WO2021122361A1 - Method and device for sensing a spatial region by means of radar waves - Google Patents

Method and device for sensing a spatial region by means of radar waves Download PDF

Info

Publication number
WO2021122361A1
WO2021122361A1 PCT/EP2020/085711 EP2020085711W WO2021122361A1 WO 2021122361 A1 WO2021122361 A1 WO 2021122361A1 EP 2020085711 W EP2020085711 W EP 2020085711W WO 2021122361 A1 WO2021122361 A1 WO 2021122361A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radar
wall
waves
ball
ghz
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/085711
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andrey OSIPOV
Original Assignee
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. filed Critical Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Priority to EP20824530.8A priority Critical patent/EP4078727A1/en
Publication of WO2021122361A1 publication Critical patent/WO2021122361A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/02—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/411—Identification of targets based on measurements of radar reflectivity
    • G01S7/412—Identification of targets based on measurements of radar reflectivity based on a comparison between measured values and known or stored values

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detecting a spatial area by means of radar waves.
  • Radar waves enable the detection and location of objects on the basis of electromagnetic waves in the short and microwave range. Location using radar waves also works when the medium between the radar transmitter and the radar target is impermeable to visible light (e.g. due to fog, clouds, smoke, darkness and the like). Radar technology is constantly being improved by technical advances in the development of radar sensors and antenna technology as well as by new computer-aided signal processing methods. New applications for radars are emerging, especially in the area of traffic (e.g. autonomous and assisted locomotion) and in the area of safety (e.g. detection of dangerous situations). The detection of a spatial area by means of radar radiation requires that the radar waves from the spatial area are reflected back with sufficient signal strength. This can be achieved with special radar reflectors that have a high Ra darcross section. The radar cross-section is a known quantity and reflects the strength of a radar target.
  • Retroreflectors are often used as radar reflectors, which largely reflect the incoming radar waves, largely regardless of the direction of incidence and the orientation of the reflector, in the direction from which they came. Such retroreflectors are designed, for example, as corner reflectors made of two or three plates that are perpendicular to one another. So-called Lüneburg lenses are also used as retroreflectors. These are spherical lenses with an inwardly increasing refractive index, which is achieved by the dielectric material with a location-dependent dielectric constant. Lüne burg lenses are characterized by the fact that radar beams incident in parallel are focused in a reflection point and reflected in the opposite direction to their direction of incidence. Lüneburg lenses are difficult to manufacture due to the variation in their dielectric constants. Furthermore, Lüneburg lenses require metallization at the point of reflection (otherwise no reflection), which significantly limits their coverage area.
  • the document DE 199 43 396 B3 describes a method for protecting moving objects by means of a deployable decoy, the folded decoys being fired by the object to be protected and deployed during the shot using gases.
  • the decoy comprises corner reflectors as radar-reflecting objects.
  • the document DE 20 2006 002 001 U1 discloses an automatic emergency rescue balloon with an internal radar reflector for marking people, objects and life rafts in the event of an emergency at sea.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for detecting a spatial area by means of radar waves, in which simply structured radar reflectors with a high radar cross section are used.
  • a spatial area is detected by means of Ra darwellen, in that a radar device sends out radar waves in a predetermined frequency range into the spatial area and receives radar echoes from the spatial area, which result from the backscattering of the radar waves from the spatial area.
  • the radar device processes the received radar echoes in order to determine information about the spatial area.
  • Corresponding processing methods for radar echoes are known per se and will not be further explained in detail.
  • objects in the spatial area can be detected using the received radar echoes. Information on the position of these objects is determined, in particular the direction in which the object is located starting from the radar device, and / or the distance of the object from the radar device. The distance is usually determined by measuring the transit time of the radar waves.
  • the method according to the invention is characterized in that one or more spheres are installed as radar reflectors in the spatial area to be captured, each of which comprises a spherical outer wall that is partially transparent and partially reflective for the radar waves of the radar device.
  • the outer wall is designed in such a way that when it is hit by radar radiation, part of the radar radiation is transmitted and part of the radar radiation is reflected.
  • the concept of the installation of the spheres is to be understood in such a way that the spheres are dedicated by people for the purpose of reflecting radar radiation in the spatial area.
  • the outer wall is followed by a hollow area which is so large that radar beams from radar radiation from the radar device entering via the outer wall occur inside the respective sphere, twice and three times each are reflected on the outer wall and then exit opposite and parallel to the direction of incidence of the incoming radar radiation as a radar echo through the outer wall.
  • the hollow area is so large that ray paths of the respective Ra radiate, which are reflected twice and three times on the outer wall and then emerge from the sphere opposite and parallel to the direction of incidence, are permitted and not hindered.
  • the hollow area can be designed as a spherical shell.
  • the radar device receives this radar echo and detects the respective ball via this radar echo, ie information about the ball and preferably its position or distance relative to the radar device is determined.
  • the method according to the invention is based on the knowledge that partially transparent and at least partially hollow spheres are very suitable as radar reflectors.
  • these spheres due to multiple reflections on the inside of their outer wall, a significantly higher radar cross-section can be achieved compared to such hollow or solid spheres, which reflect the entire incident radar radiation and are designed, for example, as metallic spheres.
  • the spherical outer wall of the partially transparent spheres ensures that the radar cross-section of the spheres is independent of the direction of incidence of the radar waves. Due to the partially hollow interior of the corresponding balls, a weight reduction is also achieved.
  • the invention makes use of the fact that the radar cross-section of a partially transparent sphere is mainly responsible for two and three rays reflected inside the sphere. Accordingly, it is not absolutely necessary that the ball is hollow in its entire interior, but only can a section adjoining the outer wall can be designed to be hollow, as long as the beam path is not hindered by double and triple reflected radar beams. Nevertheless, in a preferred embodiment, at least one ball and preferably each of the one or more balls is a hollow ball, the hollow area of which encompasses the entire interior of the at least one ball. This creates a radar reflector with a particularly low weight.
  • the diameter of a respective sphere of the one or more spheres is larger and preferably at least 30 times larger than the largest wavelength in the predetermined frequency range of the Ra darwellen. In this way, particularly high radar cross-sections are achieved for the corresponding sphere.
  • radar waves can be transmitted into the spatial area in different frequency bands.
  • the specified frequency range of the transmitted radar waves comprises frequencies between 1 GHz and 300 GHz.
  • the specified frequency range is preferably in the frequency band between 8 GHz and 12 GHz (so-called X-band) or in the frequency range from 26.5 GHz and 40 GHz (so-called Ka-band) or in the frequency range between 75 GHz to 110 GHz (so-called . W band).
  • each special ball of the one or more balls is a floating inflated gas balloon.
  • the floating of the gas balloon can be achieved with a suitable filling of the balloon with a low density gas.
  • the gas balloon can be tied up, ie attached to an object via a fastening means (for example a leash). Nonetheless, the gas balloon can optionally also be floating freely.
  • balls designed as gas balloons has particular advantages.
  • their size and thus their reflective properties can be varied in a simple manner.
  • large ball diameters can be achieved with gas balloons, which leads to very high backscatter cross-sections.
  • each sphere of the one or more spheres is designed in such a way that its radar cross-section, averaged over the specified frequency range of the radar waves, is at least twice as large as that of a sphere with the same diameter as the respective sphere and with an outer surface , which is fully reflective for radar waves in the given frequency range (e.g. a metallic sphere).
  • the detailed description describes in detail how such balls can be realized.
  • the averaged radar cross-section of the respective sphere is preferably at least five times or possibly also ten times as large as that of a sphere with the same diameter and a fully reflective outer surface.
  • the thickness of the outer wall of a respective ball of the one or more balls is preferably 8 mm or less.
  • the frequency range of the radar waves is in the frequency band between 8 GHz and 12 GHz and the thickness of the outer wall of at least one ball and preferably each ball of the one or more balls is between 4 mm and 8 mm and in particular 6 mm .
  • the frequency range of radar waves in the frequency band between 26.5 GHz and 40 GHz and the thickness of the outer wall of at least one sphere and preferably each sphere of the one or more spheres is between 1.5 mm and 2 mm and in particular 1.7 mm. The inventor was able to determine through calculations that with the two last-mentioned embodiments a particularly high radar cross-section of the respective balls is achieved, in particular when the outer wall of the respective ball is made of rubber.
  • the backscattering properties of the balls differing, which can be achieved by using different materials for the outer wall and / or different thicknesses of the outer wall and / or different diameters of the balls .
  • the multiple spheres are preferably designed in such a way that the radar echoes of the multiple spheres result in a radar cross section which is essentially independent of the frequencies in the predetermined frequency range of the radar waves.
  • the radar cross section of the spheres used in the method according to the invention depends on the frequency of the radar radiation used.
  • the radar device uses the radar echo to detect the frequency-dependent course of the radar cross-section in the specified frequency range of the radar waves, this course in the radar device with one or more frequency-dependent courses of the radar cross-sections from one or more previously known radar reflectors (ie Radarreflek gates with a previously known structural design) in the given frequency range of the radar waves is compared to identify the respective sphere as a réelle known radar reflector, ie to determine whether a respective Ku gel corresponds to a known radar reflector.
  • the method according to the invention can be used in a large number of areas of application, in particular in the automotive sector, in aviation, in shipping, in space travel, in defense technology and in the field of security and disaster control.
  • a large number of application examples are mentioned.
  • at least some of the one or more balls are attached to one or more road traffic infrastructure elements, such as B. on delineator posts on the roadside, and / or on one or more road users in the Jardinbe to be detected rich provided, for example on motor vehicles, motorcycles, bicycles or motorcyclists or cyclists.
  • the balls can also be attached to pedestrians.
  • the radar waves can be transmitted by a radar device which is attached to a road traffic infrastructure element or a road user.
  • At least some of the one or more balls are provided on at least one flying object and / or on at least one floating object in the spatial area to be detected.
  • the flying object can, for. B. be an airplane, a helicopter, a drone, a satellite and the like.
  • the floating object can e.g. B. be a ship, a buoy, a float and the like.
  • the radar waves it is also possible for the radar waves to be emitted by a radar device which is attached to a flying object or a floating object.
  • the radar waves are emitted by a radar device that is attached to an autonomously moving object or to a person.
  • the autonomously moving object can be, for example, an agricultural vehicle (e.g. a tractor), a robot in the industrial sector, a robot in the medical environment or also a robot for private applications.
  • the robot can be a care robot, a lawnmower robot, a vacuum cleaner robot and the like.
  • the person is especially a person who is in a dangerous place Moving terrain.
  • it is also possible that at least a part of the one or more balls is provided on at least one autonomously moving object and / or on at least one person in the spatial area to be detected.
  • the invention relates to a device for detecting a spatial area by means of radar waves.
  • the device contains a radar device which is designed in such a way that, during operation, it emits radar waves in a predetermined frequency range into the spatial area and receives radar echoes from the spatial area, which result from the backscattering of the radar waves from the spatial area, the radar device also being set up for this purpose to process the received radar echoes in order to determine information about the spatial area.
  • the device comprises, as radar reflectors, one or more spheres which are installed in the spatial area, the one or more spheres each comprising a spherical outer wall which is partially transparent and partially reflective for the radar waves of the radar device.
  • a hollow area adjoins the outer wall, which is so large that radar beams from the radar device entering via the outer wall occur inside the respective sphere, which are reflected twice and three times on the outer wall and then emerge opposite and parallel to the direction of incidence of the incoming radar radiation as a radar echo through the outer wall.
  • the radar device is configured in such a way that it detects the respective sphere via this radar echo that is received from it.
  • the device according to the invention is preferably set up to carry out one or more preferred variants of the method according to the invention.
  • the invention relates to the use of one or more balls with a spherical outer wall that is partially transparent and partially reflective for radar waves, and the subsequent hollow area inside the ball as radar reflectors in the method according to the invention or in one or more preferred embodiments of the method according to the invention or in the device according to the invention or in one or more preferred variants of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a radar reflector in the form of a metallic sphere
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a hollow sphere which, in a variant of the method according to the invention, is used as a radar reflector;
  • FIG. 3 is a diagram showing the frequency-dependent course of the radar cross-section of an embodiment of the hollow sphere from FIG. 2;
  • FIG. 4 is a diagram showing the radar cross-section averaged over the frequencies of radar radiation as a function of the diameters of the balls for an embodiment of a metallic ball from FIG. 1 and variants of hollow balls from FIG. 2 with different wall thicknesses;
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of a modified embodiment of the hollow ball from FIG. 2;
  • FIG. and 6 and 7 are schematic sectional views of further embodiments from groups of several hollow spheres.
  • the embodiments of the invention described below are based on the knowledge that balls with an outer wall that is partially transparent for radar waves and adjoined by a sufficiently large hollow area inside the ball are very suitable as radar reflectors. This is due to the fact that these spheres, which are also referred to as hollow spheres in the following, have a high radar cross section.
  • Fig. 1 shows in cross section a known metallic sphere, which is only conditionally suitable for the reflection of radar radiation in comparison to the hollow spheres described below.
  • the metallic sphere is designated in Fig. 1 with the reference character G and has a metallic surface la 'which is fully reflective for incident radar radiation (i.e. essentially all of the incident radar radiation is reflected back).
  • the diameter of the ball is denoted by reference symbol D.
  • Parallel radar beams fall from a schematically indicated radar device 2 (not shown to scale) onto the surface la 'of the metallic sphere G.
  • Exemplary radar echoes RE are shown by dashed arrows from the reflection on the surface la'.
  • the radar beam RS incident vertically downwards at the north pole is shown, which leads to a radar echo RE opposite to the radar beam RS.
  • the RCS value of a metallic sphere with a diameter D which is greater than the wavelength of the incident radar radiation, is proportional small.
  • FIG. 2 An essential finding on which the invention is based is that hollow spheres that are partially transparent to radar radiation reflect much more strongly than metallic spheres of the same size in the direction of the radar device.
  • An embodiment of a corresponding partially transparent hollow sphere is shown in FIG. 2.
  • the hollow sphere is denoted by reference number 1 and is used as a radar reflector for radar radiation.
  • the radar radiation is in turn generated by a radar device 2 (not shown to scale). Due to the large distance between the radar device 2 and the sphere 1, parallel radar beams fall vertically downwards onto the hollow sphere 1.
  • the inside of the ball 1 is completely hollow, ie the inside of the ball forms a cavity 1b. This cavity is surrounded by an outer wall la with the thickness d.
  • the outer wall la is made of a material which partially transmits and partially reflects the incident radar radiation.
  • Two incident radar beams RS and RS 'of the radar radiation are indicated by way of example.
  • the portion of the radar beam RS that enters the interior of the hollow sphere 1 via its outer wall 1 a is reflected twice on the inside of the hollow sphere, as indicated by the beam path corresponding to the dashed arrows P.
  • the portion of the radar beam RS 'that enters the interior of the hollow sphere 1 is reflected three times on the inside thereof, as indicated by the beam path corresponding to the dashed arrows P'.
  • a radar beam RE emerging from the hollow sphere results from the radar beam RS
  • a radar beam RE 'emerging from the hollow sphere results from the radar beam RS'.
  • These radar beams are radar echoes, which are then recorded and evaluated by the radar device 2 in order to detect the corresponding hollow sphere. It should be noted that with each reflection of the radar beams RS and RS 'and when exiting the corresponding Radar echoes RE and RE 'from the hollow sphere due to the partial transparency of the outer wall la losses occur.
  • the RCS value of the hollow ball 1 is significantly greater than the RCS value of a comparable metallic ball, as shown in FIG. This is due to the fact that additional reflections of the radar beams occur in the interior of the sphere on its curved inner surface and are thrown back towards the radar device. The number of internal reflections of the respective radar beams is theoretically unlimited. The main contributions to the radar cross-section, however, come from two- and three-fold reflected beams, as they result from the beams RS and RS 'in Fig. 2.
  • the radar echoes thrown back in the direction of the radar device 2 cut across the outer wall la of the ball 1 along rings, whose diameter is determined by the number of reflections M of the corresponding radar rays on the inside of the outer wall la and the diameter D of the sphere.
  • the overall backscattered field from the hollow sphere 1 results from the superposition of radar beams that differ in the number of reflections.
  • the dominant radar beams with two and three reflections have roughly the same amplitudes, but different optical paths, which are dependent on the frequency of the radar radiation, the diameter D of the sphere and the thickness d of the outer wall. Therefore, the radar cross-section of a hollow sphere shows a strong dependency on the parameters mentioned above.
  • the inventor determined the frequency-dependent radar cross-sections for different materials of outer walls 1 a of the hollow sphere 1 by means of a simulation based on a known, exact analytical calculation.
  • the materials mentioned in Table 1 below namely a rubber made from natural rubber, polypropylene, Teflon and quartz glass, were analyzed.
  • FIG. 3 shows a diagram which shows the result of the inventor's calculations for a hollow ball 1 made from the rubber of Table 1 with a diameter D of 3 m and a wall thickness d of 6 mm.
  • the radar frequencies in the X-band between 8 GHz and 12 GHz are reproduced along the abscissa.
  • the radar cross-section RCS is plotted in square meters along the ordinate, which is independent of direction due to its spherical shape.
  • there is a strong frequency dependence of the RCS value for such a hollow sphere A similar frequency dependency also results for hollow spheres from the other materials mentioned in Table 1 above.
  • the diameter D of the hollow sphere is generally much greater than the wavelength of the incident radar waves.
  • the diameter is preferably 30 times greater than the longest wavelength in the corresponding frequency spectrum of the radiated radar radiation. Depending on the frequency spectrum of the radar radiation used, this results in hollow spheres with diameters from a few centimeters to several meters. Large gas balloons can, for example, have a diameter of 60 m.
  • the inventor shows RCS values in the X band from 8 GHz to 12 GHz for a hollow ball made of rubber in Table 1 with an outer wall thickness of 6 mm as a function of its diameter D.
  • rubber ball always refers to a hollow ball made from the rubber material in Table 1.
  • the sixth column of the table shows the median or mean value (Ds) of the fluctuations in the RCS value around the median value in square meters.
  • the seventh column shows the quotient (Ds) / (s) of the values from the sixth and fifth columns.
  • the weight of the corresponding hollow rubber ball is given in the last column of the table.
  • the mean RCS values (s) are significantly greater than for a comparable metallic ball.
  • the factors C 2 and C 3 depend on the nature of the outer wall of the Hohlku gel and the frequency range of the radar radiation, but not on the diameter of the hollow sphere. Table 3 below shows the values of the factors C 2 and C 3 for hollow rubber balls of different wall thickness d in the X-band. As you can see, the factors are particularly high with a wall thickness of 6 mm, which in turn leads to very high RCS values.
  • Table 3 The diagram in FIG. 4 again illustrates the mean RCS value (Ds) for rubber balls with different wall thicknesses d as a function of the diameter D of the hollow balls. Furthermore, the corresponding RCS value of a metallic ball is plotted as a comparison value.
  • the curve LO in FIG. 4 shows the course of the RCS value for the metallic ball.
  • line L2 to a hollow sphere with a wall thickness of d 4 mm
  • line L3 to a hollow sphere with a wall thickness of d 6 mm
  • the largest RCS values are indeed achieved for a hollow sphere with a wall thickness of 6 mm. Nonetheless, the RCS values are also significantly greater for the other wall thicknesses than for a corresponding metallic sphere.
  • the minimum RCS values according to Table 2 above remain low even with large spheres.
  • the frequencies that correspond to the minimum points are determined by the diameter of the hollow sphere and the nature of the wall of the outer wall of the hollow sphere.
  • several hollow spheres with different diameters and / or wall thicknesses can be provided in the spatial area covered by the radar radiation.
  • the diameter and wall thickness of the hollow spheres can be coordinated in such a way that the minimum and maximum points of the frequency-dependent curves of the RCS values of the individual hollow spheres overlap in such a way that a balanced frequency curve of the radar cross-section resulting from all hollow spheres is achieved.
  • a person skilled in the art can determine suitable diameters and wall thicknesses based on appropriate analytical calculations.
  • Fig. 5 shows a modified embodiment of a hollow sphere which is used in a Vari ante of the method according to the invention for reflecting radar beams.
  • the beam courses shown in FIG. 5 of radar beams transmitted via the radar device 2 correspond to the beam courses in FIG. 2 and are therefore not explained again.
  • the only difference between Fig. 2 and Fig. 5 consists in that in the interior lb of the hollow ball 1, a further ball 3 is provided from metallic material.
  • the diameter of this ball 3 is selected such that the beam path of radar beams with two and also a larger number of reflections on the inside of the outer wall 1 a of the hollow ball 1 is not hindered by the metallic ball 3.
  • the inventor was also able to prove that the mean radar cross-section of the hollow sphere from FIG. 5 is only slightly influenced by the inner metallic sphere 3 as long as the beam path P for twice reflected rays inside the hollow sphere is not hindered. Approximately, the diameter of the inner metallic ball should not exceed 70% of the diameter D of the hollow ball 1.
  • an inflatable gas balloon is used as a hollow sphere for reflecting radar radiation, which gas balloon is filled with an electrically neutral gas which has a lower density than air, so that the balloon can be positioned in a freely floating position.
  • the balloon can be tied up by means of a leash or positioned freely floating without securing.
  • By changing the gas pressure of the balloon its backscattering properties can be changed in a simple manner.
  • a gas balloon that is a few meters in diameter usually has very high RCS values, even at low radar frequencies, such as in the X-band or other bands with even lower frequencies, as long as the diameter of the balloon is greater than approx. 30 wavelengths is the longest wavelength of the radar radiation.
  • Gas balloons can be used in combination with the detection of their radar cross-section via radar beams, for example as weather balloons to measure wind speeds at greater heights.
  • FIG. 6 and FIG. 7 show again in section modified embodiments which can be used in the context of the method according to the invention.
  • a group of three hollow spheres 1 with different diameters is arranged next to one another in the horizontal direction.
  • These hollow spheres are inflated gas balloons which are filled with gas with a lower density than the surrounding air and are held in position by means of appropriate lines 4 or possibly also rods.
  • the radar radiation emitted is indicated by concentric lines in the upper left part of FIG. 6.
  • the hollow spheres of FIG. 6 do not necessarily have to be implemented as gas balloons.
  • the balls can also be non-deformable.
  • the outer wall consists of a non-flexible material.
  • FIG. 7 shows a modification of the embodiment of FIG. 6. This modification differs from FIG. 6 only in that the hollow balls are not arranged horizontally next to one another, but vertically one above the other Poles connected to each other and to the ground. For both embodiments of FIGS. 6 and 7, care must be taken that the arrangement of the balls relative to one another is such that they do not cover one another and remain visible from the position of the radar device.
  • a sufficiently small interior space of a gas balloon can also be used as a “cargo space”.
  • the The size of the room can be up to about 70% of the balloon diameter. In this space, for example, cargo, people or another radar reflector (Winkelreflek gate) can be arranged.
  • the outer wall of the gas balloon not only serves as a radar reflector, but also as a protective radome.
  • a hollow sphere with a fixed spherical shell can also be used, with a usable space optionally also being provided in the middle of the hollow sphere in this case.
  • the hollow sphere can be mounted, for example, on a tip of a pointed carrier.
  • the hollow spheres described above can be used as radar reflectors for backscattering radar radiation in a variety of application areas.
  • an effective, fast and independent of the position of the radar device marking of objects and terrain can be achieved.
  • Corresponding hollow spheres can also serve as strong and individually recognizable radar targets, e.g. as decoy targets.
  • Safety and disaster control as a marker to identify objects (lifeboats and rafts, free-floating containers and the like) in the water, especially in darkness or fog, in these cases preferably hollow spheres in the form of tied, inflatable and high-floating gas balloons be used; for the navigation of rescue personnel, robots and autonomous vehicles, e.g. in dark, smoky rooms; Marking of dangerous areas (e.g. passages in snow, mountain and swamp areas or in mined terrain);
  • - Shipping Marking of the fairway, including coastal and port areas
  • - Road traffic Determining the position of vehicles on the road, eg by marking the edge of the road or marking construction sites using hollow spheres, preferably using fixed hollow spheres (autonomous driving, driving safety);
  • - Radar technology as a calibration body for the calibration of radars of different types (ground, air, space-based) in different frequency bands (e.g. from L to W band);
  • the inventive concept described in the foregoing of using partially transparent hollow spheres as radar reflectors has a number of advantages. Due to the spherical symmetry of the hollow sphere, the radar cross-section is completely independent of the direction of the radar radiation. In contrast to this, plate, angle and Lüneburg reflectors ensure that the radar cross-section is direction-independent only for certain spatial areas.
  • Hollow balls very high RCS values can be achieved, which are significantly higher than for metallic balls and most dielectric balls of the same size.
  • Hollow spheres also have a significantly lower weight than solid spheres. As a result, they can also have very large diameters, so that very high RCS values can be guaranteed.
  • the pronounced frequency dependence of the radar cross-section of partially transparent hollow spheres can be used as an individual feature for recognizing the hollow spheres.
  • individual radar reflectors can be identified by evaluating the frequency-dependent course of the radar cross-section and differentiated from other radar reflectors.
  • Partially transparent hollow spheres can be easily implemented and manufactured. Their radar cross-section can easily be simulated, as an exact solution for this radar cross-section is known.
  • desired frequency-dependent curves of radar cross-sections can be implemented by defining suitable materials and wall thicknesses for the outer wall of the hollow spheres and suitable spherical diameters via simulations.
  • Partly transparent hollow spheres can easily be installed without any special position requirements due to the fact that their radar cross-section is independent of direction.
  • the hollow spheres can be easily adapted to the frequency range of the radar radiation used.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for sensing a spatial region by means of radar waves, in which method a radar apparatus (2) emits radar waves into the spatial region and receives radar echoes (RE) from the spatial region, which radar echoes result from the backscattering of the radar waves from the spatial region. The radar apparatus (2) processes the received radar echoes (RE) in order to determine information about the spatial region. In the spatial region, one or more spheres (1) are installed as radar reflectors, which spheres each comprise a spherical outer wall (1a), which is partially transparent and partially reflective for the radar waves of the radar apparatus (2). In the interior of each sphere (1), a hollow region (1b) adjoins the outer wall (1a), which hollow region is sized such that radar beams (P, P') of radar radiation (RS, RS') of the radar apparatus (2), which radar radiation enters via the outer wall (1a), occur in the interior of the sphere (1), which radar beams are reflected two times and three times, respectively, on the outer wall (1a) and subsequently exit via the outer wall (1a) as a radar echo (RE, RE') oppositely to and parallel to the direction of incidence of the entering radar radiation (RS, RS'), the radar apparatus (2) detecting the sphere (1) by means of the radar echo (RE, RE').

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung eines Raumbereichs mittels Radarwellen Method and device for the detection of a spatial area by means of radar waves
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung eines Raumbereichs mittels Radarwellen. The invention relates to a method and a device for detecting a spatial area by means of radar waves.
Radarwellen ermöglichen die Erkennung und Ortung von Objekten auf der Basis elektromagnetischer Wellen im Kurz- und Mikrowellenbereich. Die Ortung mittels Radarwellen funktioniert auch dann, wenn das Medium zwischen dem Radarsender und dem Radarziel undurchlässig für sichtbares Licht ist (z. B. aufgrund von Nebel, Wolken, Rauch, Dunkelheit und dergleichen). Die Radartechnik wird ständig durch technische Fortschritte in der Entwicklung von Radarsensoren und der Antennen technik sowie durch neue computergestützte Signalverarbeitungsverfahren verbes sert. Es entstehen dabei neue Anwendungen für Radare, insbesondere im Bereich Verkehr (z. B. autonome und assistierte Fortbewegung) und im Bereich Sicherheit (z. B. Erkennung von Gefahrensituationen). Die Erfassung eines Raumbereichs mittels Radarstrahlung setzt voraus, dass die Ra darwellen aus dem Raumbereich mit ausreichender Signalstärke rückreflektiert wer den. Dies kann mit speziellen Radarreflektoren erreicht werden, die einen hohen Ra darquerschnitt aufweisen. Der Radarquerschnitt ist dabei eine an sich bekannte Grö ße und spiegelt die Stärke eines Radarziels wider. Radar waves enable the detection and location of objects on the basis of electromagnetic waves in the short and microwave range. Location using radar waves also works when the medium between the radar transmitter and the radar target is impermeable to visible light (e.g. due to fog, clouds, smoke, darkness and the like). Radar technology is constantly being improved by technical advances in the development of radar sensors and antenna technology as well as by new computer-aided signal processing methods. New applications for radars are emerging, especially in the area of traffic (e.g. autonomous and assisted locomotion) and in the area of safety (e.g. detection of dangerous situations). The detection of a spatial area by means of radar radiation requires that the radar waves from the spatial area are reflected back with sufficient signal strength. This can be achieved with special radar reflectors that have a high Ra darcross section. The radar cross-section is a known quantity and reflects the strength of a radar target.
Als Radarreflektoren kommen häufig Retroreflektoren zum Einsatz, welche die ein fallenden Radarwellen weitgehend unabhängig von der Einfallsrichtung sowie der Ausrichtung des Reflektors größtenteils in die Richtung reflektieren, aus der sie ge kommen sind. Solche Retroreflektoren sind beispielsweise als Winkelreflektoren aus zwei bzw. drei senkrecht aufeinander stehenden Platten ausgebildet. Ebenso kommen als Retroreflektoren sog. Lüneburg-Linsen zum Einsatz. Es handelt sich hierbei um kugelförmige Linsen mit nach innen zunehmendem Brechungsindex, was durch die lektrisches Material mit ortsabhängiger Dielektrizitätskonstante erreicht wird. Lüne burg-Linsen zeichnen sich dadurch aus, dass parallel einfallende Radarstrahlen in einem Reflexionspunkt fokussiert werden und entgegengesetzt zu ihrer Einfallsrich tung zurückgeworfen werden. Lüneburg-Linsen sind durch die Variation ihrer Die lektrizitätskonstanten jedoch schwer zu fertigen. Ferner benötigen Lüneburg-Linsen eine Metallisierung am Reflexionspunkt (sonst keine Reflexion), was ihren Abde ckungsraum signifikant begrenzt. Retroreflectors are often used as radar reflectors, which largely reflect the incoming radar waves, largely regardless of the direction of incidence and the orientation of the reflector, in the direction from which they came. Such retroreflectors are designed, for example, as corner reflectors made of two or three plates that are perpendicular to one another. So-called Lüneburg lenses are also used as retroreflectors. These are spherical lenses with an inwardly increasing refractive index, which is achieved by the dielectric material with a location-dependent dielectric constant. Lüne burg lenses are characterized by the fact that radar beams incident in parallel are focused in a reflection point and reflected in the opposite direction to their direction of incidence. Lüneburg lenses are difficult to manufacture due to the variation in their dielectric constants. Furthermore, Lüneburg lenses require metallization at the point of reflection (otherwise no reflection), which significantly limits their coverage area.
Die Druckschrift DE 199 43 396 B3 beschreibt ein Verfahren zum Schützen von beweglichen Objekten mittels eines entfaltbaren Täuschkörpers, wobei der zusam mengefaltete Täuschkörper von dem zu schützenden Objekt verschossen und wäh rend des Schusses mittels Gasen entfaltet wird. Der Täuschkörper umfasst als radar- reflektierende Objekte Winkelreflektoren. The document DE 199 43 396 B3 describes a method for protecting moving objects by means of a deployable decoy, the folded decoys being fired by the object to be protected and deployed during the shot using gases. The decoy comprises corner reflectors as radar-reflecting objects.
In dem Dokument DE 20 2006 002 001 Ul ist ein automatischer Seenot- Rettungsballon mit einem internen Radarreflektor zur Markierung für den Seenotfall von Personen, Gegenständen und Rettungsinseln offenbart. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung ei nes Raumbereichs mittels Radarwellen zu schaffen, in denen einfach aufgebaute Ra darreflektoren mit hohem Radarquerschnitt zum Einsatz kommen. The document DE 20 2006 002 001 U1 discloses an automatic emergency rescue balloon with an internal radar reflector for marking people, objects and life rafts in the event of an emergency at sea. The object of the invention is to provide a method and a device for detecting a spatial area by means of radar waves, in which simply structured radar reflectors with a high radar cross section are used.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. die Vorrich tung gemäß Patentanspruch 14 bzw. die Verwendung gemäß Patentanspruch 16 ge löst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. This object is achieved by the method according to claim 1 or the device according to claim 14 or the use according to claim 16 ge. Developments of the invention are defined in the dependent claims.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Raumbereich mittels Ra darwellen erfasst, indem eine Radareinrichtung Radarwellen in einem vorgegebenen Frequenzbereich in den Raumbereich aussendet und aus dem Raumbereich Radar echos empfängt, welche aus der Rückstreuung der Radarwellen aus dem Raumbe reich resultieren. Die Radareinrichtung verarbeitet die empfangenen Radarechos, um Informationen über den Raumbereich zu ermitteln. Entsprechende Verarbeitungsver fahren für Radarechos sind an sich bekannt und werden nicht weiter im Detail erläu tert. Insbesondere können über die empfangenen Radarechos Objekte im Raumbe reich detektiert werden. Dabei werden Informationen zur Position dieser Objekte ermittelt, insbesondere die Richtung, in der sich das Objekt ausgehend von der Rada reinrichtung befindet, und/oder die Entfernung des Objekts von der Radareinrich tung. Die Entfernung wird in der Regel über eine Laufzeitmessung der Radarwellen bestimmt. Within the scope of the method according to the invention, a spatial area is detected by means of Ra darwellen, in that a radar device sends out radar waves in a predetermined frequency range into the spatial area and receives radar echoes from the spatial area, which result from the backscattering of the radar waves from the spatial area. The radar device processes the received radar echoes in order to determine information about the spatial area. Corresponding processing methods for radar echoes are known per se and will not be further explained in detail. In particular, objects in the spatial area can be detected using the received radar echoes. Information on the position of these objects is determined, in particular the direction in which the object is located starting from the radar device, and / or the distance of the object from the radar device. The distance is usually determined by measuring the transit time of the radar waves.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in dem zu erfas senden Raumbereich als Radarreflektoren eine oder mehrere Kugeln installiert sind, welche jeweils eine kugelförmige Außenwand umfassen, die für die Radarwellen der Radareinrichtung teilweise transparent und teilweise reflektierend ist. Mit anderen Worten ist die Außenwand derart ausgestaltet, dass beim Auftreffen von darauf fal lender Radarstrahlung ein Teil der Radarstrahlung durchgelassen wird und ein Teil der Radarstrahlung reflektiert wird. Der Begriff der Installation der Kugeln ist derart zu verstehen, dass die Kugeln dediziert durch Menschen zum Zwecke der Reflexion von Radarstrahlung im Raumbereich eingebracht sind. Im Inneren einer jeweiligen Kugel (d.h. jeder Kugel) schließt sich an die Außenwand ein hohler Bereich an, welcher derart groß ist, dass Radarstrahlen von über die Au ßenwand eintretender Radarstrahlung der Radareinrichtung im Inneren der jeweili gen Kugel auftreten, die jeweils zweimal und jeweils dreimal an der Außenwand reflektiert werden und anschließend entgegengesetzt und parallel zur Einfallsrichtung der eintretenden Radarstrahlung als Radarecho über die Außenwand austreten. Mit anderen Worten ist der hohle Bereich derart groß, dass Strahlengänge jeweiliger Ra darstrahlen, die zweimal und dreimal an der Außenwand reflektiert werden und an schließend entgegengesetzt und parallel zur Einfallsrichtung aus der Kugel austreten, zugelassen und nicht behindert werden. Beispielsweise kann der hohle Bereich als Kugelschale ausgestaltet sein. Die Radareinrichtung empfängt dieses Radarecho und detektiert über dieses Radarecho die jeweilige Kugel, d.h. es werden Informationen zu der Kugel und vorzugsweise ihre Position bzw. Entfernung relativ zu der Radar einrichtung ermittelt. The method according to the invention is characterized in that one or more spheres are installed as radar reflectors in the spatial area to be captured, each of which comprises a spherical outer wall that is partially transparent and partially reflective for the radar waves of the radar device. In other words, the outer wall is designed in such a way that when it is hit by radar radiation, part of the radar radiation is transmitted and part of the radar radiation is reflected. The concept of the installation of the spheres is to be understood in such a way that the spheres are dedicated by people for the purpose of reflecting radar radiation in the spatial area. Inside a respective sphere (ie each sphere), the outer wall is followed by a hollow area which is so large that radar beams from radar radiation from the radar device entering via the outer wall occur inside the respective sphere, twice and three times each are reflected on the outer wall and then exit opposite and parallel to the direction of incidence of the incoming radar radiation as a radar echo through the outer wall. In other words, the hollow area is so large that ray paths of the respective Ra radiate, which are reflected twice and three times on the outer wall and then emerge from the sphere opposite and parallel to the direction of incidence, are permitted and not hindered. For example, the hollow area can be designed as a spherical shell. The radar device receives this radar echo and detects the respective ball via this radar echo, ie information about the ball and preferably its position or distance relative to the radar device is determined.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass sich teiltransparen te und zumindest teilweise hohle Kugeln sehr gut als Radarreflektoren eignen. Insbe sondere kann mit diesen Kugeln aufgrund von Mehrfachreflexionen an der Innensei te ihrer Außenwand ein deutlich höherer Radarquerschnitt im Vergleich zu solchen Hohl- oder Vollkugeln erreicht werden, welche die gesamte einfallende Radarstrah lung reflektieren und beispielsweise als metallische Kugeln ausgestaltet sind. Dar über hinaus wird durch die kugelförmige Außenwand der teiltransparenten Kugeln gewährleistet, dass der Radarquerschnitt der Kugeln unabhängig von der Einfalls richtung der Radarwellen ist. Durch den teilweise hohlen Innenraum der entspre chenden Kugeln wird ferner eine Gewichtsreduktion erreicht. The method according to the invention is based on the knowledge that partially transparent and at least partially hollow spheres are very suitable as radar reflectors. In particular, with these spheres, due to multiple reflections on the inside of their outer wall, a significantly higher radar cross-section can be achieved compared to such hollow or solid spheres, which reflect the entire incident radar radiation and are designed, for example, as metallic spheres. In addition, the spherical outer wall of the partially transparent spheres ensures that the radar cross-section of the spheres is independent of the direction of incidence of the radar waves. Due to the partially hollow interior of the corresponding balls, a weight reduction is also achieved.
Der Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, dass für den Radarquerschnitt einer teiltransparenten Kugel hauptsächlich zweimal und dreimal, im Inneren der Kugel reflektierte Strahlen verantwortlich sind. Demzufolge ist es nicht zwangsläufig erfor derlich, dass die Kugel in ihrem gesamten Inneren hohl ist, sondern es kann auch nur ein sich an die Außenwand anschließender Abschnitt hohl ausgestaltet sein, solange der Strahlengang von zweifach und dreifach reflektierten Radarstrahlen nicht behin dert wird. Nichtsdestotrotz ist in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest eine Kugel und vorzugsweise jede der einen oder mehreren Kugeln eine Hohlkugel, deren hohler Bereich das gesamte Innere der zumindest einen Kugel umfasst. Hierdurch wird ein Radarreflektor mit besonders geringem Gewicht geschaffen. The invention makes use of the fact that the radar cross-section of a partially transparent sphere is mainly responsible for two and three rays reflected inside the sphere. Accordingly, it is not absolutely necessary that the ball is hollow in its entire interior, but only can a section adjoining the outer wall can be designed to be hollow, as long as the beam path is not hindered by double and triple reflected radar beams. Nevertheless, in a preferred embodiment, at least one ball and preferably each of the one or more balls is a hollow ball, the hollow area of which encompasses the entire interior of the at least one ball. This creates a radar reflector with a particularly low weight.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser einer jeweili gen Kugel der einen oder mehreren Kugeln größer und vorzugsweise wenigstens 30- mal größer als die größte Wellenlänge im vorgegebenen Frequenzbereich der Ra darwellen. Auf diese Weise werden besonders hohe Radarquerschnitte für die ent sprechende Kugel erreicht. In a particularly preferred embodiment, the diameter of a respective sphere of the one or more spheres is larger and preferably at least 30 times larger than the largest wavelength in the predetermined frequency range of the Ra darwellen. In this way, particularly high radar cross-sections are achieved for the corresponding sphere.
Je nach Ausführungsform können Radarwellen in verschiedenen Frequenzbändern in den Raumbereich ausgesendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform um fasst der vorgegebene Frequenzbereich der ausgesendeten Radarwellen Frequenzen zwischen 1 GHz und 300 GHz. Vorzugsweise liegt der vorgegebene Frequenzbereich im Frequenzband zwischen 8 GHz und 12 GHz (sog. X-Band) oder im Frequenzbe reich von 26,5 GHz und 40 GHz (sog. Ka-Band) oder im Frequenzbereich zwischen 75 GHz bis 110 GHz (sog. W-Band). Depending on the embodiment, radar waves can be transmitted into the spatial area in different frequency bands. In a preferred embodiment, the specified frequency range of the transmitted radar waves comprises frequencies between 1 GHz and 300 GHz. The specified frequency range is preferably in the frequency band between 8 GHz and 12 GHz (so-called X-band) or in the frequency range from 26.5 GHz and 40 GHz (so-called Ka-band) or in the frequency range between 75 GHz to 110 GHz (so-called . W band).
Je nach Ausgestaltung können als Außenwand einer jeweiligen Kugel der einen oder mehreren Kugeln verschiedene Materialien verwendet werden. Vorzugsweise besteht die Außenwand einer jeweiligen Kugel aus Gummi oder Polypropylen oder Teflon oder Quarzglas, wobei gegebenenfalls unterschiedliche Materialien für verschiedene Kugeln genutzt werden können. Ferner können auch andere geeignete Materialien für die Kugeln verwendet werden. Unter dem obigen Begriff "Gummi" sind dabei form feste, elastisch verformbare Kunststoffe zu verstehen (sog. Elastomere), sofern sie teiltransparent für Radarwellen sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine Kugel und insbe sondere jede Kugel der einen oder mehreren Kugel ein schwebender aufgeblasener Gasballon. Das Schweben des Gasballons kann mit einer geeigneten Befüllung des Ballons mit einem Gas geringer Dichte erreicht werden. Der Gasballon kann dabei gefesselt sein, d.h. an einem Objekt über ein Befestigungsmittel (z.B. eine Leine) angebracht sein. Nichtsdestotrotz kann der Gasballon gegebenenfalls auch frei schwebend sein. Depending on the configuration, different materials can be used as the outer wall of a respective ball of the one or more balls. The outer wall of a respective sphere is preferably made of rubber or polypropylene or Teflon or quartz glass, it being possible, if necessary, to use different materials for different spheres. Furthermore, other suitable materials can also be used for the balls. The above term "rubber" is to be understood as meaning rigid, elastically deformable plastics (so-called elastomers), provided that they are partially transparent for radar waves. In a further preferred embodiment, at least one ball and in particular each special ball of the one or more balls is a floating inflated gas balloon. The floating of the gas balloon can be achieved with a suitable filling of the balloon with a low density gas. The gas balloon can be tied up, ie attached to an object via a fastening means (for example a leash). Nonetheless, the gas balloon can optionally also be floating freely.
Die Verwendung von als Gasballons ausgestalteten Kugeln hat besondere Vorteile. Insbesondere können durch Veränderung des Gasdrucks im Inneren der Kugeln auf einfache Weise deren Größe und damit deren Reflexionseigenschaften variiert wer den. Darüber hinaus können mit Gasballons hohe Kugeldurchmesser erreicht werden, was zu sehr hohen Rückstreuquerschnitten führt. The use of balls designed as gas balloons has particular advantages. In particular, by changing the gas pressure inside the balls, their size and thus their reflective properties can be varied in a simple manner. In addition, large ball diameters can be achieved with gas balloons, which leads to very high backscatter cross-sections.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine jeweilige Kugel der einen oder mehreren Kugeln derart ausgestaltet, dass ihr über den vorgegebenen Frequenz bereich der Radarwellen gemittelter Radarquerschnitt zumindest doppelt so groß ist wie derjenige einer Kugel mit dem gleichen Durchmesser wie die jeweilige Kugel und mit einer äußeren Oberfläche, die für Radarwellen im vorgegebenen Frequenz bereich vollreflektierend ist (z.B. eine metallische Kugel). In der detaillierten Be schreibung wird ausführlich beschrieben, wie solche Kugeln realisiert werden kön nen. Vorzugsweise ist der gemittelte Radarquerschnitt der jeweiligen Kugel zumin dest fünfmal oder gegebenenfalls auch zehnmal so groß wie derjenige einer Kugel mit gleichem Durchmesser und vollreflektierender äußeren Oberfläche. In a further preferred embodiment, each sphere of the one or more spheres is designed in such a way that its radar cross-section, averaged over the specified frequency range of the radar waves, is at least twice as large as that of a sphere with the same diameter as the respective sphere and with an outer surface , which is fully reflective for radar waves in the given frequency range (e.g. a metallic sphere). The detailed description describes in detail how such balls can be realized. The averaged radar cross-section of the respective sphere is preferably at least five times or possibly also ten times as large as that of a sphere with the same diameter and a fully reflective outer surface.
Vorzugsweise ist die Dicke der Außenwand einer jeweiligen Kugel der einen oder mehreren Kugeln 8 mm oder kleiner. In einer Variante des erfindungsgemäßen Ver fahrens liegt der Frequenzbereich der Radarwellen im Frequenzband zwischen 8 GHz und 12 GHz und die Dicke der Außenwand zumindest einer Kugel und vor zugsweise jeder Kugel der einen oder mehreren Kugeln liegt zwischen 4 mm und 8 mm und insbesondere bei 6 mm. In einer anderen Ausgestaltung liegt der Frequenz- bereich der Radarwellen im Frequenzband zwischen 26,5 GHz und 40 GHz und die Dicke der Außenwand zumindest einer Kugel und vorzugsweise jeder Kugel der ei nen oder mehreren Kugeln liegt zwischen 1,5 mm und 2 mm und insbesondere bei 1,7 mm. Der Erfinder konnte durch Berechnungen ermitteln, dass mit den beiden zuletzt genannten Ausführungsformen ein besonders hoher Radarquerschnitt der je weiligen Kugeln erreicht wird, und zwar insbesondere, wenn die Außenwand der jeweiligen Kugel aus Gummi gebildet ist. The thickness of the outer wall of a respective ball of the one or more balls is preferably 8 mm or less. In a variant of the method according to the invention, the frequency range of the radar waves is in the frequency band between 8 GHz and 12 GHz and the thickness of the outer wall of at least one ball and preferably each ball of the one or more balls is between 4 mm and 8 mm and in particular 6 mm . In another embodiment, the frequency range of radar waves in the frequency band between 26.5 GHz and 40 GHz and the thickness of the outer wall of at least one sphere and preferably each sphere of the one or more spheres is between 1.5 mm and 2 mm and in particular 1.7 mm. The inventor was able to determine through calculations that with the two last-mentioned embodiments a particularly high radar cross-section of the respective balls is achieved, in particular when the outer wall of the respective ball is made of rubber.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind im Raumbereich mehrere der oben beschriebenen Kugeln installiert, wobei sich die Rückstreueigenschaften der Kugeln unterscheiden, was durch die Verwendung von unterschiedlichen Materialien für die Außenwand und/oder unterschiedlichen Dicken der Außenwand und/oder unterschiedlichen Durchmessern der Kugeln erreicht werden kann. Vorzugsweise sind die mehreren Kugeln derart ausgestaltet, dass aus den Radarechos der mehreren Kugeln ein Radarquerschnitt resultiert, der im Wesentlichen unabhängig von den Frequenzen im vorgegebenen Frequenzbereich der Radarwellen ist. In a further preferred embodiment, several of the balls described above are installed in the spatial area, the backscattering properties of the balls differing, which can be achieved by using different materials for the outer wall and / or different thicknesses of the outer wall and / or different diameters of the balls . The multiple spheres are preferably designed in such a way that the radar echoes of the multiple spheres result in a radar cross section which is essentially independent of the frequencies in the predetermined frequency range of the radar waves.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung macht man sich die Erkenntnis zunutze, dass der Radarquerschnitt der im erfmdungsgemäßen Verfahren verwende ten Kugeln von der Frequenz der verwendeten Radarstrahlung abhängt. Dabei wird mittels der Radareinrichtung im Rahmen der Detektion der jeweiligen Kugeln über das Radarecho der frequenzabhängige Verlauf des Radarquerschnitts im vorgegebe nen Frequenzbereich der Radarwellen erfasst, wobei dieser Verlauf in der Radarein richtung mit einem oder mehreren frequenzabhängigen Verläufen der Radarquer schnitte von einem oder mehreren vorbekannten Radarreflektoren (d.h. Radarreflek toren mit jeweils vorbekanntem konstruktivem Aufbau) im vorgegebenen Frequenz bereich der Radarwellen verglichen wird, um die jeweilige Kugel als einen vorbe kannten Radarreflektor zu identifizieren, d.h. um festzustellen, ob eine jeweilige Ku gel einem vorbekannten Radarreflektor entspricht. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten, insbesondere im Automobilbereich, in der Luftfahrt, in der Schifffahrt, in der Raum fahrt, in der Wehrtechnik sowie im Bereich Sicherheit und Katastrophenschutz, zum Einsatz kommen. In der detaillierten Beschreibung wird eine Vielzahl von Anwen dungsbeispielen genannt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zu mindest ein Teil der einen oder mehreren Kugeln an einem oder mehreren Straßen- verkehrs-Infrastrukturelementen, wie z. B. an Leitpfosten am Straßenrand, und/oder an einem oder mehreren Straßenverkehrsteilnehmem im zu erfassenden Raumbe reich vorgesehen, zum Beispiel an Kraftfahrzeugen, Motorrädern, Fahrrädern oder auch an Motorradfahrern bzw. Fahrradfahrern. Ebenso können die Kugeln an Fuß gängern angebracht sein. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Ra darwellen von einer Radareinrichtung ausgesendet werden, die an einem Straßenver- kehrs-Infrastrukturelement oder einem Straßenverkehrsteilnehmer angebracht ist. In a further embodiment of the invention, use is made of the knowledge that the radar cross section of the spheres used in the method according to the invention depends on the frequency of the radar radiation used. The radar device uses the radar echo to detect the frequency-dependent course of the radar cross-section in the specified frequency range of the radar waves, this course in the radar device with one or more frequency-dependent courses of the radar cross-sections from one or more previously known radar reflectors (ie Radarreflek gates with a previously known structural design) in the given frequency range of the radar waves is compared to identify the respective sphere as a vorbe known radar reflector, ie to determine whether a respective Ku gel corresponds to a known radar reflector. The method according to the invention can be used in a large number of areas of application, in particular in the automotive sector, in aviation, in shipping, in space travel, in defense technology and in the field of security and disaster control. In the detailed description, a large number of application examples are mentioned. In a particularly preferred embodiment, at least some of the one or more balls are attached to one or more road traffic infrastructure elements, such as B. on delineator posts on the roadside, and / or on one or more road users in the Raumbe to be detected rich provided, for example on motor vehicles, motorcycles, bicycles or motorcyclists or cyclists. The balls can also be attached to pedestrians. As an alternative or in addition, it is also possible for the radar waves to be transmitted by a radar device which is attached to a road traffic infrastructure element or a road user.
In einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest ein Teil der einen oder mehreren Ku geln an zumindest einem Flugobjekt und/oder an zumindest einem schwimmenden Objekt im zu erfassenden Raumbereich vorgesehen. Das Flugobjekt kann z. B. ein Flugzeug, ein Helikopter, eine Drohne, ein Satellit und dergleichen sein. Das schwimmende Objekt kann z. B. ein Schiff, eine Boje, ein Schwimmer und derglei chen sein. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Radarwellen von einer Radareinrichtung ausgesendet werden, die an einem Flugobjekt oder einem schwimmenden Objekt angebracht ist. In a further embodiment, at least some of the one or more balls are provided on at least one flying object and / or on at least one floating object in the spatial area to be detected. The flying object can, for. B. be an airplane, a helicopter, a drone, a satellite and the like. The floating object can e.g. B. be a ship, a buoy, a float and the like. As an alternative or in addition, it is also possible for the radar waves to be emitted by a radar device which is attached to a flying object or a floating object.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Radarwellen von einer Radareinrich tung ausgesendet werden, die an einem sich autonom bewegenden Objekt oder an einem Menschen angebracht ist. Das sich autonom bewegende Objekt kann bei spielsweise ein landwirtschaftliches Fahrzeug (z. B. ein Traktor), ein Roboter im industriellen Bereich, ein Roboter im medizinischen Umfeld oder auch ein Roboter für private Anwendungen sein. Beispielsweise kann der Roboter ein Pflegeroboter, ein Rasenmähroboter, ein Staubsaugerroboter und dergleichen sein. Bei dem Men schen handelt es sich insbesondere um eine Person, die sich in einem gefährlichen Gelände bewegt. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass zumindest ein Teil der einen oder mehreren Kugeln an zumindest einem sich autonom bewegenden Objekt und/oder an zumindest einem Menschen im zu erfassenden Raumbereich vorgesehen ist. In a further embodiment, the radar waves are emitted by a radar device that is attached to an autonomously moving object or to a person. The autonomously moving object can be, for example, an agricultural vehicle (e.g. a tractor), a robot in the industrial sector, a robot in the medical environment or also a robot for private applications. For example, the robot can be a care robot, a lawnmower robot, a vacuum cleaner robot and the like. The person is especially a person who is in a dangerous place Moving terrain. Alternatively or additionally, it is also possible that at least a part of the one or more balls is provided on at least one autonomously moving object and / or on at least one person in the spatial area to be detected.
Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erfassung eines Raumbereichs mittels Radarwellen. Die Vorrichtung enthält eine Radarreinrichtung, welche derart ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb Radarwellen in einem vorgegebenen Frequenzbereich in den Raumbereich aussendet und aus dem Raumbereich Radarechos empfängt, welche aus der Rückstreuung der Radarwellen aus dem Raumbereich resultieren, wobei die Radareinrichtung ferner dazu eingerich tet ist, die empfangenen Radarechos zu verarbeiten, um Informationen über den Raumbereich zu ermitteln. In addition to the method described above, the invention relates to a device for detecting a spatial area by means of radar waves. The device contains a radar device which is designed in such a way that, during operation, it emits radar waves in a predetermined frequency range into the spatial area and receives radar echoes from the spatial area, which result from the backscattering of the radar waves from the spatial area, the radar device also being set up for this purpose to process the received radar echoes in order to determine information about the spatial area.
Die erfmdungsgemäße Vorrichtung umfasst als Radarreflektoren eine oder mehrere Kugeln, welche in dem Raumbereich installiert sind, wobei die eine oder mehreren Kugeln jeweils eine kugelförmige Außenwand umfassen, die für die Radarwellen der Radareinrichtung teilweise transparent und teilweise reflektierend ist. Im Inneren einer jeweiligen Kugel schließt sich an die Außenwand ein hohler Bereich an, der derart groß ist, dass Radarstrahlen von über die Außenwand eintretender Radarstrah lung der Radareinrichtung im Inneren der jeweiligen Kugel auftreten, die jeweils zweimal und jeweils dreimal an der Außenwand reflektiert werden und anschließend entgegengesetzt und parallel zur Einfallsrichtung der eintretenden Radarstrahlung als Radarecho über die Außenwand austreten. Die Radareinrichtung ist derart ausgestal tet, dass sie über dieses Radarecho, das von ihr empfangen wird, die jeweilige Kugel detektiert. The device according to the invention comprises, as radar reflectors, one or more spheres which are installed in the spatial area, the one or more spheres each comprising a spherical outer wall which is partially transparent and partially reflective for the radar waves of the radar device. Inside each sphere, a hollow area adjoins the outer wall, which is so large that radar beams from the radar device entering via the outer wall occur inside the respective sphere, which are reflected twice and three times on the outer wall and then emerge opposite and parallel to the direction of incidence of the incoming radar radiation as a radar echo through the outer wall. The radar device is configured in such a way that it detects the respective sphere via this radar echo that is received from it.
Die erfmdungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung einer oder mehrerer bevorzugter Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung von einer oder mehreren Ku geln mit kugelförmiger Außenwand, die für Radarwellen teilweise transparent und teilweise reflektierend ist, und daran anschließendem hohlen Bereich im Inneren der Kugel als Radarreflektoren in dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. in einer oder mehreren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens oder in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. in einer oder mehreren bevorzugten Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung. The device according to the invention is preferably set up to carry out one or more preferred variants of the method according to the invention. In addition, the invention relates to the use of one or more balls with a spherical outer wall that is partially transparent and partially reflective for radar waves, and the subsequent hollow area inside the ball as radar reflectors in the method according to the invention or in one or more preferred embodiments of the method according to the invention or in the device according to the invention or in one or more preferred variants of the device according to the invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. An exemplary embodiment of the invention is described in detail below with reference to the accompanying figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Radarreflektors in der Form einer metallischen Kugel; 1 shows a schematic sectional view of a radar reflector in the form of a metallic sphere;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Hohlkugel, die in einer Varian- te des erfindungsgemäßen Verfahrens als Radarreflektor verwendet wird; 2 shows a schematic sectional view of a hollow sphere which, in a variant of the method according to the invention, is used as a radar reflector;
Fig. 3 ein Diagramm, das den frequenzabhängigen Verlauf des Radarquer schnitts einer Ausgestaltung der Hohlkugel aus Fig. 2 wiedergibt; 3 is a diagram showing the frequency-dependent course of the radar cross-section of an embodiment of the hollow sphere from FIG. 2;
Fig. 4 ein Diagramm, das für eine Ausgestaltung einer metallischen Kugel aus Fig. 1 und Varianten von Hohlkugeln aus Fig. 2 mit unterschiedli chen Wanddicken den über die Frequenzen von eingestrahlter Radar strahlung gemittelten Radarquerschnitt in Abhängigkeit von den Durchmessern der Kugeln darstellt; 4 is a diagram showing the radar cross-section averaged over the frequencies of radar radiation as a function of the diameters of the balls for an embodiment of a metallic ball from FIG. 1 and variants of hollow balls from FIG. 2 with different wall thicknesses;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungs form der Hohlkugel aus Fig. 2; und Fig. 6 und Fig. 7 schematische Schnittansichten weiterer Ausführungsformen aus Gruppen von mehreren Hohlkugeln. FIG. 5 is a schematic sectional view of a modified embodiment of the hollow ball from FIG. 2; FIG. and 6 and 7 are schematic sectional views of further embodiments from groups of several hollow spheres.
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beruhen auf der Erkenntnis, dass sich Kugeln mit für Radarwellen teiltransparenter Außenwand, an die sich ein ausreichend großer hohler Bereich im Inneren der Kugel anschließt, sehr gut als Radarreflektoren eignen. Dies liegt daran, dass diese Kugeln, die im Folgen den auch als Hohlkugeln bezeichnet werden, einen hohen Radarquerschnitt aufwei sen. Der Radarquerschnitt wird im Folgenden auch als RCS (RCS= Radar Cross Sec- tion) bezeichnet und ist eine an sich bekannte Größe. The embodiments of the invention described below are based on the knowledge that balls with an outer wall that is partially transparent for radar waves and adjoined by a sufficiently large hollow area inside the ball are very suitable as radar reflectors. This is due to the fact that these spheres, which are also referred to as hollow spheres in the following, have a high radar cross section. The radar cross section is also referred to below as RCS (RCS = Radar Cross Section) and is a variable known per se.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine an sich bekannte metallische Kugel, die sich im Ver gleich zu den weiter unten beschriebenen Hohlkugeln nur bedingt zur Reflexion von Radarstrahlung eignet. Die metallische Kugel ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen G bezeichnet und hat eine metallische Oberfläche la', die vollreflektierend für einfal lende Radarstrahlung ist (d.h. im Wesentlichen die gesamte einfallende Radarstrah lung wird zurückgeworfen). Der Durchmesser der Kugel ist mit Bezugszeichen D bezeichnet. Parallele Radarstrahlen fallen von einer schematisch angedeuteten Rada reinrichtung 2 (nicht maßstabsgetreu dargestellt) auf die Oberfläche la' der metalli schen Kugel G. Beispielhaft sind aus der Reflexion an der Oberfläche la' hervorgeru fene Radarechos RE durch gestrichelte Pfeile wiedergegeben. Ferner ist der vertikal nach unten am Nordpol einfallende Radarstrahl RS dargestellt, der zu einem Radar echo RE entgegengesetzt zu dem Radarstrahl RS führt. Fig. 1 shows in cross section a known metallic sphere, which is only conditionally suitable for the reflection of radar radiation in comparison to the hollow spheres described below. The metallic sphere is designated in Fig. 1 with the reference character G and has a metallic surface la 'which is fully reflective for incident radar radiation (i.e. essentially all of the incident radar radiation is reflected back). The diameter of the ball is denoted by reference symbol D. Parallel radar beams fall from a schematically indicated radar device 2 (not shown to scale) onto the surface la 'of the metallic sphere G. Exemplary radar echoes RE are shown by dashed arrows from the reflection on the surface la'. Furthermore, the radar beam RS incident vertically downwards at the north pole is shown, which leads to a radar echo RE opposite to the radar beam RS.
Wie man erkennt, wird nur bei der Reflexion des Radarstrahls am Nordpol ein Ra darecho entgegengesetzt zur Einfallsrichtung generiert. Beiträge von anderen Punk ten auf der Oberfläche la' der metallischen Kugel G werden zur Seite weg reflektiert. Demzufolge ist der RCS-Wert einer metallischen Kugel mit dem Durchmesser D, der größer als die Wellenlänge der einfallenden Radarstrahlung ist, verhältnismäßig klein. In an sich bekannter Weise kann der RCS-Wert s in Abhängigkeit von dem Durchmesser D durch folgende Formel beschrieben werden: s = pΌ214 (1) As you can see, a radar echo opposite to the direction of incidence is only generated when the radar beam is reflected at the North Pole. Contributions from other points on the surface la 'of the metallic ball G are reflected away to the side. As a result, the RCS value of a metallic sphere with a diameter D, which is greater than the wavelength of the incident radar radiation, is proportional small. In a manner known per se, the RCS value s can be described as a function of the diameter D by the following formula: s = pΌ 2 14 (1)
Eine wesentliche, der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass hohle, für Radarstrahlung teiltransparente Kugeln viel stärker als gleich große metal lische Kugeln in Richtung zur Radareinrichtung reflektieren. Eine Ausführungsform einer entsprechenden teiltransparenten Hohlkugel ist in Fig. 2 gezeigt. Die Hohlkugel ist mit Bezugszeichen 1 bezeichnet und wird als Radarreflektor für Radarstrahlung genutzt. Die Radarstrahlung wird wiederum über eine Radareinrichtung 2 (nicht maßstabsgetreu dargestellt) erzeugt. Aufgrund des großen Abstands zwischen Radar einrichtung 2 und Kugel 1 fallen parallele Radarstrahlen in vertikaler Richtung nach unten auf die Hohlkugel 1. An essential finding on which the invention is based is that hollow spheres that are partially transparent to radar radiation reflect much more strongly than metallic spheres of the same size in the direction of the radar device. An embodiment of a corresponding partially transparent hollow sphere is shown in FIG. 2. The hollow sphere is denoted by reference number 1 and is used as a radar reflector for radar radiation. The radar radiation is in turn generated by a radar device 2 (not shown to scale). Due to the large distance between the radar device 2 and the sphere 1, parallel radar beams fall vertically downwards onto the hollow sphere 1.
Die Kugel 1 ist im Inneren komplett hohl, d.h. das Innere der Kugel bildet einen Hohlraum lb. Dieser Hohlraum ist von einer Außenwand la mit der Dicke d umge ben. Die Außenwand la ist aus einem Material gebildet, welches die einfallende Ra darstrahlung teilweise durchlässt und teilweise reflektiert. Beispielhaft sind von der Radarstrahlung zwei einfallende Radarstrahlen RS und RS' angedeutet. Der Anteil des Radarstrahls RS, der in das Innere der Hohlkugel 1 über deren Außenwand la eintritt, wird dabei zweimal an der Innenseite der Hohlkugel reflektiert, wie durch den Strahlverlauf entsprechend den gestrichelten Pfeilen P angedeutet ist. Im Unter schied hierzu wird der Anteil des Radarstrahls RS', der in das Innere der Hohlkugel 1 eintritt, dreimal an deren Innenseite reflektiert, wie durch den Strahlverlauf entspre chend den gestrichelten Pfeilen P' angedeutet ist. Aus dem Radarstrahl RS resultiert ein aus der Hohlkugel austretender Radarstrahl RE und aus dem Radarstrahl RS' ein aus der Hohlkugel austretender Radarstrahl RE'. Diese Radarstrahlen sind Radar echos, die anschließend von der Radareinrichtung 2 erfasst und ausgewertet werden, um die entsprechende Hohlkugel zu detektieren. Dabei ist zu beachten, dass bei jeder Reflexion der Radarstrahlen RS und RS' und beim Austretern der entsprechenden Radarechos RE und RE' aus der Hohlkugel aufgrund der Teiltransparenz der Au ßenwand la Verluste auftreten. The inside of the ball 1 is completely hollow, ie the inside of the ball forms a cavity 1b. This cavity is surrounded by an outer wall la with the thickness d. The outer wall la is made of a material which partially transmits and partially reflects the incident radar radiation. Two incident radar beams RS and RS 'of the radar radiation are indicated by way of example. The portion of the radar beam RS that enters the interior of the hollow sphere 1 via its outer wall 1 a is reflected twice on the inside of the hollow sphere, as indicated by the beam path corresponding to the dashed arrows P. In contrast to this, the portion of the radar beam RS 'that enters the interior of the hollow sphere 1 is reflected three times on the inside thereof, as indicated by the beam path corresponding to the dashed arrows P'. A radar beam RE emerging from the hollow sphere results from the radar beam RS and a radar beam RE 'emerging from the hollow sphere results from the radar beam RS'. These radar beams are radar echoes, which are then recorded and evaluated by the radar device 2 in order to detect the corresponding hollow sphere. It should be noted that with each reflection of the radar beams RS and RS 'and when exiting the corresponding Radar echoes RE and RE 'from the hollow sphere due to the partial transparency of the outer wall la losses occur.
Der RCS-Wert der Hohlkugel 1 ist wesentlich größer als der RCS-Wert einer ver gleichbaren metallischen Kugel, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Dies liegt daran, dass zusätzliche Reflexionen der Radarstrahlen im Inneren der Kugel an deren gewölbten Innenfläche auftreten und hin zur Radareinrichtung zurückgeworfen werden. Die Anzahl der auftretenden inneren Reflexionen jeweiliger Radarstrahlen ist theoretisch unbegrenzt. Die Hauptbeiträge zum Radarquerschnitt kommen jedoch von zwei- und dreifach reflektierten Strahlen, wie sie aus den Strahlen RS und RS' in Fig. 2 resultie ren. Die in Richtung zur Radareinrichtung 2 zurückgeworfenen Radarechos über schneiden die Außenwand la der Kugel 1 entlang von Ringen, deren Durchmesser durch die Anzahl der Reflexionen M der entsprechenden Radarstrahlen auf der In nenseite der Außenwand la sowie dem Durchmesser D der Kugel bestimmt ist. Für sehr dünne Kugelschalen hat der Ring für M = 2 (d.h. zwei Reflexionen) einen Durchmesser von D/V2 und für M = 3 (d.h. drei Reflexionen) einen Durchmesser von y[3D/2. The RCS value of the hollow ball 1 is significantly greater than the RCS value of a comparable metallic ball, as shown in FIG. This is due to the fact that additional reflections of the radar beams occur in the interior of the sphere on its curved inner surface and are thrown back towards the radar device. The number of internal reflections of the respective radar beams is theoretically unlimited. The main contributions to the radar cross-section, however, come from two- and three-fold reflected beams, as they result from the beams RS and RS 'in Fig. 2. The radar echoes thrown back in the direction of the radar device 2 cut across the outer wall la of the ball 1 along rings, whose diameter is determined by the number of reflections M of the corresponding radar rays on the inside of the outer wall la and the diameter D of the sphere. For very thin spherical shells, the ring has a diameter of D / V2 for M = 2 (i.e. two reflections) and a diameter of y [3D / 2 for M = 3 (i.e. three reflections).
Das insgesamt von der Hohlkugel 1 zurückgestreute Feld resultiert aus der Überlage rung von Radarstrahlen, die sich in der Anzahl der Reflexionen unterscheiden. Die dominierenden Radarstrahlen mit zwei und drei Reflexionen haben ungefähr die gleichen Amplituden, aber unterschiedliche optische Wege, die von der Frequenz der eingestrahlten Radarstrahlung, dem Durchmesser D der Kugel und der Dicke d der Außenwand abhängig sind. Daher zeigt der Radarquerschnitt einer Hohlkugel eine starke Abhängigkeit von den oben genannten Parametern. The overall backscattered field from the hollow sphere 1 results from the superposition of radar beams that differ in the number of reflections. The dominant radar beams with two and three reflections have roughly the same amplitudes, but different optical paths, which are dependent on the frequency of the radar radiation, the diameter D of the sphere and the thickness d of the outer wall. Therefore, the radar cross-section of a hollow sphere shows a strong dependency on the parameters mentioned above.
Der Erfinder hat mittels einer Simulation basierend auf einer bekannten exakten ana lytischen Berechnung die frequenzabhängigen Radarquerschnitte für unterschiedli che Materialien von Außenwänden la der Hohlkugel 1 ermittelt. Insbesondere wur den dabei die in der folgenden Tabelle 1 genannten Materialien, nämlich ein Gummi aus Naturkautschuk, Polypropylen, Teflon und Quarzglas, analysiert. Tabelle 1:
Figure imgf000016_0001
The inventor determined the frequency-dependent radar cross-sections for different materials of outer walls 1 a of the hollow sphere 1 by means of a simulation based on a known, exact analytical calculation. In particular, the materials mentioned in Table 1 below, namely a rubber made from natural rubber, polypropylene, Teflon and quartz glass, were analyzed. Table 1:
Figure imgf000016_0001
In der obigen Tabelle 1 bezeichnen die Werte e und eG" Größen, die für eine Ra darstrahlung von 10 GHz gelten und aus denen sich die relative Permittivität eG wie folgt ergibt: In Table 1 above, the values e and e G "designate quantities that apply to a radar radiation of 10 GHz and from which the relative permittivity e G results as follows:
£r — £r — JEr (2) £ r - £ r - JE r (2)
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, welches das Ergebnis der Berechnungen des Erfinders für eine Hohlkugel 1 aus dem Gummi der Tabelle 1 mit einem Durchmesser D von 3 m und einer Wanddicke d von 6 mm wiedergibt. In diesem Diagramm sind entlang der Abszisse die Radarfrequenzen im X-Band zwischen 8 GHz und 12 GHz wiedergege ben. Demgegenüber ist entlang der Ordinate der Radarquerschnitt RCS in Quadrat metern aufgetragen, der aufgrund der Kugelform richtungsunabhängig ist. Wie be reits oben erwähnt, ergibt sich eine starke Frequenzabhängigkeit des RCS-Werts für eine solche Hohlkugel. Eine ähnliche Frequenzabhängigkeit ergibt sich auch für Hohlkugeln aus den anderen, in der obigen Tabelle 1 genannten Materialien. Zwar sind gemäß Fig. 3 die Radarquerschnitte für bestimmte Frequenzen sehr gering, je doch kann durch geeignete Wahl einer Radarfrequenz bei einem Peak der Fig. 1 si chergestellt werden, dass ein ausreichend großer Radarquerschnitt vorliegt. Ferner kann durch die Verwendung eines ausreichend breiten Frequenzbereichs der einge strahlten Radarstrahlung ein hoher Radarquerschnitt sichergestellt werden. Um hohe RCS-Werte für die Hohlkugel 1 aus Fig. 2 zu erreichen, ist der Durchmes ser D der Hohlkugel in der Regel wesentlich größer als die Wellenlänge der einfal lenden Radarwellen. Vorzugsweise ist der Durchmesser 30-mal größer als die längste Wellenlänge im entsprechenden Frequenzspektrum der eingestrahlten Radarstrah lung. Hieraus ergeben sich je nach verwendetem Frequenzspektrum der Radarstrah lung Hohlkugeln mit Durchmessern von einigen Zentimetern bis zu mehreren Me tern. Große Gasballons können z.B. einen Durchmesser von 60 m aufweisen. 3 shows a diagram which shows the result of the inventor's calculations for a hollow ball 1 made from the rubber of Table 1 with a diameter D of 3 m and a wall thickness d of 6 mm. In this diagram, the radar frequencies in the X-band between 8 GHz and 12 GHz are reproduced along the abscissa. In contrast, the radar cross-section RCS is plotted in square meters along the ordinate, which is independent of direction due to its spherical shape. As already mentioned above, there is a strong frequency dependence of the RCS value for such a hollow sphere. A similar frequency dependency also results for hollow spheres from the other materials mentioned in Table 1 above. Although the radar cross-sections for certain frequencies are very small according to FIG. 3, however, by suitable choice of a radar frequency at a peak in FIG. 1, it can be ensured that a sufficiently large radar cross-section is present. Furthermore, by using a sufficiently wide frequency range of the radar radiation emitted, a high radar cross-section can be ensured. In order to achieve high RCS values for the hollow sphere 1 from FIG. 2, the diameter D of the hollow sphere is generally much greater than the wavelength of the incident radar waves. The diameter is preferably 30 times greater than the longest wavelength in the corresponding frequency spectrum of the radiated radar radiation. Depending on the frequency spectrum of the radar radiation used, this results in hollow spheres with diameters from a few centimeters to several meters. Large gas balloons can, for example, have a diameter of 60 m.
Beispielhaft sind in der nachfolgenden Tabelle 2 vom Erfinder berechnete RCS- Werte im X-Band von 8 GHz bis 12 GHz für eine hohle Kugel aus dem Gummi in Tabelle 1 mit einer Außenwandstärke von 6 mm in Abhängigkeit von deren Durch messer D wiedergegeben. Im Folgenden bezieht sich der Begriff der Gummikugel immer auf eine Hohlkugel aus dem Gummimaterial der Tabelle 1. As an example, in Table 2 below, the inventor shows RCS values in the X band from 8 GHz to 12 GHz for a hollow ball made of rubber in Table 1 with an outer wall thickness of 6 mm as a function of its diameter D. In the following, the term rubber ball always refers to a hollow ball made from the rubber material in Table 1.
Tabelle 2:
Figure imgf000017_0001
Table 2:
Figure imgf000017_0001
In der ersten Spalte der Tabelle 2 sind verschiedene Durchmesser D von Gummiku geln in Metern angegeben. Die zweite Spalte der Tabelle 2 gibt als Vergleichswert einen RCS-Wert so in Quadratmetern für eine metallische Kugel gemäß Fig. 1 mit dem entsprechenden Durchmesser D wieder. Für eine metallische Kugel ist dieser Wert richtungs- und frequenzunabhängig. Die dritte Spalte der obigen Tabelle gibt den maximalen Radarquerschnitt maxa der entsprechenden Gummikugel in Quad ratmetern innerhalb des X-Bands an. Demgegenüber ist in der vierten Spalte der Ta belle der Minimalwert hήhs in Quadratmetern angegeben. In der fünften Spalte der Tabelle ist der über die Frequenzen des X-Bands gemittelte RCS-Wert (s) (d.h. der Medianwert) in Quadratmetern angegeben. Die sechste Spalte der Tabelle gibt den Median- bzw. Mittelwert (Ds) der Schwankungen des RCS-Werts um den Median wert in Quadratmetern an. In der siebten Spalte ist der Quotient ( Ds)/(s ) der Werte aus der sechsten und fünften Spalte wiedergegeben. Das Gewicht der entsprechenden hohlen Gummikugel ist in der letzten Spalte der Tabelle enthalten. In the first column of Table 2, various diameters D of rubber balls are given in meters. The second column of Table 2 gives, as a comparison value, an RCS value in square meters for a metallic ball according to FIG. 1 with the corresponding diameter D. For a metallic sphere, this value is independent of direction and frequency. The third column of the table above gives the maximum radar cross-section maxa of the corresponding rubber ball in square meters within the X-band. In contrast, the fourth column of the table shows the minimum value hήhs in square meters. In the fifth column of the The table shows the RCS value (s) averaged over the frequencies of the X band (ie the median value) in square meters. The sixth column of the table shows the median or mean value (Ds) of the fluctuations in the RCS value around the median value in square meters. The seventh column shows the quotient (Ds) / (s) of the values from the sixth and fifth columns. The weight of the corresponding hollow rubber ball is given in the last column of the table.
Wie man aus der zweiten und fünften Spalte der Tabelle 2 erkennt, sind die mittleren RCS-Werte ( s ) deutlich größer als für eine vergleichbare metallische Kugel. Die obige Tabelle 2 zeigt auch, dass die Maximal- und Medianwerte des Radarquer schnitts einer Hohlkugel deutlich größer als diese einer gleich großen metallischen Kugel sind. Sie nehmen schnell mit dem zunehmenden Durchmesser zu. Diese Werte kann man in an sich bekannter Weise mit folgenden Formeln abschätzen: ma xa = C2D3 (3) As can be seen from the second and fifth columns of Table 2, the mean RCS values (s) are significantly greater than for a comparable metallic ball. Table 2 above also shows that the maximum and median values of the radar cross-section of a hollow sphere are significantly larger than those of a metallic sphere of the same size. They increase rapidly with increasing diameter. These values can be estimated in a manner known per se using the following formulas: ma xa = C 2 D 3 (3)
<s> = C3D3 (4) <s> = C 3 D 3 (4)
Die Faktoren C2 und C3 hängen von der Beschaffenheit der Außenwand der Hohlku gel und dem Frequenzbereich der eingestrahlten Radarstrahlung, jedoch nicht von dem Durchmesser der Hohlkugel ab. In der nachfolgenden Tabelle 3 sind Werte der Faktoren C2 und C3 für hohle Gummikugeln unterschiedlicher Wandstärke d im X- Band wiedergegeben. Wie man erkennt, sind die Faktoren bei einer Wandstärkte von 6 mm besonders hoch, was wiederum zu sehr großen RCS-Werten führt. The factors C 2 and C 3 depend on the nature of the outer wall of the Hohlku gel and the frequency range of the radar radiation, but not on the diameter of the hollow sphere. Table 3 below shows the values of the factors C 2 and C 3 for hollow rubber balls of different wall thickness d in the X-band. As you can see, the factors are particularly high with a wall thickness of 6 mm, which in turn leads to very high RCS values.
Tabelle 3:
Figure imgf000018_0001
Das Diagramm der Fig. 4 veranschaulicht nochmals den mittleren RCS-Wert (Ds) für Gummikugeln mit unterschiedlichen Wandstärken d in Abhängigkeit vom Durchmesser D der Hohlkugeln. Ferner ist als Vergleichswert der entsprechende RCS-Wert einer metallischen Kugel aufgetragen. Die Kurve LO der Fig. 4 zeigt den Verlauf des RCS-Werts für die metallische Kugel. Die Linie LI bezieht sich auf eine Hohlkugel mit einer Wanddicke d = 2 mm, die Linie L2 auf eine Hohlkugel mit einer Wanddicke von d = 4 mm, die Linie L3 auf eine Hohlkugel mit einer Wanddicke von d = 6 mm und die Linie L4 auf eine Hohlkugel mit einer Wanddicke von d = 8 mm. Wie man erkennt, werden die größten RCS-Werte in der Tat für eine Hohlkugel mit der Wanddicke von 6 mm erreicht. Nichtsdestotrotz sind die RCS-Werte auch für die anderen Wanddicken deutlich größer als für eine entsprechende metallische Kugel. Table 3:
Figure imgf000018_0001
The diagram in FIG. 4 again illustrates the mean RCS value (Ds) for rubber balls with different wall thicknesses d as a function of the diameter D of the hollow balls. Furthermore, the corresponding RCS value of a metallic ball is plotted as a comparison value. The curve LO in FIG. 4 shows the course of the RCS value for the metallic ball. Line LI refers to a hollow sphere with a wall thickness d = 2 mm, line L2 to a hollow sphere with a wall thickness of d = 4 mm, line L3 to a hollow sphere with a wall thickness of d = 6 mm and line L4 a hollow sphere with a wall thickness of d = 8 mm. As can be seen, the largest RCS values are indeed achieved for a hollow sphere with a wall thickness of 6 mm. Nonetheless, the RCS values are also significantly greater for the other wall thicknesses than for a corresponding metallic sphere.
Die RCS-Minimalwerte gemäß der obigen Tabelle 2 bleiben sogar bei großen Ku geln niedrig. Die Frequenzen, die den Minimalstellen entsprechen, sind durch die Durchmesser der Hohlkugel und die Wandbeschaffenheit der Außenwand der Hohl kugel bestimmt. Um bei der Reflexion der Radarstrahlen möglichst hohe RCS-Werte durchgehend über den Frequenzbereich der Strahlung zu erreichen, können in einer weiteren Ausführungsform mehrere Hohlkugeln mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder Wandstärken im durch die Radarstrahlung erfassten Raumbereich vorgese hen sein. Die Durchmesser und Wandstärken der Hohlkugeln können dabei derart abgestimmt sein, dass sich die Minimal- und Maximalstellen der frequenzabhängigen Verläufe der RCS-Werte der einzelnen Hohlkugeln so überlagern, dass ein ausgegli chener Frequenzverlauf des aus allen Hohlkugeln resultierenden Radarquerschnitts erreicht wird. Geeignete Durchmesser und Wandstärken kann ein Fachmann basie rend auf entsprechenden analytischen Berechnungen ermitteln. The minimum RCS values according to Table 2 above remain low even with large spheres. The frequencies that correspond to the minimum points are determined by the diameter of the hollow sphere and the nature of the wall of the outer wall of the hollow sphere. In order to achieve the highest possible RCS values throughout the frequency range of the radiation when the radar beams are reflected, in a further embodiment several hollow spheres with different diameters and / or wall thicknesses can be provided in the spatial area covered by the radar radiation. The diameter and wall thickness of the hollow spheres can be coordinated in such a way that the minimum and maximum points of the frequency-dependent curves of the RCS values of the individual hollow spheres overlap in such a way that a balanced frequency curve of the radar cross-section resulting from all hollow spheres is achieved. A person skilled in the art can determine suitable diameters and wall thicknesses based on appropriate analytical calculations.
Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Hohlkugel, die in einer Vari ante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reflexion von Radarstrahlen eingesetzt wird. Die in Fig. 5 dargestellten Strahlverläufe von über die Radareinrichtung 2 aus gesendeten Radarstrahlen entsprechen den Strahlverläufen der Fig. 2 und werden deshalb nicht nochmals erläutert. Der einzige Unterschied zwischen Fig. 2 und Fig. 5 besteht darin, dass im Inneren lb der Hohlkugel 1 eine weitere Kugel 3 aus metalli schem Material vorgesehen ist. Der Durchmesser dieser Kugel 3 ist derart gewählt, dass der Strahlengang von Radarstrahlen mit zwei und auch einer größeren Anzahl von Reflexionen an der Innenseite der Außenwand la der Hohlkugel 1 nicht durch die metallische Kugel 3 behindert wird. Man macht sich bei dieser Ausführungsform die Erkenntnis zunutze, dass im Wesentlichen Radarstrahlen mit zwei und drei Re flexionen an der Innenseite der Außenwand zum Radarquerschnitt der Hohlkugel beitragen. Fig. 5 shows a modified embodiment of a hollow sphere which is used in a Vari ante of the method according to the invention for reflecting radar beams. The beam courses shown in FIG. 5 of radar beams transmitted via the radar device 2 correspond to the beam courses in FIG. 2 and are therefore not explained again. The only difference between Fig. 2 and Fig. 5 consists in that in the interior lb of the hollow ball 1, a further ball 3 is provided from metallic material. The diameter of this ball 3 is selected such that the beam path of radar beams with two and also a larger number of reflections on the inside of the outer wall 1 a of the hollow ball 1 is not hindered by the metallic ball 3. In this embodiment, use is made of the knowledge that essentially radar beams with two and three reflections on the inside of the outer wall contribute to the radar cross-section of the hollow sphere.
Der Erfinder konnte mit entsprechenden analytischen Berechnungen auch nachwei- sen, dass der mittlere Radarquerschnitt der Hohlkugel aus Fig. 5 nur gering von der inneren metallischen Kugel 3 beeinflusst wird, solange der Strahlverlauf P für zwei fach reflektierte Strahlen im Inneren der Hohlkugel nicht behindert wird. Nähe rungsweise sollte der Durchmesser der inneren metallischen Kugel 70 % des Durch messers D der Hohlkugel 1 nicht überschreiten. With corresponding analytical calculations, the inventor was also able to prove that the mean radar cross-section of the hollow sphere from FIG. 5 is only slightly influenced by the inner metallic sphere 3 as long as the beam path P for twice reflected rays inside the hollow sphere is not hindered. Approximately, the diameter of the inner metallic ball should not exceed 70% of the diameter D of the hollow ball 1.
In einer Ausgestaltung wird als Hohlkugel zur Reflexion von Radarstrahlung ein aufblasbarer Gasballon verwendet, der mit einem elektrisch neutralen Gas gefüllt ist, das eine geringere Dichte als Luft aufweist, so dass der Ballon frei schwebend posi tioniert werden kann. Der Ballon kann dabei mittels einer Leine gefesselt sein oder auch freischwebend ohne Sicherung positioniert sein. Durch Veränderung des Gas drucks des Ballons können seine Rückstreueigenschaften auf einfache Weise verän dert werden. Ein Gasballon, der einige Meter an Durchmesser aufweist, hat in der Regel sehr hohe RCS-Werte, und zwar sogar bei niedrigen Radarfrequenzen, wie z.B. im X-Band oder auch anderen Bändern mit noch niedrigeren Frequenzen, solan ge der Durchmesser des Ballons größer als ca. 30 Wellenlängen der längsten Wellen länge der eingestrahlten Radarstrahlung ist. Gasballons können in Kombination mit der Erfassung ihres Radarquerschnitts über Radarstrahlen z.B. als Wetterballons zum Vermessen von Windgeschwindigkeiten in größeren Höhen genutzt werden. Fig. 6 und Fig. 7 zeigen nochmals im Schnitt modifizierte Ausführungsformen, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können. In Fig. 6 ist dabei eine Gruppe von drei Hohlkugeln 1 mit unterschiedlichen Durchmessern in horizontaler Richtung nebeneinander angeordnet. Diese Hohlkugeln sind aufgeblase ne Gasballons, die mit Gas mit einer geringeren Dichte als die umgebende Luft be- füllt sind und über entsprechende Leinen 4 oder gegebenenfalls auch Stangen in Po sition gehalten werden. Dabei ist durch konzentrische Linien im oberen linken Teil der Fig. 6 die eingestrahlte Radarstrahlung angedeutet. Wie bereits oben erwähnt, kann mittels einer derartigen Anordnung von verschiedenen Hohlkugeln mit unter schiedlichen Radarquerschnitten erreicht werden, dass ein über den Frequenzbereich der eingestrahlten Radarstrahlung im Wesentlichen konstanter Verlauf des Radar querschnitts der Gruppe von Hohlkugeln erreicht wird. Die Hohlkugeln der Fig. 6 müssen nicht zwangsläufig als Gasballons realisiert sein. Beispielsweise können die Kugeln auch unverformbar sein. In diesem Fall besteht deren Außenwand aus einem nicht flexiblen Material. In one embodiment, an inflatable gas balloon is used as a hollow sphere for reflecting radar radiation, which gas balloon is filled with an electrically neutral gas which has a lower density than air, so that the balloon can be positioned in a freely floating position. The balloon can be tied up by means of a leash or positioned freely floating without securing. By changing the gas pressure of the balloon, its backscattering properties can be changed in a simple manner. A gas balloon that is a few meters in diameter usually has very high RCS values, even at low radar frequencies, such as in the X-band or other bands with even lower frequencies, as long as the diameter of the balloon is greater than approx. 30 wavelengths is the longest wavelength of the radar radiation. Gas balloons can be used in combination with the detection of their radar cross-section via radar beams, for example as weather balloons to measure wind speeds at greater heights. FIG. 6 and FIG. 7 show again in section modified embodiments which can be used in the context of the method according to the invention. In FIG. 6, a group of three hollow spheres 1 with different diameters is arranged next to one another in the horizontal direction. These hollow spheres are inflated gas balloons which are filled with gas with a lower density than the surrounding air and are held in position by means of appropriate lines 4 or possibly also rods. The radar radiation emitted is indicated by concentric lines in the upper left part of FIG. 6. As already mentioned above, by means of such an arrangement of different hollow spheres with different radar cross-sections it can be achieved that an essentially constant course of the radar cross-section of the group of hollow spheres is achieved over the frequency range of the radar radiation. The hollow spheres of FIG. 6 do not necessarily have to be implemented as gas balloons. For example, the balls can also be non-deformable. In this case, the outer wall consists of a non-flexible material.
Fig. 7 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 6. Diese Abwandlung unterscheidet sich gegenüber Fig. 6 lediglich darin, dass die Hohlkugeln nicht hori zontal nebeneinander, sondern vertikal übereinander angeordnet sind, Die Kugeln sind wiederum über entsprechende Leinen 4 bzw. gegebenenfalls auch Stangen mit einander und mit dem Boden verbunden. Für beide Ausführungsformen der Fig. 6 und Fig. 7 ist darauf zu achten, dass die Anordnung der Kugeln zueinander derart ist, dass sie sich nicht gegenseitig abdecken und aus der Position der Radareinrichtung sichtbar bleiben. FIG. 7 shows a modification of the embodiment of FIG. 6. This modification differs from FIG. 6 only in that the hollow balls are not arranged horizontally next to one another, but vertically one above the other Poles connected to each other and to the ground. For both embodiments of FIGS. 6 and 7, care must be taken that the arrangement of the balls relative to one another is such that they do not cover one another and remain visible from the position of the radar device.
Wie bereits erwähnt, werden hohe RCS-Werte für eine Hohlkugel auch dann er reicht, wenn sich im Inneren der Hohlkugel ein Gegenstand mit ausreichend kleinem Durchmesser befindet, so dass der Strahlengang von zwei- bzw. mehrfach reflektier ten Radarstrahlen im Inneren der Hohlkugel nicht behindert wird. Demzufolge kann in einer Ausführungsform der Erfindung auch ein ausreichend kleiner Innenraum eines Gasballons als „Frachtraum“ genutzt werden. Wie oben erwähnt, kann die Größe des Raums in etwa bis zu 70 % des Ballondurchmessers betragen. In diesem Raum können z.B. Fracht, Personen oder ein weiterer Radarreflektor (Winkelreflek tor) angeordnet sein. Dabei dient die Außenwand des Gasballons nicht nur als Radar reflektor, sondern auch als schützendes Radom. Wie bereits erläutert, kann anstatt eines Gasballons auch eine Hohlkugel mit fester Kugelschale genutzt werden, wobei auch in diesem Fall optional in der Mitte der Hohlkugel ein Nutzraum vorgesehen sein kann. Die Hohlkugel kann z.B. auf einer Spitze eines spitzenförmigen Trägers gelagert sein. As already mentioned, high RCS values for a hollow sphere are also sufficient if there is an object with a sufficiently small diameter inside the hollow sphere so that the beam path of two or more reflected radar beams inside the hollow sphere is not obstructed becomes. Accordingly, in one embodiment of the invention, a sufficiently small interior space of a gas balloon can also be used as a “cargo space”. As mentioned above, the The size of the room can be up to about 70% of the balloon diameter. In this space, for example, cargo, people or another radar reflector (Winkelreflek gate) can be arranged. The outer wall of the gas balloon not only serves as a radar reflector, but also as a protective radome. As already explained, instead of a gas balloon, a hollow sphere with a fixed spherical shell can also be used, with a usable space optionally also being provided in the middle of the hollow sphere in this case. The hollow sphere can be mounted, for example, on a tip of a pointed carrier.
Die im Vorangegangenen beschriebenen Hohlkugeln können als Radarreflektoren zur Rückstreuung von eingestrahlter Radarstrahlung in einer Vielzahl von Anwen dungsgebieten eingesetzt werden. Insbesondere kann dabei eine wirksame, schnelle und von der Position der Radareinrichtung unabhängige Markierung von Gegenstän den und Geländeflächen erreicht werden. Entsprechende Hohlkugeln können auch als starke und individuell erkennbare Radarziele, wie z.B. als Täuschziele, dienen. Unter anderem gibt es folgende Anwendungen für als Radarreflektoren genutzte Hohlkugeln: The hollow spheres described above can be used as radar reflectors for backscattering radar radiation in a variety of application areas. In particular, an effective, fast and independent of the position of the radar device marking of objects and terrain can be achieved. Corresponding hollow spheres can also serve as strong and individually recognizable radar targets, e.g. as decoy targets. Among other things, there are the following applications for hollow spheres used as radar reflectors:
- Wehrtechnik: aufblasbare Täuschkörper zum Ablenken von anfliegenden radarge lenkten Flugkörpern; - Defense technology: inflatable decoys to deflect approaching radar guided missiles;
- Sicherheit und Katastrophenschutz: als Markierung zur Erkennung von Gegen ständen (Rettungsbooten und Flößen, frei schwimmenden Containern und derglei chen) im Wasser, insbesondere bei Dunkelheit oder Nebel, wobei in diesen Fällen vorzugsweise Hohlkugeln in der Form von gefesselten, aufblasbaren und hoch schwebenden Gasballons genutzt werden; zur Navigation von Rettungspersonal, Robotern und autonomen Fahrzeugen, z.B. in dunklen verrauchten Räumen; Mar kierung von gefährlichen Geländen (z.B. Durchgängen in Schnee-, Berg- und Sumpf-Geländen oder in vermintem Terrain); - Safety and disaster control: as a marker to identify objects (lifeboats and rafts, free-floating containers and the like) in the water, especially in darkness or fog, in these cases preferably hollow spheres in the form of tied, inflatable and high-floating gas balloons be used; for the navigation of rescue personnel, robots and autonomous vehicles, e.g. in dark, smoky rooms; Marking of dangerous areas (e.g. passages in snow, mountain and swamp areas or in mined terrain);
- Luftfahrt: Markierung von Windkraftanlagen, Stromtrassen, Hochhäusern, Brü cken, Turmkränen, Seilbahnen sowie Start- und Landebahnen von Flughäfen;- Aviation: marking of wind turbines, power lines, high-rise buildings, bridges, tower cranes, cable cars and airport runways;
- Schifffahrt: Markierung des Fahrwassers, auch von Küsten- und Hafenbereichen; - Straßenverkehr: Positionsbestimmung von Fahrzeugen auf der Straße, z.B. durch Markierung des Straßenrands oder Markierung von Baustellen über Hohlkugeln, vorzugsweise über feste Hohlkugeln (autonomes Fahren, Fahr Sicherheit); - Shipping: Marking of the fairway, including coastal and port areas; - Road traffic: Determining the position of vehicles on the road, eg by marking the edge of the road or marking construction sites using hollow spheres, preferably using fixed hollow spheres (autonomous driving, driving safety);
- Radartechnik: als Kalibrierkörper zur Kalibrierung von Radaren unterschiedlicher Art (boden-, luft-, weltraumgestützt) in unterschiedlichen Frequenzbändern (z.B. vom L- bis zum W-Band); - Radar technology: as a calibration body for the calibration of radars of different types (ground, air, space-based) in different frequency bands (e.g. from L to W band);
- Meteorologie und Ozeanographie: als Wetterballons zum Vermessen von Wind geschwindigkeit in größeren Höhen; als Teil von Messbojen zur Ermittlung von Eisschollenbewegungen und Ozeanströmungen. - Meteorology and oceanography: as weather balloons for measuring wind speed at higher altitudes; as part of measuring buoys to determine ice floe movements and ocean currents.
Das im Vorangegangenen beschriebene erfindungsgemäße Konzept der Verwendung von teiltransparenten Hohlkugeln als Radarreflektoren weist eine Reihe von Vortei len auf. Durch die Kugelsymmetrie der Hohlkugel ist eine völlige Unabhängigkeit des Radarquerschnitts von der Richtung der eingestrahlten Radarstrahlung gegeben. Im Unterschied hierzu gewährleisten Platten-, Winkel- und Lüneburg-Reflektoren eine Richtungsunabhängigkeit des Radarquerschnitts nur für bestimmte Raumberei che. The inventive concept described in the foregoing of using partially transparent hollow spheres as radar reflectors has a number of advantages. Due to the spherical symmetry of the hollow sphere, the radar cross-section is completely independent of the direction of the radar radiation. In contrast to this, plate, angle and Lüneburg reflectors ensure that the radar cross-section is direction-independent only for certain spatial areas.
Mit den Hohlkugeln können sehr hohe RCS-Werte erreicht werden, die deutlich hö her als für metallische Kugeln und die meisten dielektrischen Kugeln gleicher Größe sind. Hohlkugeln haben ferner im Vergleich zu Vollkugeln ein wesentlich geringeres Gewicht. Demzufolge können sie gegebenenfalls auch sehr große Durchmesser auf weisen, so dass sehr hohe RCS-Werte gewährleistet werden können. With the hollow balls, very high RCS values can be achieved, which are significantly higher than for metallic balls and most dielectric balls of the same size. Hollow spheres also have a significantly lower weight than solid spheres. As a result, they can also have very large diameters, so that very high RCS values can be guaranteed.
Die ausgeprägte Frequenzabhängigkeit des Radarquerschnitts von teiltransparenten Hohlkugeln kann als individuelles Merkmal zur Erkennung der Hohlkugeln genutzt werden. Auf diese Weise können einzelne Radarreflektoren über die Auswertung des frequenzabhängigen Verlaufs des Radarquerschnitts identifiziert werden und von anderen Radarreflektoren unterschieden werden. Teiltransparente Hohlkugeln können einfach realisiert und hergestellt werden. Deren Radarquerschnitt kann einfach simuliert werden, da eine exakte Lösung für diesen Radarquerschnitt bekannt ist. Auf diese Weise können gewünschte frequenzabhängi ge Verläufe von Radarquerschnitten realisiert werden, indem über Simulationen ge- eignete Materialen und Wanddicken für die Außenwand der Hohlkugeln sowie ge eignete Kugeldurchmesser festgelegt werden. The pronounced frequency dependence of the radar cross-section of partially transparent hollow spheres can be used as an individual feature for recognizing the hollow spheres. In this way, individual radar reflectors can be identified by evaluating the frequency-dependent course of the radar cross-section and differentiated from other radar reflectors. Partially transparent hollow spheres can be easily implemented and manufactured. Their radar cross-section can easily be simulated, as an exact solution for this radar cross-section is known. In this way, desired frequency-dependent curves of radar cross-sections can be implemented by defining suitable materials and wall thicknesses for the outer wall of the hollow spheres and suitable spherical diameters via simulations.
Teiltransparente Hohlkugeln können aufgrund der Richtungsunabhängigkeit ihres Radarquerschnitts einfach ohne besondere Anforderungen an ihre Position installiert werden. Bei der Ausgestaltung als Gasballons können die Hohlkugeln auf einfache Weise an den Frequenzbereich der verwendeten Radarstrahlung angepasst werden. Partly transparent hollow spheres can easily be installed without any special position requirements due to the fact that their radar cross-section is independent of direction. When configured as gas balloons, the hollow spheres can be easily adapted to the frequency range of the radar radiation used.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Erfassung eines Raumbereichs mittels Radarwellen, bei dem eine Radareinrichtung (2) Radarwellen in einem vorgegebenen Frequenzbe reich in den Raumbereich aussendet und aus dem Raumbereich Radarechos (RE, RE') empfängt, welche aus der Rückstreuung der Radarwellen aus dem Raumbereich resultieren, wobei die Radareinrichtung (2) die empfangenen Ra darechos (RE, RE') verarbeitet, um Informationen über den Raumbereich zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raumbereich als Radarreflektoren eine oder mehrere Kugeln (1) instal liert sind, welche jeweils eine kugelförmige Außenwand (la) umfassen, die für die Radarwellen der Radareinrichtung (2) teilweise transparent und teilweise reflektierend ist, wobei sich im Inneren einer jeweiligen Kugel (1) an die Au ßenwand (la) ein hohler Bereich (lb) anschließt, der derart groß ist, dass Ra darstrahlen (P, P') von über die Außenwand (la) eintretender Radarstrahlung (RS, RS') der Radareinrichtung (2) im Inneren der jeweiligen Kugel (1) auftre- ten, die jeweils zweimal und jeweils dreimal an der Außenwand (la) reflektiert werden und anschließend entgegengesetzt und parallel zur Einfallsrichtung der eintretenden Radarstrahlung (RS, RS') als Radarecho (RE, RE') über die Au ßenwand (la) austreten, wobei die Radareinrichtung (2) die jeweilige Kugel (1) über das Radarecho (RE, RE') detektiert. 1. A method for detecting a spatial area by means of radar waves, in which a radar device (2) emits radar waves in a predetermined frequency range into the spatial area and receives radar echoes (RE, RE ') from the spatial area, which result from the backscattering of the radar waves from the spatial area , wherein the radar device (2) processes the received Ra darechos (RE, RE ') in order to determine information about the spatial area, characterized in that in the spatial area as radar reflectors one or more balls (1) are instal, each one spherical outer wall (la) which is partially transparent and partially reflective for the radar waves of the radar device (2), a hollow area (lb) adjoining the outer wall (la) inside a respective sphere (1), which is in such a way is large that Ra darstrahl (P, P ') from the outer wall (la) entering radar radiation (RS, RS') of the radar device (2) inside the respective Sphere (1) occur, which are reflected twice and three times each on the outer wall (la) and then opposite and parallel to the direction of incidence of the incoming radar radiation (RS, RS ') as a radar echo (RE, RE') over the outer wall (la) exit, the radar device (2) detecting the respective ball (1) via the radar echo (RE, RE ').
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) einer jeweiligen Kugel (1) größer und vorzugsweise wenigstens 30-mal größer als die größte Wellenlänge im vorgegebenen Frequenzbereich der Ra darwellen ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the diameter (D) of a respective ball (1) is greater and preferably at least 30 times greater than the largest wavelength in the predetermined frequency range of the Ra darwellen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kugel (1) der einen oder mehreren Kugeln (1) eine Hohlkugel ist, deren hohler Bereich (lb) das gesamte Innere der zumindest einen Kugel (1) umfasst. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at least one ball (1) of the one or more balls (1) is a hollow ball, the hollow area (lb) of which encompasses the entire interior of the at least one ball (1).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass der vorgegebene Frequenzbereich der Radarwellen Frequenzen zwi schen 1 GHz und 300 GHz umfasst und vorzugsweise im Frequenzband zwi schen 8 GHz und 12 GHz oder im Frequenzband zwischen 26,5 GHz und 40 GHz oder im Frequenzband zwischen 75 GHz bis 110 GHz liegt. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the predetermined frequency range of the radar waves comprises frequencies between 1 GHz and 300 GHz and preferably in the frequency band between 8 GHz and 12 GHz or in the frequency band between 26.5 GHz and 40 GHz or in the frequency band between 75 GHz and 110 GHz.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Außenwand (la) einer jeweiligen Kugel (1) aus einem der folgen den Materialien gebildet ist: 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer wall (la) of a respective ball (1) is formed from one of the following materials:
Gummi, Polypropylen, Teflon, Quarzglas. Rubber, polypropylene, Teflon, quartz glass.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass zumindest eine Kugel (1) der einen oder mehreren Kugeln (1) ein schwebender aufgeblasener Gasballon ist. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one ball (1) of the one or more balls (1) is a floating inflated gas balloon.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass eine jeweilige Kugel (1) derart ausgestaltet ist, dass ihr über den vor gegebenen Frequenzbereich der Radarwellen gemittelter Radarquerschnitt zu mindest doppelt so groß ist wie derjenige einer Kugel (G) mit dem gleichen Durchmesser wie die jeweilige Kugel (1) und mit einer äußeren Oberfläche (la1), die für Radarwellen im vorgegebenen Frequenzbereich vollreflektierend ist. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a respective ball (1) is designed such that its radar cross-section averaged over the given frequency range of the radar waves is at least twice as large as that of a ball (G) with the same diameter as the respective sphere (1) and with an outer surface (la 1 ) which is fully reflective for radar waves in the specified frequency range.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Dicke (d) der Außenwand (la) einer jeweiligen Kugel (1) 8 mm oder kleiner ist, wobei vorzugsweise der Frequenzbereich der Radarwellen im Frequenzband zwischen 8 GHz und 12 GHz liegt und die Dicke der Außen wand (la) zumindest einer Kugel der einen oder mehreren Kugeln (1) zwi schen 4 mm und 8 mm und insbesondere bei 6 mm liegt oder wobei vorzugs weise der Frequenzbereich der Radarwellen im Frequenzband zwischen 26,5 GHz und 40 GHz liegt und die Dicke der Außenwand (la) zumindest einer Kugel (1) der einen oder mehreren Kugeln (1) zwischen 1,5 mm und 2 mm und insbesondere bei 1,7 mm liegt. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the thickness (d) of the outer wall (la) of a respective sphere (1) is 8 mm or smaller, preferably the frequency range of the radar waves in the frequency band between 8 GHz and 12 GHz and the thickness of the outer wall (la) of at least one ball of the one or more balls (1) is between 4 mm and 8 mm and in particular 6 mm, or preferably the frequency range of the radar waves in the frequency band between 26.5 GHz and 40 GHz and the thickness of the outer wall (la) of at least one ball (1) of the one or more balls (1) is between 1.5 mm and 2 mm and in particular 1.7 mm.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass im Raumbereich mehrere Kugeln (1) installiert sind, deren Rückstreu eigenschaften sich unterscheiden, wobei die mehreren Kugeln (1) vorzugswei se derart ausgestaltet sind, dass aus den Radarechos (RS, RS') der mehreren Kugeln (1) ein Radarquerschnitt resultiert, der im Wesentlichen unabhängig von den Frequenzen im vorgegebenen Frequenzbereich der Radarwellen ist. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that several balls (1) are installed in the spatial area, the backscatter properties of which differ, the several balls (1) are preferably designed such that from the radar echoes (RS, RS ') of the plurality of spheres (1) results in a radar cross section which is essentially independent of the frequencies in the predetermined frequency range of the radar waves.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass mittels der Radareinrichtung (2) im Rahmen der Detektion der jewei ligen Kugel (1) über das Radarecho (RE) der frequenzabhängige Verlauf des Radarquerschnitts im vorgegebenen Frequenzbereich der Radarwellen erfasst wird, wobei dieser Verlauf in der Radareinrichtung (2) mit einem oder mehre ren frequenzabhängigen Verläufen der Radarquerschnitte von einem oder meh reren vorbekannten Radarreflektoren im vorgegebenen Frequenzbereich der Radarwellen verglichen wird, um die jeweilige Kugel (1) als einen vorbekann ten Radarreflektor zu identifizieren. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that by means of the radar device (2) within the scope of the detection of the respective ball (1) via the radar echo (RE), the frequency-dependent course of the radar cross-section is recorded in the predetermined frequency range of the radar waves, this course in the radar device (2) is compared with one or more ren frequency-dependent courses of the radar cross-sections of one or more previously known radar reflectors in the predetermined frequency range of the radar waves in order to identify the respective ball (1) as a vorbekann th radar reflector.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass zumindest ein Teil der einen oder mehreren Kugeln (1) an einem oder mehreren Straßenverkehrs-Infrastrukturelementen (4) und/oder Straßenver kehrsteilnehmern im Raumbereich vorgesehen ist und/oder die Radarwellen von einer Radareinrichtung (2) ausgesendet werden, die an einem Straßenver- kehrs-Infrastrukturelement (4) oder einem Straßenverkehrsteilnehmer ange bracht ist. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least part of the one or more balls (1) is provided on one or more road traffic infrastructure elements (4) and / or road traffic participants in the spatial area and / or the radar waves from a radar device (2) which is attached to a road traffic infrastructure element (4) or a road user.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass zumindest ein Teil der einen oder mehreren Kugeln (1) an zumindest einem Flugobjekt und/oder zumindest einem schwimmenden Objekt im Raum bereich vorgesehen ist und/oder die Radarwellen von einer Radareinrichtung (2) ausgesendet werden, die an einem Flugobjekt oder einem schwimmenden Objekt angebracht ist. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least some of the one or more balls (1) at least a flying object and / or at least one floating object is provided in the spatial area and / or the radar waves are emitted by a radar device (2) which is attached to a flying object or a floating object.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass zumindest ein Teil der einen oder mehreren Kugeln (1) an zumindest ei nem sich autonom bewegenden Objekt und/oder an zumindest einem Men schen im Raumbereich vorgesehen ist und/oder die Radarwellen von einer Ra dareinrichtung (2) ausgesendet werden, die an einem sich autonom bewegen den Objekt oder einem Menschen angebracht ist. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least part of the one or more balls (1) is provided on at least one autonomously moving object and / or on at least one person in the spatial area and / or the radar waves from one Ra dareinrichtung (2) are sent out, which is attached to an autonomously moving object or a person.
14. Vorrichtung zur Erfassung eines Raumbereichs mittels Radarwellen, umfas send eine Radareinrichtung (2), welche derart ausgestaltet ist, dass sie im Be trieb Radarwellen in einem vorgegebenen Frequenzbereich in den Raumbe reich aussendet und aus dem Raumbereich Radarechos (RE) empfängt, welche aus der Rückstreuung der Radarwellen aus dem Raumbereich resultieren, wo bei die Radareinrichtung (2) ferner dazu eingerichtet ist, die empfangenen Ra darechos (RE, RE') zu verarbeiten, um Informationen über den Raumbereich zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Radarreflektoren eine oder mehrere Kugeln (1) umfasst, welche in dem Raumbereich installiert sind, wobei die eine oder mehreren Ku geln (1) jeweils eine kugelförmige Außenwand (la) umfassen, die für die Ra darwellen der Radareinrichtung (2) teilweise transparent und teilweise reflek tierend ist, wobei sich im Inneren einer jeweiligen Kugel (1) an die Außen wand (la) ein hohler Bereich (lb) anschließt, der derart groß ist, dass Radar strahlen (P, P') von über die Außenwand (la) eintretender Radarstrahlung (RS, RS') der Radareinrichtung (2) im Inneren der jeweiligen Kugel (1) auftreten, die jeweils zweimal und jeweils dreimal an der Außenwand (la) reflektiert werden und anschließend entgegengesetzt und parallel zur Einfallsrichtung der eintretenden Radarstrahlung (RS, RS') als Radarecho (RE, RE') über die Au ßenwand (la) austreten, wobei die Radareinrichtung (2) derart ausgestaltet ist, dass sie die jeweilige Kugel (1) über das Radarecho (RE, RE') detektiert. 14. A device for detecting a spatial area by means of radar waves, comprising a radar device (2) which is designed such that it emits radar waves in a predetermined frequency range in the Raumbe rich in operation and receives radar echoes (RE) from the spatial area the backscattering of the radar waves from the spatial area, where the radar device (2) is also set up to process the received ra dar echoes (RE, RE ') in order to determine information about the spatial area, characterized in that the device as radar reflectors one or more spheres (1) which are installed in the room area, the one or more spheres (1) each comprising a spherical outer wall (la) that is partially transparent and partially reflective for the radar waves of the radar device (2) is animal, wherein inside a respective ball (1) on the outer wall (la) a hollow area (lb) adjoins the so is large that radar rays (P, P ') from radar radiation (RS, RS') of the radar device (2) entering via the outer wall (la) occur inside the respective sphere (1), which occur twice and three times at the Outer wall (la) are reflected and then opposite and parallel to the direction of incidence of the incoming radar radiation (RS, RS ') emerge as radar echo (RE, RE') via the outer wall (la), the radar device (2) being designed in such a way that it passes the respective ball (1) via the radar echo (RE, RE ') detected.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 13 einge richtet ist. 15. The device according to claim 14, characterized in that the device for performing a method according to one of claims 2 to 13 is set up.
16. Verwendung von einer oder mehreren Kugeln (1) mit kugelförmiger Außen- wand (la), die für Radarwellen teilweise transparent und teilweise reflektierend ist, und daran anschließendem hohlen Bereich (1) im Inneren der Kugel (1) als Radarreflektoren in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder in einer Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15. 16. Use of one or more spheres (1) with a spherical outer wall (la) which is partially transparent and partially reflective for radar waves, and the hollow area (1) connected to it inside the sphere (1) as radar reflectors in a process according to one of claims 1 to 13 or in a device according to claim 14 or 15.
PCT/EP2020/085711 2019-12-18 2020-12-11 Method and device for sensing a spatial region by means of radar waves WO2021122361A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20824530.8A EP4078727A1 (en) 2019-12-18 2020-12-11 Method and device for sensing a spatial region by means of radar waves

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019219970.4 2019-12-18
DE102019219970.4A DE102019219970A1 (en) 2019-12-18 2019-12-18 Method and device for the detection of a spatial area by means of radar waves

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021122361A1 true WO2021122361A1 (en) 2021-06-24

Family

ID=73835602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/085711 WO2021122361A1 (en) 2019-12-18 2020-12-11 Method and device for sensing a spatial region by means of radar waves

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4078727A1 (en)
DE (1) DE102019219970A1 (en)
WO (1) WO2021122361A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202006002001U1 (en) 2006-02-07 2006-07-27 Rodewald, Günter Maritime rescue balloon is filled with helium and has an internal radar reflector and distinctive external markings
DE19943396B3 (en) 1999-09-10 2018-03-08 Rheinmetall Waffe Munition Gmbh Method for protecting moving objects by means of a deployable decoy and decoys

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6507307B1 (en) * 1982-05-14 2003-01-14 Lockheed Martin Corporation Ram-air inflated, passive decoy for millimeter wave frequencies
DE102017005887A1 (en) * 2017-06-22 2018-02-22 Daimler Ag safety device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19943396B3 (en) 1999-09-10 2018-03-08 Rheinmetall Waffe Munition Gmbh Method for protecting moving objects by means of a deployable decoy and decoys
DE202006002001U1 (en) 2006-02-07 2006-07-27 Rodewald, Günter Maritime rescue balloon is filled with helium and has an internal radar reflector and distinctive external markings

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SALSKI B. ET AL: "Radar Cross-Section of Sport Balls in 0.8-40-GHz Range", IEEE SENSORS JOURNAL., vol. 18, no. 18, 15 September 2018 (2018-09-15), US, pages 7467 - 7475, XP055781733, ISSN: 1530-437X, Retrieved from the Internet <URL:https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=8424121&ref=aHR0cHM6Ly9pZWVleHBsb3JlLmllZWUub3JnL2Fic3RyYWN0L2RvY3VtZW50Lzg0MjQxMjE=> DOI: 10.1109/JSEN.2018.2862142 *
STASIAK K ET AL: "A Study on a Possibility of Ball Detection in Sport Games : A Preliminary Verification Using Radar Measurements", 2018 19TH INTERNATIONAL RADAR SYMPOSIUM (IRS), GERMAN INSTITUTE OF NAVIGATION - DGON, 20 June 2018 (2018-06-20), pages 1 - 10, XP033393873, DOI: 10.23919/IRS.2018.8447906 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019219970A1 (en) 2021-06-24
EP4078727A1 (en) 2022-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3012616C2 (en) Airport surveillance facility
DE102008014330A1 (en) Obstacle detection system, in particular for an anti-collision system
EP2619452B1 (en) Offshore wind farm lighting
EP3857256B1 (en) Method for detecting road users
CN104076338A (en) Airborne radar clutter simulation method based on digital elevation and digital ground coverage
EP0518309A2 (en) Sensing device, in particular for landmines
DE10231299B4 (en) Collision warning system for wind turbines
DE102006017107A1 (en) Protective device for a stationary and/or mobile radar to protect from anti-radiation missile attack comprises a decoy body or emitter formed as passive bodies radiated by a radar and reflecting the beams from the body
DE102011052616A1 (en) Apparatus and method for defending a target object against at least one attacking missile
WO2021122361A1 (en) Method and device for sensing a spatial region by means of radar waves
DE102019209508B4 (en) Method and device for detecting a spatial area using radar waves
EP2959310A1 (en) Method and device for determining a detection range of a traffic route
EP0023625B1 (en) Alarm system for intrusion detection of an object moving in the proximity of an object to be protected
Žák et al. Advanced Chaff usage in modern EW
EP1227337B1 (en) Method of detection and recognition of cables based on the ROSAR system
DE102015009360A1 (en) Method of protecting a vehicle from attack by a laser beam
DE723207C (en) Ultra-short wave signal arrangement for securing vehicles with reduced visibility
Barbaresco et al. Wake vortex X-band radar monitoring: Paris-CDG airport 2008 campaign results & prospectives
DE10015164A1 (en) ROSAR communication method for obstacle detection in helicopter, involves merging heliradar laser-radar sensor data with registered data of on-board-intrinsic database for display of flight path and landing location
CN104914434B (en) A kind of method that cruise Helicopter Radar detects early warning high-tension bus-bar
DE4229509C2 (en) Method and device for protecting radar stations against anti-radar missiles
DE19522464A1 (en) Radar system for monitoring of fixed area with uneven surface
DE19710692A1 (en) Process for IR camouflage and IR reflector
DE102016013944A1 (en) Detector system for on-demand identification of aviation obstacles
DE2223633C3 (en) Device for the automatic detection of a convoy of several moving objects led by a command ship

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20824530

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020824530

Country of ref document: EP

Effective date: 20220718