten Signals. Bei spielsweise kann das verarbeitete Signal über eine Sendeeinheit als Echosignal zurück an ein Radargerät gesendet werden, wobei durch das Verfahren z.B. ein Stauchen/Dehnen des Frequenzspektrums des Echosignals gegenüber dem empfangenen 21 Signal erreicht werden kann und somit eine Bewegung des Objekts simuliert werden kann.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 30 zum Orten eines Zielobjekts. Das Ver fahren 30 umfasst ein Empfangen 31 eines Signals eines Ortungssystems und ein Verarbei ten 32 des Signals mittels Abtastratenkonvertierung. Für die Abtastratenkonvertierung wird ein Abtastratenverhältnis verwendet, das auf einer Bewegung des Zielobjekts basiert. Ferner erfolgt ein Orten 33 des Zielobjekts unter Verwendung des verarbeiteten Signals. Das Ver fahren 30 kann beispielsweise in einem Radarsensor ausgeführt werden.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 40 zur Simulation eines Ziel objekts. Beispielsweise ist die Vorrichtung 40 zur (Radar-)Zielsimulation in Echtzeit im Basisband ausgebildet. Die Vorrichtung 40 umfasst die erste Signalverarbeitungseinheit 14, die als A/D-Elmsetzer ausgebildet ist, und die zweite Signalverarbeitungseinheit 16, die als D/A-Umsetzer ausgebildet ist. Die jeweiligen Taktgeber 15, 17, die den Signalverarbei tungseinheiten 14, 16 zugeordnet sind, sind als erster lokaler Oszillator LOl und zweiter lokaler Oszillator L02 bezeichnet. Die Oszillatoren LOl und L02 haben um einen Skalie rungsfaktor voneinander abweichende Taktfrequenzen, wobei der Skalierungsfaktor einge stellt werden kann. Der in Fig. 4 dargestellte Doppelpfeil zwischen LOl und L02 kenn zeichnet eine Kopplung der beiden Oszillatoren, die z.B. gemeinsam frequenzreferenziert sind und/oder z.B. ein gemeinsames Referenzsignal nutzen.
Die erste Signalverarbeitungseinheit 14 kann ein Signal, z.B. Radarsignal, über einen Ein gangsport 44 empfangen und die zweite Signalverarbeitungseinheit 16 kann das zumindest mittels Abtastratenkonvertierung verarbeitete Signal über einen Ausgangsport 46 ausgeben oder senden. Zwischen erster und zweiter Signalverarbeitungseinheit ist ein digitaler Sig nalprozessor 42 (DSP) angeordnet, der eine weitere Signalverarbeitung des Eingangssignals zur Simulation weiterer Effekte ermöglicht. Der A/D-Umsetzer hat eine Abtastrate, die leicht von der Abtastrate des D/A-Wandlers ab weicht. Aufgrund der leicht unterschiedlichen Samplingraten kann der Bedarf für eine Puf ferung entstehen, welcher von der absoluten Abtastfrequenz, dem Skalierungsfaktor und der Laufzeit abhängig ist und in der digitalen Domäne (DSP) realisiert werden kann. Aufgrund der verwendeten kleinen Skalierungsfaktoren handelt es sich hierbei z.B. um kurze Zeit spannen (z.B. wenige ps pro Minute), die einer Entfernung in Abhängigkeit der Ausbrei tungsgeschwindigkeit entspricht. Beispielsweise wird so für kleinere Ausbreitungsge schwindigkeiten (z.B. bei Sonar) und dadurch größeren Skalierungsfaktoren nur eine kleine Entfernung durch die Verarbeitung bedingt. Die zeitliche Verzögerung für eine Anfangsent- femung R0 kann ebenfalls durch eine Verzögerung in der DSP oder angelehnt an die vorher genannten Realisierungen erreicht werden.
Über ein zeitabhängiges Frequenzverhältnis können beispielsweise mit s = s(t) über die zeitliche Änderung des Skalierungsfaktors auch komplexere Bewegungsabläufe berücksich tigt und auch die Anpassung auf andere Geschwindigkeiten ermöglicht werden. Eine zeitli che Geschwindigkeitsänderung (Beschleunigung) lässt sich damit über die daraus für LOl oder L02 resultierenden Frequenzen erreichen. Die lokalen Oszillatoren (LOl, L02) leiten die von extern definierten Frequenzen z.B. von einer gemeinsamen bzw. gegenseitigen Re ferenzquelle (z.B. mit einer Frequenz von 10 MHz) ab.
Im Gegensatz zu anderen Systemen kann mittels des vorgeschlagenen Konzepts ein Simu lieren (in Echtzeit) mit zeitlicher Entfernungsänderung des Zieles i aufgrund der Bewegung und z.B. innerhalb der gesampelten Bandbreite unabhängig der Trägerfrequenz ermöglicht werden. Gemäß anderen Konzepten kann gelten: t( = const und lediglich einem festen Frequenzversatz um die Dopplerfrequenz w( für die gesamte betrachtete Bandbreite B. Die betrachtete Bandbreite B kann größer als die Bandbreite des Radars sein und ist beispiels weise bei digitalen Verfahren von der Samplingfrequenz abhängig. Die daraus resultierende Frequenzabhängigkeit kann bei dem vorgeschlagenen Konzept im Gegensatz zu anderen Systemen berücksichtigt werden. Dafür sind unterschiedliche Realisierungen wie diskrete DSP Rechnung (in Software), DRFM basiert, ein in Hardware realisierter Frequenzshift durch mechanische, elektrische und optische Verzögerungselemente (Phasenschieber) mög lich. Teilweise wird der Laufzeitunterschied tέ auch inhärent Prinzip bedingt oder zusätzlich eingeführt, selbst hängt dieser jedoch nicht von der Zeit ab. Das Ziel wirkt damit quasi stati onär in einer Entfernung R(t) = 0.5 * c * und mit einem Frequenzversatz von w( . Ge- nauer kann es hingegen sein, die Skalierung und die daraus resultierenden Effekte - soweit erforderlich - zu berücksichtigen, so wie es durch Vorrichtung 40 ermöglicht wird.
Beispielsweise wird ein über den Eingang 44 einkommendes Eingangssignal innerhalb der Bandbreite B (z.B. betrachtete Bandbreite B) mit einer Abtastrate fi(t) durch den A/D- Umsetzer gesampelt, danach wird es von dem D/A-Umsetzer mit einer Samplingrate f2(t) ausgegeben. Das Verhältnis fi(t) zu f2(t) bestimmt z.B. die erzeugte oder simulierte Ge schwindigkeit innerhalb von B.
Weitere Details und Aspekte sind in Verbindung mit weiter oben oder weiter unten ausge führten Beispielen beschrieben. Die anhand von Fig. 4 gezeigten Beispiele können eines oder mehrere optionale, zusätzliche Merkmale aufweisen, die zu einem oder mehreren As pekten korrespondieren, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder ein oder mehreren Beispielen weiter oben oder weiter unten beschrieben sind (zum Beispiel in Ver bindung mit Fig. 1-3 oder Fig. 5-6).
Fig. 5 zeigt ein schematisch dargestelltes Beispiel eines Hochfrequenzgeräts 50 mit Vorrich tung zur Simulation eines Zielobjekts. Dabei ist der Hochfrequenzpfad, in dem die Vorrich tung, z.B. Vorrichtung 40, eingebettet ist, dargestellt.
Das Hochfrequenzgerät 50 weist beispielsweise eine Empfangsantenne 52 und eine Sende antenne 53 auf, über die z.B. ein Radarsignal eines Radargeräts empfangen und verarbeitet zurückgesendet werden können (die Antennen sind jedoch beispielsweise für die Konvertie rung von Passband zum Basisband nicht erforderlich). Alternativ können etwa für andere Anwendungsfälle die Antennen je durch einen anderen Sensortyp ersetzt werden. Im Sig nalpfad hinter der Empfangsantenne 52 ist ein Bandpassfilter 54 angeordnet und im Signal pfad vor der Sendeantenne 53 ist ein Verstärker (z.B. HF -Verstärker) 55 angeordnet.
Bei Betrachtung des Ziels oder Zielobjekts im Passband auf der eigentlichen Trägerfrequenz fr und Sampling im Basisband (wie z.B. bei Superheterodyn-Empfängem) muss ein zusätz- licher Frequenzshift fd = durch einen Mischvorgang um /x z.B. durch Verstimmung
Figure imgf000022_0001
von Mischoszillatoren im Empfangs- oder Sendezweig und/oder durch digitale Verarbeitung (z.B. mittels des DSP 42) erzeugt werden. Die Definition der Trägerfrequenz /x liegt dabei im Basisband z.B. bei 0 Hz, nicht unbedingt auf der Mittenfrequenz des Signals. Zur Kompensierung der Frequenzverschiebung aufgrund der Trägerfrequenz fr ist ein erster Mischer 56 im Empfangszweig angeordnet, der zum Mischen des Eingangssignals mit einer ersten Frequenz, die von einem ersten Oszillator 56‘ vorgegeben ist, ausgebildet ist. Ein zweiter Mischer 57 ist im Sendezweig angeordnet und zum Mischen des verarbeiteten, zu sendenden Signals (Ausgangssignals) mit einer zweiten Frequenz, die von einem zweiten Oszillator 57‘ vorgegeben ist, ausgebildet. Die erste und/oder zweite Frequenz kann in Ab hängigkeit von der Trägerfrequenz verstimmt werden.
Weitere Details und Aspekte sind in Verbindung mit weiter oben oder weiter unten ausge führten Beispielen beschrieben. Die anhand von Fig. 5 gezeigten Beispiele können eines oder mehrere optionale, zusätzliche Merkmale aufweisen, die zu einem oder mehreren As pekten korrespondieren, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder ein oder mehreren Beispielen weiter oben oder weiter unten beschrieben sind (zum Beispiel in Ver bindung mit Fig. 1-4 oder Fig. 6).
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 60 zur Ortung oder Detektion eines Objekts unter Berücksichtigung einer Relativbewegung des Objekts. Beispielsweise stellt die Vorrichtung 60 einen Empfang (z.B. des Signals) zur kohärenten Vorverarbeitung für Echtzeit-Detektion und Integration bereit. Eine Einstellung des Abtastratenverhältnisses kann z.B. über Einweisung und/oder zuvor ermittelte und gespeicherte Werte erfolgen.
Ein Signal, z.B. ein von einem Radarobjekt rückgestreutes Echosignal, kann an einer Emp fangsantenne 62 der Vorrichtung 60 empfangen, durch ein Filter 64 gefiltert und mittels eines Mischers 66 gemischt werden. Der Mischer 66 kann das Signal mit einer von einem Oszillator 66‘ vorgegebenen Frequenz mischen. Das gemischte Signal kann an dem Eingang der ersten Signalverarbeitungseinheit 14, die durch einen A/D-Umsetzer ausgebildet ist, der Vorrichtung 60 empfangen werden. Die zweite Signalverarbeitungseinheit 16 ist in der Vor richtung 60 als digitaler Signalprozessor DSP 16 ausgebildet. Am gezeigten Beispiel wei chen also die Taktfrequenzen des A/D-Umsetzers 14 und des DSP 16 voneinander ab. Das Verhältnis kann abhängig von einer Relativbewegung des Radarobjekts bestimmt sein.
Das Konzept der Einstellung des Abtastratenverhältnis lässt sich mit anderen Worten, wie in Fig. 6 gezeigt, z.B. im Empfangszweig eines Radargeräts (oder beispielsweise auch bei der Aussendung im Sender) für eine angepasste Zielverarbeitung im Empfänger anwenden. Da bei wird mit einem A/D-Umsetzer zum Sampling für die Analog-Digital-Wandlung gearbei tet. Die Verarbeitung erfolgt z.B. mit einer nominellen Samplingrate fs von L02 (z.B. zwei te Taktfrequenz), welche um einen Faktor s(t) zu der tatsächlichen Samplingrate von LOl = fs*s(t) (z.B. erste Taktfrequenz) des A/D-Umsetzers abweicht. Alternativ kann das anhand von Fig. 6 gezeigte Beispiel z.B. umgekehrt für die Signalverarbeitung von relativ bewegten Funk-/Radarsignalen genutzt werden, z.B. im Aufbau für je einen bewegten (Mehr)weg. Beispielsweise können zur Simulation eine endliche Zahl an relativ bewegten Mehrwegen generiert werden.
Weitere Details und Aspekte sind in Verbindung mit weiter oben oder weiter unten ausge führten Beispielen beschrieben. Die anhand von Fig. 6 gezeigten Beispiele können eines oder mehrere optionale, zusätzliche Merkmale aufweisen, die zu einem oder mehreren As pekten korrespondieren, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder ein oder mehreren Beispielen weiter oben oder weiter unten beschrieben sind (zum Beispiel in Ver bindung mit Fig. 1-5).
Beispiele der vorliegenden Offenbarung befassen sich mit bewegter Zielsimulation, z.B. von Radar Objekten. Vorgestellte Konzepte ermöglichen die echtzeitfähige, breitbandige Bewe gungssimulation über hardwareunterstützte Abtastratenkonvertierung und/oder die Mög lichkeit zur zielangepassten relativen Range-Walk Kompensation über eine Analog-Digital- Wandlung.
Zur Kompensation eines realen sich bewegenden Ziels können verschiedene Konzepte be reitgestellt werden. Dies sind zum Beispiel die softwareseitige Interpolation oder Transfor mation des Signals, um beispielsweise eine ähnliche Signalaufbereitung (z.B. Abtastraten konvertierung) zu erzeugen. Es ist ferner eine umgekehrte Verwendung des vorgestellten Konzepts zur Wellenformerzeugung in der digitalen Domäne zwischen einem D/A- Umsetzer und A/D-Umsetzer möglich, die z.B. zur Simulation in der digitalen Domäne verwendet wird. Außerdem sind Konzepte für die Simulation von bewegten Objekten mög lich, die weitere Methoden zur Konvertierung der Abtrastrate umfassen, z.B. mit sehr klei nen Skalierungsfaktoren um 1±10 6 bis 1±10 8, welche z.B. durch sehr lange FIR (finite im- pulse response) Filter realisierbar sein können. Alternativ ist sowohl für die Simulation als auch für die Ortung eine Vorberechnung und reines Synthetisieren des Signals denkbar, der z.B. für ein im Voraus exakt bekanntes Radarsignal und Bewegung in Echtzeit einsetzbar sein kann. Des Weiteren ist es möglich, dass z.B. für einige Radarverarbeitungen die Bewe gungssimulation über einen großen Zeitraum durch eine langsame Veränderung der Ver schiebung X;(t) für eine Entfernungsänderung von R(t) und der Frequenzverschiebung ü j(t) für eine Beschleunigung ausreichend ist. Dieser Fall trifft oder bewirkt etwa nähe rungsweise und für ein schmalbandiges Signal den durch ein reales Ziel ausgelösten Effekt.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausfüh ren eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operati onen oder Prozesse von verschiedenen, oben beschriebenen Verfahren können durch pro grammierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Pro grammspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, Prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren aus oder verursachen deren Ausführung. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magneti sche Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplatten laufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren oder Steuereinheiten, die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, oder (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld- programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays), die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, abdecken.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dar gestellt. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur illustrativen Zwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenba rung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben umfassen deren Entsprechungen.
Ein als„Mittel zum...“ Ausführen einer bestimmten Funktion bezeichneter Funktionsblock kann sich auf eine Schaltung beziehen, die ausgebildet ist zum Ausführen einer bestimmten Funktion. Somit kann ein„Mittel für etwas“ als ein„Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, z. B. ein Bauelement oder eine Schaltung ausgebildet für oder geeignet für die jeweilige Aufgabe.
Funktionen verschiedener in den Figuren gezeigter Elemente einschließlich jeder als„Mit tel“,„Mittel zum Bereitstellen eines Signals“,„Mittel zum Erzeugen eines Signals“, etc. bezeichneter Funktionsblöcke kann in Form dedizierter Hardware, z. B„eines Signalanbie ters“,„einer Signalverarbeitungseinheit“,„eines Prozessors“,„einer Steuerung“ etc. sowie als Hardware fähig zum Ausführen von Software in Verbindung mit zugehöriger Software implementiert sein. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl von individuellen Prozessoren bereitgestellt sein, von denen einige oder von denen alle gemeinschaftlich verwendet werden können. Allerdings ist der Begriff„Prozessor“ oder„Steuerung“ bei Weitem nicht auf ausschließlich zur Ausfüh rung von Software fähige Hardware begrenzt, sondern kann Digital signalprozessor- Hardware (DSP -Hardware; DSP = Digital Signal Processor), Netzprozessor, anwendungs spezifische integrierte Schaltung (ASIC = Application Specific Integrated Circuit), feldpro grammierbare Logikanordnung (FPGA = Field Programmable Gate Array), Nurlesespeicher (ROM = Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM = Random Access Memory) und nichtflüchtige Speichervorrichtung (storage) umfassen. Sons tige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, kann auch eingeschlossen sein.
Ein Blockdiagramm kann zum Beispiel ein grobes Schaltdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise können ein Flussdiagramm, ein Ablaufdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die zum Beispiel im We sentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Pro zessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor ex plizit gezeigt ist. In der Beschreibung oder in den Patentansprüchen offenbarte Verfahren können durch ein Bauelement implementiert werden, das ein Mittel zum Ausführen eines jeden der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.
Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit ander weitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offen barung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge be grenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht aus tauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -Operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufge nommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombinati on des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unab hängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorge schlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen An spruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Verarbeiten eines Signals (12) eines Ortungssystems, die Vor richtung (10) umfassend einen Abtastratenwandler, wobei der Ab tastraten wandl er aufweist:
eine erste Signalverarbeitungseinheit (14) zum Empfangen des Signals (12), wobei der ersten Signalverarbeitungseinheit (14) ein erster Taktgeber (15) zugeordnet ist; und eine zweite Signalverarbeitungseinheit (16), die an einen Signalausgang der ersten Signalverarbeitungseinheit (14) gekoppelt ist, wobei der zweiten Signalverarbeitungsein heit (16) ein zweiter Taktgeber (17) zugeordnet ist,
wobei der erste Taktgeber (15) ausgebildet ist, eine erste Taktfrequenz zu erzeugen und der zweite Taktgeber (17) ausgebildet ist, eine von der ersten Taktfrequenz abwei chende zweite Taktfrequenz zu erzeugen; und wobei ein Verhältnis zwischen erster und zweiter Taktfrequenz auf der Bewegung eines Objekts basiert.
2. Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1,
wobei die Vorrichtung (10) zum Simulieren eines von dem Ortungssystem detektier- baren Objekts ausgebildet ist.
3. Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1,
wobei die Vorrichtung (10) zum Orten eines sich relativ zur Vorrichtung (10) bewe genden Objekts ausgebildet ist,
und um das Verhältnis zwischen erster und zweiter Taktfrequenz basierend auf der Bewegung des Objekts einzustellen.
4. Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die zweite Taktfrequenz um weniger als einen Faktor von 10 4 der ersten Takt frequenz von der ersten Taktfrequenz abweicht.
5. Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der erste Taktgeber (15) und der zweite Taktgeber (17) Oszillatoren sind, die jeweils mit einer gemeinsamen Referenzsignalquelle gekoppelt sind.
6. Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Signalverarbeitungseinheit (14) einen Analog-Digital-Umsetzer und/oder die zweite Signalverarbeitungseinheit (16) einen Digital-Analog-Umsetzer um fasst.
7. Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die zweite Signalverarbeitungseinheit (16) einen digitalen Signalprozessor umfasst.
8. Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 7 in Rückbezug auf einen der Ansprüche 2 oder 4 bis 6,
wobei der digitale Signalprozessor zum Modifizieren des Signals (12) ausgebildet ist, um zusätzlich zur simulierten Bewegung weitere Merkmale zum Objekt zu simulie ren.
9. Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 7 in Rückbezug auf einen der Ansprüche 3 bis 6,
wobei der digitale Signalprozessor ausgebildet ist, eine Entfernung zu dem Objekt mittels kohärenter Integration über eine vordefinierte Zeitdauer zu bestimmen.
10. Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfas send:
eine Empfangseinheit (52, 54) zum Empfangen des Signals (12) durch die Vorrich tung (10) und eine Sendeeinheit (53, 55) zum Senden des mittels des Abtastratenwand lers verarbeiteten Signals; und
jeweils einen Mischer (56, 57) zwischen Empfangseinheit (52, 54) und Abtastraten wandler sowie zwischen Sendeeinheit (53, 55) und Abtastratenwandler,
wobei die Vorrichtung (10) ausgebildet ist, eine aufgrund einer verwendeten Träger frequenz des Signals (12) auftretende Frequenzverschiebung unter Verwendung der bei den Mischer (56, 57) zu kompensieren.
11. Die Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 10, ferner umfassend:
eine Einrichtung, die zum Bestimmen einer Bewegung des Objekts ausgebildet ist.
12. Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 11,
wobei die Einrichtung zum Bestimmen der Bewegung des Objekts eine Dauer strichortungsvorrichtung umfasst.
13. Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Signal (12) ein Radarsignal ist und die Vorrichtung (10) zum Empfangen und Verarbeiten des Radarsignals ausgebildet ist.
14. Verfahren (20) zum Simulieren eines mittels eines Ortungssystems zu detektierenden Objekts, das Verfahren (20) umfassend:
Empfangen (21) eines Signals (12) des Ortungssystems;
Verarbeiten (22) des Signals (12) unter Verwendung einer Abtastratenkonvertierung; Einstellen (23) eines Abtastratenverhältnis der Abtastratenkonvertierung basierend auf einer zu simulierenden Bewegung des simulierten Objekts; und
Ausgeben (24) des verarbeiteten Signals (12‘).
15. Das Verfahren (20) gemäß Anspruch 14, ferner umfassend:
Simulieren eines Bewegungsablaufes des Objekts mittels einer zeitlichen Änderung des Abtastratenverhältnisses.
16. Das Verfahren (20) gemäß Anspruch 14 oder 15, ferner umfassend:
Kompensieren einer beim Verarbeiten des Signals (12) aufgrund einer verwendeten
Trägerfrequenz des Signals (12) auftretenden Frequenzverschiebung.
17. Verfahren (30) zum Orten eines Zielobjekts,
Empfangen (31) eines Signals (12) eines Ortungssystems,
Verarbeiten (32) des Signals (12) mittels Abtastratenkonvertierung, um ein verarbei tetes Signal zu erzeugen, wobei für die Abtastratenkonvertierung ein Abtastratenverhält nis verwendet wird, das auf einer Bewegung des Zielobjekts basiert; und
Orten (33) des Zielobjekts unter Verwendung des verarbeiteten Signals (12‘).
18. Das Verfahren (30) gemäß Anspruch 17, ferner umfassend:
Bestimmen der Bewegung des Zielobjekts basierend auf zuvor bestimmten Positio nen des Ziel Objekts und deren zeitlicher Änderung.
19. Das Verfahren (30) gemäß Anspruch 17 oder 18, ferner umfassend:
Bestimmen der Bewegung des Zielobjekts unter Verwendung eines Bewegungs sensors.
20. Das Verfahren (30) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, ferner umfassend:
Bestimmen einer Entfernung zum Zielobjekt mittels kohärenter Integration des ver arbeiteten Signals (12).
21. Das Verfahren (30) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, ferner umfassend:
regelmäßiges Orten des Zielobjekts, um eine Trackingfunktion zum Erfassen einer Bewegungsbahn des Ziel Objekts bereitzustellen.
22. Das Verfahren (20, 30) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 21,
wobei für die Abtastratenkonvertierung ein Abtastratenverhältnis aus einem Wer tebereich von 1±10 4 verwendet wird.
23. Das Verfahren (20, 30) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 21,
wobei als Signal (12) ein Radarsignal, ein Lidarsignal oder ein Sonarsignal verwen- det wird.
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