Abbildender Radarsensor mit sendeseitig geschalteter Gruppenantenne (PDF)

Heute werden für Satelliten und militärische Anwendungen zunehmend hochauflösende
Radarsysteme eingesetzt, die eine trägheitslose, adaptive und programmierbare
elektronische Winkelabbildung erlauben. Die Technologien zur Realisierung solcher
Systeme sind jedoch aufgrund der Vielzahl der benötigten Hochfrequenzbaugruppen
sehr teuer. Demgegenüber gibt es kostengünstige Radarsysteme für automobile
Anwendungen, deren Winkelabbildung jedoch deutlich weniger als die der teuren „highend“ Systeme leisten kann. Damit Autofahrer von zukünftigen Fahrerassistenzsystemen in komplexen und gefährlichen Verkehrssituationen noch besser unterstützt werden, sind Sensoren mit hoher Winkelauflösung und großem Sichtbereich notwendig.
In dieser Arbeit wird versucht, mit Hilfe eines neuartigen Sensorkonzeptes die
Vorteile hochauflösender Radarsysteme für den automobilen Einsatz nutzbar zu
machen. In dem entworfenen Sensorkonzept wird eine einfache Hardwarearchitektur
mit Methoden der digitalen Strahlformung verbunden. Dadurch wird eine low-cost-
Lösung in kompakter Bauweise erreicht, die gegenüber den heute im Einsatz
befindlichen automobilen Radarsensoren hinsichtlich Winkelauflösung, Sichtbereich und
Flexibilität deutliche Vorteile bietet [9].
Zur Verifikation des Konzepts wurde an der Universität Ulm ein Demonstrationssystem
bei einer Frequenz von 24GHz realisiert. Es besteht aus einem FMCW-Radarfrontend
und einer abgesetzten Radarelektronik. In dem Frontend sind 25 schaltbare
Sendeantennen und zwei parallel betriebene Empfänger realisiert. In einem Messzyklus
werden die nacheinander für alle Sende-Empfangs-Kombinationen aufgenommenen
FMCW-Messungen unter Verwendung von Methoden der digitalen Strahlformung zu
einem Radarbild synthetisiert. Das Demonstrationssystem kann zusammen mit einem
Notebook-PC betrieben werden und eignet sich wegen des kompakten Aufbaus
vorzüglich zur Durchführung von Feldversuchen; eine schnelle und synchrone
Datenaufnahme ermöglicht auch Versuche mit bewegten Objekten.
Das Sensorkonzept wurde primär auf die Anforderungen für automobile Radarsensoren
kurzer und mittlerer Reichweiten ausgelegt. Die in der Hardwarearchitektur realisierte
Flexibilität hinsichtlich Signalerzeugung, Datenerfassung und Signalverarbeitung sowie
das synthetische Abbildungsverfahren machen es jedoch für weitere Applikationen sehr
interessant. So wurden beispielsweise erfolgreich Feldversuche zu Automatisierungsanwendungen im Tagebau durchgeführt.