Title:
System zum Generieren virtueller Radarsignaturen
Document Type and Number:
Kind Code:
T5

Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Prüfen und Evaluieren einer Reaktion eines Kraftfahrzeug-Radarsystems für ein spezifisches Kraftfahrzeug-Sicherheitsszenario, wobei das Verfahren und das System eine simulierte reflektierte Radarsignatur generieren, die zumindest einem virtuellen Ziel in einem spezifischen virtuellen Szenario entspricht. Die simulierte Radarsignatur wird aus einem oder mehreren aus Folgenden generiert:
– einer zuvor aufgezeichneten realen reflektierten Radarsignatur von zumindest einem realen Ziel in einem spezifischen realen Szenario,
– einer analytischen Repräsentation einer Radarzielsignatur von zumindest einem virtuellen Ziel in einem spezifischen virtuellen Szenario.





Inventors:
Haghighi, Kasra (Hovås, SE)
Rafieinia, Fahimeh (Askim, SE)
Application Number:
DE112016000274T
Publication Date:
10/12/2017
Filing Date:
10/21/2016
Assignee:
UniqueSec AB (Hovås, SE)
International Classes:
G01S7/40; G01S17/00; G08G1/16; G09B9/00; G09B9/042
Attorney, Agent or Firm:
zacco Dr. Peters und Partner, 80335, München, DE
Claims:
1. Verfahren zum Prüfen und Evaluieren einer Reaktion eines Kraftfahrzeug-Radarsystems für ein spezifisches Kraftfahrzeug-Sicherheitsszenario, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
– Anordnen von zumindest einem Kraftfahrzeugradar (1, 2, 3, 4) in einem Hardware-in-the-Loop-Aufbau,
– Generieren einer simulierten reflektierten Radarsignatur, die zumindest einem virtuellen Ziel in einem spezifischen virtuellen Szenario entspricht,
– Empfangen der simulierten Signatur durch das zumindest eine Kraftfahrzeugradar (1, 2, 3, 4),
– Evaluieren einer Reaktion des Kraftfahrzeug-Radarsystems durch Vergleichen einer Ausgabe des Kraftfahrzeug-Radarsystems mit einer erwarteten Ausgabe auf Grundlage der simulierten Zielsignatur,
– Anzeigen von einem oder mehreren aus: Fehler bei der Geschwindigkeit, Fehler beim Abstand, Fehldetektion von zumindest einem Ziel und Fehlalarme,
wobei die generierte simulierte reflektierte Radarsignatur, die zumindest einem virtuellen Ziel in einem spezifischen virtuellen Szenario entspricht, aus einem oder mehreren aus Folgenden generiert wird:
– einer zuvor aufgezeichneten realen reflektierten Radarsignatur von zumindest einem realen Ziel in einem spezifischen realen Szenario,
– einer analytischen Repräsentation einer Radarzielsignatur von zumindest einem Ziel in einem spezifischen virtuellen Szenario.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das spezifische virtuelle Szenario eines oder mehrere aus Folgenden umfasst:
– zumindest ein virtuelles Ziel,
– Clutter,
– virtuelle Umgebungsszenariobedingungen
– virtuelle Verkehrsszenariobedingungen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das virtuelle Ziel und das virtuelle Szenario über eine graphische Benutzerschnittstelle (11) ausgewählt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die zuvor aufgezeichnete reale reflektierte Radarsignatur eines realen Ziels in einem spezifischen realen Szenario von einer Verarbeitungseinheit (10) durch Zugreifen auf Datenbanken (7, 8, 9) zuvor aufgezeichneter realer reflektierter Radarsignaturen generiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Datenbanken (7, 8, 9) zuvor aufgezeichneter realer reflektierter Radarsignaturen erzeugt werden durch Aufzeichnen realer reflektierter Radarsignale mit einem Radaraufzeichnungssystem (5), wobei das Radaraufzeichnungssystem (5) reale Zieldaten, reale Clutterdaten und reale Umgebungsszenariobedingungen und Verkehrsszenariobedingungen aufzeichnet und alle Daten jeweils in einer entsprechenden Zieldaten-Datenbank (7), Clutterdaten-Datenbank (8) und Szenariobedingungen-Datenbank (9) speichert.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die analytische Repräsentation auf virtuellen Zielparametern des virtuellen Ziels in einem spezifischen virtuellen Szenario und virtuellen Szenarioparametern des virtuellen spezifischen Szenarios basiert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die virtuellen Zielparameter eines oder mehrere aus Folgenden sind:
– Art des Ziels, einschließlich Fußgänger, Radfahrer, Autos, Lastwagen, Tiere, Motorräder, Baumaschinen, Straßenschilder, Hindernisse auf der Straße,
– Geschwindigkeit, Abstand, Winkel oder Bewegungstrajektorie des Ziels,
– Ziel-Radarquerschnitt (RCS), einschließlich des Falles einer teilweisen Abdeckung des Ziels durch den Radarstrahl, und Änderung des RCS über die Zeit.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die virtuellen Szenarioparameter eines oder mehrere aus Folgenden sind:
– virtuelle Umgebungsszenariobedingungen,
– virtuelle Verkehrsszenariobedingungen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die virtuellen Umgebungsszenarioparameter eines oder mehrere aus Folgendem sind:
– geographische Karten
– statische Objekte in der virtuellen Umgebung
– Wetterbedingungen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–9, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
– Bereitstellen von graphischen 3D-Modellen und Punktwolken für die Reflexion von Radarstrahlen für alle physischen Elemente in dem spezifischen virtuellen Szenario.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei erweiterte Objektsignaturen durch Aggregieren von Radarsignaturen von Punktzielen zu Punktwolken erzeugt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–11, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
– kontinuierliches Aktualisieren virtueller Szenarioparameter auf Grundlage von Entscheidungseingaben (120) des Prüffahrzeugs.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–12, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
– Generieren einer simulierten reflektierten Radarsignatur, einschließlich momentaner Amplitude und momentaner Phase für ein Ziel, das sich entlang einer beliebigen Trajektorie bewegt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–13, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
– Identifizieren von reflektierenden Punkten und Wegen, die Sekundärreflexionen verursachen.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die simulierte reflektierte Radarsignatur auf Grundlage von Spezifikationen von virtuellen Zielparametern, einer Liste virtueller Szenarios und virtuellen Szenariobedingungen willkürlich gewählt wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die simulierte reflektierte Radarsignatur einen voller Dauerstrich umfasst.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
– Anpassen der simulierten reflektierten Radarsignatur auf Grundlage von Änderungen der Radarparameter.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
– Generieren einer simulierten reflektierten Radarsignatur, die die Winkellage des virtuellen Ziels widerspiegelt.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
– Generieren einer simulierten reflektierten Radarsignatur, die zumindest einem virtuellen Ziel für ein Radar mit Einzellenkstrahl entspricht.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
– Generieren eines Szenarios, bei dem die Radarreflexion hautsächlich in Nebenkeulen des Prüfradars vorhanden ist.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
– Kombinieren von virtuellen Signaturen ausgehend von einer zuvor aufgezeichneten realen reflektierten Radarsignatur und einer analytischen Repräsentation einer Radarzielsignatur.

22. System zum Prüfen und Evaluieren einer Reaktion eines Kraftfahrzeug-Radarsystems (18) für ein spezifisches Kraftfahrzeug-Sicherheitsszenario, wobei das System Folgendes umfasst:
– zumindest ein Kraftfahrzeugradar (1, 2, 3, 4) in einem Hardware-in-the-Loop-Aufbau,
– eine elektronische Rechnereinheit (20), die mit dem zumindest einen Kraftfahrzeugradar (1, 2, 3, 4) verbunden ist,
– ein Evaluierungsmodul (21) zum Evaluieren der Leistung des radarbasierten Sicherheitssystems (18),
– eine graphische Benutzerschnittstelle (11),
– ein Radar-Front-End (16), das dazu eingerichtet ist, eine simulierte reflektierte Radarsignatur zu generieren, die zumindest einem virtuellen Ziel in einem spezifischen virtuellen Szenario entspricht,
wobei die generierte simulierte reflektierte Radarsignatur, die zumindest einem virtuellen Ziel in einem spezifischen virtuellen Szenario entspricht, aus einem oder mehreren aus Folgenden generiert wird:
– einer zuvor aufgezeichneten realen reflektierten Radarsignatur von zumindest einem realen Ziel in einem spezifischen realen Szenario,
– einer analytischen Repräsentation einer Radarzielsignatur von zumindest einem virtuellen Ziel in einem spezifischen virtuellen Szenario.

23. System nach Anspruch 22, wobei das Radar-Front-End (16) eine erste Empfangsantenne (200), die zum Empfangen eines Signals vom Prüfradar am VUT eingerichtet ist, einen Verstärker (202), einen Mischer (204), der zum Hinzufügen der Zielszenarioradarsignatur eingerichtet ist, und eine Sendeantenne (206), die zum Senden des simulierten reflektierten Radarsignals für das VUT eingerichtet ist, umfasst.

24. System nach Anspruch 23, wobei das Radar-Front-End (16) ferner ein Synchronisierungs-Subsystem (208) umfasst, welches eine zweite Empfangsantenne umfasst, die dazu eingerichtet ist, Radarsignale von dem VUT zu empfangen, um Änderungen der Radarparameter zu detektieren.

25. System nach einem der Ansprüche 22–24, wobei das System ferner ein Radar-Front-End (16) umfasst, das dazu eingerichtet ist, ein virtuelles Ziel mit Winkelinformationen für ein Radar mit Einzellenkstrahl und/oder ein Monopulsradar zu simulieren.

26. System nach Anspruch 25, wobei das Radar-Front-End (16), das dazu eingerichtet ist, ein virtuelles Ziel mit Winkelinformationen für ein Radar mit Einzellenkstrahl zu simulieren, ein ein Synchronisierungs-Subsystem (208) umfassendes Radar-Front-End (16) ist.

27. System nach Anspruch 25, wobei das Radar-Front-End (16), das dazu eingerichtet ist, ein virtuelles Ziel mit Winkelinformationen für ein Monopulsradar zu simulieren, einen Zielszenariogenerator (TSG) (312) umfassend eine TSG-Empfangsantenne (314), eine erste TSG-Sendeantenne (316) und eine zweite TSG-Sendeantenne (318) umfasst.

28. System nach Anspruch 22, wobei das spezifische virtuelle Szenario eines oder mehrere aus Folgenden umfasst:
– zumindest ein virtuelles Ziel,
– Clutter,
– virtuelle Umgebungsszenariobedingungen
– virtuelle Verkehrsszenariobedingungen.

29. System nach einem der Ansprüche 22–28, wobei die zuvor aufgezeichnete reale reflektierte Radarsignatur eines realen Ziels in einem spezifischen realen Szenario von einer Verarbeitungseinheit durch Zugreifen auf Datenbanken zuvor aufgezeichneter realer reflektierter Radarsignaturen generiert wird.

30. System nach Anspruch 29, wobei die Datenbanken zuvor aufgezeichneter realer reflektierter Radarsignaturen erzeugt werden durch Aufzeichnen realer reflektierter Radarsignale mit einem Radaraufzeichnungssystem (5), wobei das Radaraufzeichnungssystem (5) reale Zieldaten, reale Clutterdaten und reale Umgebungsszenariobedingungen und Verkehrsszenariobedingungen aufzeichnet und alle Daten jeweils in einer entsprechenden Zieldaten-Datenbank (7), Clutterdaten-Datenbank (8) und Szenariobedingungen-Datenbank (9) speichert.

31. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die analytische Repräsentation auf virtuellen Zielparametern des virtuellen Ziels in einem spezifischen virtuellen Szenario und virtuellen Szenarioparametern des spezifischen virtuellen Szenarios basiert.

32. System nach Anspruch 31, wobei die Zielparameter eines oder mehrere aus Folgenden sind:
– Art des Ziels, einschließlich Fußgänger, Radfahrer, Autos, Lastwagen, Tiere, Motorräder, Baumaschinen, Straßenschilder, Hindernisse auf der Straße,
– Geschwindigkeit, Abstand, Winkel oder Bewegungstrajektorie des Ziels,
– Ziel-Radarquerschnitt (RCS), einschließlich des Falles einer teilweisen Abdeckung des Ziels durch den Radarstrahl, und Änderung des RCS über die Zeit.

33. System nach Anspruch 31 oder 32, wobei die virtuellen Szenarioparameter eines oder mehrere aus Folgenden sind:
– virtuelle Umgebungsszenariobedingungen,
– virtuelle Verkehrsszenariobedingungen.

34. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die simulierte reflektierte Radarsignatur auf Grundlage von Spezifikationen von virtuellen Zielparametern, einer Liste virtueller Szenarios und virtuellen Szenariobedingungen willkürlich gewählt ist.

35. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die simulierte reflektierte Radarsignatur einen voller Dauerstrich umfasst.

36. System nach einem der Ansprüche 22–35, wobei das System dazu eingerichtet ist, virtuelle Signaturen ausgehend von einer zuvor aufgezeichneten realen reflektierten Radarsignatur und einer analytischen Repräsentation einer Radarzielsignatur zu kombinieren.

Description:
TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft Radarsysteme und ein Verfahren und ein System zur Generierung einer virtuellen Umgebung mit virtuellen Zielen, die zur Verwendung für die Evaluierung von Radar-Sicherheitssystemen für Kraftfahrzeuge gedacht ist.

STAND DER TECHNIK

Um die Funktionalität von Radarsystemen in zahlreichen Anwendungen evaluieren zu können, ist es erforderlich, sie unter reproduzierbaren, kontrollierten und bekannten, der wirklichen Umgebung ähnlichen Bedingungen zu prüfen. Die Simulation von Radarzielen ermöglicht es, existierende Radarsysteme in einem geschlossenen Raum, z. B. einer elektromagnetischen Kammer oder in einer Laborumgebung, zu testen.

Es besteht eine große Nachfrage nach einer Verifizierung der Leistung von derartigen radarbasierten Sicherheitssystemen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens und eines Systems zum Prüfen und Evaluieren einer Reaktion eines Kraftfahrzeug-Radarsystems für ein spezifisches Kraftfahrzeug-Sicherheitsszenario, bei dem die obengenannten Probleme vermieden werden. Im Besonderen besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Verbesserung der bekannten Verfahren zum Prüfen und Evaluieren einer Reaktion eines Kraftfahrzeug-Radarsystems für ein spezifisches Kraftfahrzeug-Sicherheitsszenario. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren aus Anspruch 1 und das System aus Anspruch 22 gelöst.

In Anbetracht der zahlreichen möglichen Szenarien, deren Eintreten in der wirklichen Welt für jeden der obengenannten Radare wahrscheinlich ist, ist es ausschlaggebend, Szenarien und Ziele nachzustellen, um die Leistung der Sicherheitssysteme mit höherer Sicherheit bestätigen zu können. Ein Ziel der Erfindung ist die Einführung eines Ansatzes zur Generierung von frequenzmodulierten Dauerstrich-(FMCW-)-Radarzielsignaturen in einer breiten Palette an Szenarien, deren Eintreten im Kraftfahrzeugbereich wahrscheinlich ist. Die Aufgabe besteht darin, die Verifizierung von Kraftfahrzeug-Radarsystemen, die für Fahrerassistenzsysteme (ADAS) oder autonomes Fahren auf Sensor- oder Funktionsebene verwendet werden, unter Verwendung eines realen Hardware-in-the-Loop(HIL)-/Vehicle-in-the-Loop(VIL)-Aufbaus zu ermöglichen.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hardware-in-the-Loop-Aufbau oder Vehicle-in-the-Loop-Aufbau, der verschiedene Szenarien und Ziele emulieren kann. Die Zielgenerierung wird mithilfe von zweierlei Ansätzen durchgeführt: ”analytisch” und ”Aufzeichnen und Abspielen”, die es gemeinsam möglich machen, eine große Anzahl an Radarzielen in einer großen Palette von Szenarien zu reproduzieren.

Hardware-in-the-Loop ist ein Aufbau, bei dem die Ein- und Ausgänge eines Prüflings (DUT) unter Verwendung eines einzigen Systems gesteuert werden. Das System generiert das vorgesehene reflektierte Radarsignal für den DUT, bei dem es sich im Rahmen dieser Erfindung um ein radarbasiertes aktives Sicherheitssystem für Kraftfahrzeuge handelt. Die Antwort oder Reaktion des DUT wird von dem Prüfsystem analysiert. Basierend auf der reflektierten Radarsignatur und der Reaktionsweise des Radarsystems und auf dem, was von dem DUT wahrgenommen wurde, wird die Leistung evaluiert und der GUI rückgemeldet. Die Leistung des DUT ergibt sich nicht nur aus dem Radar im System, sondern aus dem gesamten Entscheidungsfällungssystem im Auto, einschließlich der Nebenelektronik.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen und Evaluieren einer Reaktion eines Kraftfahrzeug-Radarsystems für ein spezifisches Kraftfahrzeug-Sicherheitsszenario, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

  • – Anordnen von zumindest einem Kraftfahrzeugradar in einem Hardware-in-the-Loop-Aufbau,
  • – Generieren einer simulierten reflektierten Radarsignatur, die zumindest einem Ziel in einem spezifischen Szenario entspricht,
  • – Empfangen der simulierten Signatur durch das zumindest eine Kraftfahrzeugradar,
  • – Evaluieren einer Reaktion des Kraftfahrzeug-Radarsystems durch Vergleichen einer Ausgabe des Kraftfahrzeug-Radarsystems mit einer erwarteten Ausgabe auf Grundlage der simulierten Zielsignatur,
  • – Anzeigen von einem oder mehreren aus: Fehler bei der Geschwindigkeit, Fehler beim Abstand, Fehldetektion von zumindest einem Ziel und Fehlalarme,
    wobei die generierte simulierte reflektierte Radarsignatur, die zumindest einem Ziel in einem spezifischen Szenario entspricht, aus einem oder mehreren aus Folgenden generiert wird:
  • – einer zuvor aufgezeichneten realen reflektierten Radarsignatur von zumindest einem Ziel in einem spezifischen Szenario,
  • – einer analytischen Repräsentation einer Radarzielsignatur von zumindest einem Ziel in einem spezifischen Szenario.

Im Allgemeinen bedeutet Zielsimulation die Generierung elektromagnetischer Reflexionssignale ähnlich jener Signale, die von tatsächlichen Zielen zurückgesendet werden würden. Ein Verfahren zum Generieren derartiger Signale besteht in der Anwendung von Informationen auf eine Signatur, die in realen Zielrücksendungen zu erwarten wären. Diese Informationen sind unter anderem Dopplerverschiebung, Radarquerschnitt (RCS), Verzögerung, Mehrwegeeffekte, Antennenstrahlungsdiagramm, Position des Ziels, Informationen über die Umgebung, Clutter und so weiter. Zudem müssen zur Generierung einer ausreichenden Vielfalt an Zielen mehrere Szenarien und verschiedene Möglichkeiten in Betracht gezogen werden. In der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren reale Rücksignale aufgezeichnet, um bei der Generierung virtueller Ziele eingesetzt zu werden. Durch Verwendung dieses Verfahrens wird die Komplexität der Hinzufügung von Parametern und komplizierter Berechnungen beträchtlich reduziert, und so gut wie jedes Ziel oder Clutter könnte mit höchster Authentizität reproduziert werden.

Die Erfindung zielt auf die Nachstellung einer großen Vielfalt an Radarzielen, die verschiedenen Szenarien entsprechen, auf die ein Radar in einer Kraftfahrzeugsicherheitsanwendung stoßen kann, ab. Die Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Hardware-in-the-Loop(HIL)-Aufbaus, bei dem verschiedene mögliche Radarziele virtuell generiert werden, um die Funktionalität verschiedener Radare in einem Fahrzeug zu evaluieren und zu bestätigen. Dies wird in der vorliegenden Erfindung durch zwei Ansätze erreicht. Beim ersten wird ein virtuelles Ziel auf Grundlage einer analytischen Funktion simuliert, wobei Parameter und Annahmen des gewünschten Ziels berücksichtigt werden. Der zweite Ansatz besteht in der Aufzeichnung wirklicher Ziele in beliebigen Szenarien und Abspielen dieser für den Prüfradar. Dies sorgt für ein großes Maß an Flexibilität bei der Generierung von Radarzielen und führt zu einem authentischen Ergebnis.

Das spezifische Szenario kann eines oder mehrere aus Folgenden umfassen:

  • – zumindest ein Ziel, einschließlich Fußgänger, Radfahrer, Autos, Lastwagen, Tiere, Motorräder, Baumaschinen, Straßenschilder, Hindernisse auf der Straße,
  • – Clutter,
  • – Umgebungsszenariobedingungen,
  • – Verkehrsszenariobedingungen.

Unter Umgebungsszenariobedingungen sind Wetter, Sicht, Temperatur, Feuchtigkeit und andere Bedingungen zu verstehen, die das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) in einem Radarsystem beeinflussen können, wobei dies Clutter einschließen kann. Unter Verkehrsszenariobedingungen ist die Verkehrssituation zu verstehen, in der sich das zumindest eine Ziel befindet. Beispiele für solche Verkehrssituationen können ein Ziel, das sich entlang einer Geraden bewegt, ein Ziel, das eine Kurve ausführt, ein Ziel in einem Kreisverkehr, ein Ziel, das ein Manöver ausführt, oder ein Ziel, das einparkt, sein. Verkehrsszenariobedingungen können auch die Topographie sein, die die Radarsignatur des Ziels in dem spezifischen Kraftfahrzeug-Sicherheitsszenario beeinflusst. In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung sind verschiedene aus Ziel(en), Umgebung und anderen Einflussfaktoren, wie etwa den Wetterbedingungen, zusammengesetzte Szenarien durch eine Satz an Reflektorpunkten repräsentiert. Diese Punkte werden unter Verwendung eines Ray-Tracing-Verfahrens für jedes erweiterte Objekt im Szenario erhalten. Ein erweitertes Objekt ist ein Objekt, das multiple Reflektorpunkte (Punktziele) aufweist, die durch spezifische Abstände voneinander getrennt sind. Beispielsweise wird ein Fahrzeug normalerweise als erweitertes Objekt betrachtet. Im nächsten Schritt wird ein Bewegungsmodell von Komponenten des Szenarios unter Berücksichtigung der Position des Prüffahrzeugs (VUT) und dessen Radarstrahls zur Identifizierung und Markierung relevanter Reflektorpunkte berücksichtigt. Für jeden dieser werden Änderungen der Phase und der Amplitude des gesendeten Signals durch das Radar am VUT ähnlich einem Ein-Punkt-Problem berechnet. Dies bildet die Grundlage für die Signalgenerierung für das VUT. Das Signal wird dann an das HF-Front-End gesendet.

Weitere für die Generierung von Zielszenarien relevante Aspekte, z. B. die Rolle von Radarspezifikationen, Winkelinformationen, Synchronisierung zwischen Zielsimulator und VUT, die Kombination analytischer Ziele mit den Ergebnissen aus einem Aufzeichnungs-und-Abspiel-Aufbaus werden noch genauer beschrieben werden.

Das virtuelle Ziel und das virtuelle Szenario können über eine graphische Benutzerschnittstelle ausgewählt werden. Die Verwendung einer graphischen Benutzerschnittstelle erleichtert einem Anwender des Verfahrens den Auswahlvorgang, da die graphische Benutzerschnittstelle ein Szenario sichtbar machen kann und eine intuitivere Anpassung von Szenariozielen, Szenariobedingungen und anderen Parametern ermöglicht.

Die zuvor aufgezeichnete reale reflektierte Radarsignatur eines Ziels in einem spezifischen Szenario kann von einer Verarbeitungseinheit durch Zugreifen auf eine Datenbank zuvor aufgezeichneter realer reflektierter Radarsignaturen generiert werden.

Die Datenbank zuvor aufgezeichneter realer reflektierter Radarsignaturen kann erzeugt werden durch Aufzeichnen realer reflektierter Radarsignale mit einem Radaraufzeichnungssystem, wobei das Radaraufzeichnungssystem Zieldaten, Clutterdaten und Umgebungsszenariobedingungen und Verkehrsszenariobedingungen aufzeichnet und alle Daten jeweils in einer entsprechenden Zieldaten-Datenbank, Clutterdaten-Datenbank und Szenariobedingungen-Datenbank speichert.

Die analytische Repräsentation kann auf Zielparametern des Ziels in einem spezifischen Szenario und Szenarioparametern des spezifischen Szenarios basieren.

Zielparameter der analytischen Repräsentation können eines oder mehrere aus Folgenden sein:

  • – Art des Ziels, einschließlich Fußgänger, Radfahrer, Autos, Lastwagen, Tiere, Motorräder, Baumaschinen, Straßenschilder, Hindernisse auf der Straße,
  • – Geschwindigkeit, Abstand, Winkel oder Bewegungstrajektorie des Ziels,
  • – Ziel-Radarquerschnitt (RCS), einschließlich des Falles einer teilweisen Abdeckung des Ziels durch den Radarstrahl, und Änderung des RCS über die Zeit.

Szenarioparameter der analytischen Repräsentation können eines oder mehrere aus Folgendem sein:

  • – Umgebungsszenariobedingungen,
  • – Verkehrsszenariobedingungen.

Die virtuellen Umgebungsszenariobedingungen können eines oder mehrere aus Folgenden sein:

  • – geographische Karten,
  • – statische Objekte in der virtuellen Umgebung,
  • – Wetterbedingungen.

Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen:

  • – Bereitstellen von graphischen 3D-Modellen und Punktwolken für die Reflexion von Radarstrahlen für alle physischen Elemente in dem spezifischen virtuellen Szenario. Die Verwendung von graphischen 3D-Modellen physischer Elemente ermöglicht die Berechnung von Punktquellen, aus denen reflektierte Radarstrahlen berechnet werden können. Sie ermöglichen auch eine visuelle Repräsentation des Szenarios.

Erweiterte Objektsignaturen können durch Aggregieren von Radarsignaturen von Punktzielen zu Punktwolken generiert werden. Alle Punktquellen eines 3D-Modells bilden eine Punktwolke für dieses Objekt. Die Punktwolke repräsentiert die Hauptreflektorpunkte für jedes 3D-Modell. Der Vorgang des Erstellens eines 3D-Modells und Berechnens der Reflektoren (Punktwolke) desselben von jedem Winkel kann offline zur Erzeugung einer Bibliothek durchgeführt werden. Diese Offline-Berechnung ist von sehr wichtig, um zur Erzeugung der simulierten reflektierten Radarsignatur oder des Signals in Echtzeit imstande zu sein. Um aus einem Ziel eine Radarsignatur zu erzeugen, kann ein neuronales Netzwerk trainiert werden, welches den Winkel und die Art des Objekts als Eingabe erhält und das entsprechende Signal dem Obigen entsprechend erzeugt. Anstatt eine große Bibliothek aller Objektsignaturen von jedem einzelnen Winkel aus zu benötigen, kann ein sehr viel kleineres und weniger komplexes neuronales Netzwerk pro Objekt gespeichert werden.

Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen:

  • – kontinuierliches Aktualisieren virtueller Szenarioparameter auf Grundlage von Entscheidungseingaben des Prüffahrzeugs. Ein Fahrzeug, das Rückmeldungen von seinem Radarsystem erhält, kann aktiv werden und sein Verhalten anpassen, beispielsweise kann es selbsttätig bremsen, wenn ein Objekt in seine Detektionszone eintritt. Diese Eingabe wird in das Verfahren eingegliedert und dadurch werden die Szenarioparameter aktualisiert.

Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen:

  • – Generieren einer simulierten reflektierten Radarsignatur, einschließlich momentaner Amplitude und momentaner Phase für ein Ziel, das sich entlang einer beliebigen Trajektorie bewegt.

Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen:

  • – Identifizieren von reflektierenden Punkten und Wegen, die Sekundärreflexionen verursachen. Sekundärreflexionen sind schwächer als Primärreflexionen und repräsentieren aufgrund einer Bewegung über einen Nicht-Sichtlinie-Weg falsche Ziele in größeren Abständen.

Die simulierte reflektierte Radarsignatur kann auf Grundlage von Spezifikationen von Zielparametern, Szenariolisten und anderen Szenariobedingungen willkürlich gewählt werden.

Die simulierte reflektierte Radarsignatur kann ein voller Dauerstrich sein.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

  • – Anpassen der simulierten reflektierten Radarsignatur auf Grundlage von Änderungen der Radarparameter. Beim Prüfen können sich verschiedene Parameter des Prüfradars verändern. Diese Änderungen werden überwacht und in das Verfahren eingegliedert, um das Verfahren kontinuierlich an die neuen Radarparameter anzupassen.

Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen:

  • – Generieren einer simulierten reflektierten Radarsignatur, die die Winkellage des virtuellen Ziels widerspiegelt. Ein Ziel kann sich an unterschiedlichen Positionen befinden und es ist wichtig, die Winkellage in Bezug auf das VUT zu bestimmen. Das Verfahren ermöglicht die Simulation der Winkellage des virtuellen Ziels.

Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen:

  • – Generieren einer simulierten reflektierten Radarsignatur, die zumindest einem virtuellen Ziel für ein Radar mit Einzellenkstrahl entspricht. Ein Vorteil der Verwendung eines einzigen Strahls zur Handhabe der Strahllenkungs-Winkelinformationen besteht darin, dass es nicht notwendig ist, den Strahl mit der Geschwindigkeit des Radarlenkstrahls zu lenken. Dies senkt die Kosten und die Anforderungen an das HF-Front-End. Auch mindert dies die Gefahr von Winkelinformationsfehlern.

Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen:

  • – Generieren eines Szenarios, bei dem die Radarreflexion hautsächlich in Nebenkeulen des Prüfradars vorhanden ist.

Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen:

  • – Kombinieren von virtuellen Signaturen ausgehend von einer zuvor aufgezeichneten realen reflektierten Radarsignatur und einer analytischen Repräsentation einer Radarzielsignatur. Durch Kombinieren virtueller Signaturen ausgehend von einer zuvor aufgezeichneten realen reflektierten Radarsignatur und einer analytischen Repräsentation einer Radarzielsignatur können mehr Szenarien generiert werden.

Die Erfindung betrifft ferner ein System zum Prüfen und Evaluieren einer Reaktion eines Kraftfahrzeug-Radarsystems für ein spezifisches Kraftfahrzeug-Sicherheitsszenario, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

  • – zumindest ein Kraftfahrzeugradar in einem Hardware-in-the-Loop-Aufbau,
  • – eine elektronische Rechnereinheit, die mit dem zumindest einen Kraftfahrzeugradar verbunden ist,
  • – ein Evaluierungsmodul (zum Evaluieren der Leistung von radarbasierten Sicherheitssystemen),
  • – eine graphische Benutzerschnittstelle,
  • – ein Radar-Front-End, das dazu eingerichtet ist, eine simulierte reflektierte Radarsignatur zu generieren, die zumindest einem Ziel in einem spezifischen Szenario entspricht,
    wobei die generierte simulierte reflektierte Radarsignatur, die zumindest einem Ziel in einem spezifischen Szenario entspricht, aus einem oder mehreren aus Folgenden generiert wird:
  • – einer zuvor aufgezeichneten realen reflektierten Radarsignatur von zumindest einem Ziel in einem spezifischen Szenario,
  • – einer analytischen Repräsentation einer Radarzielsignatur von zumindest einem Ziel in einem spezifischen Szenario.

Das Radar-Front-End kann eine erste Empfangsantenne, die zum Empfangen eines Signals vom Prüfradar am VUT eingerichtet ist, einen Verstärker, einen Mischer, der zum Hinzufügen der Zielszenarioradarsignatur eingerichtet ist, und eine Sendeantenne, die zum Senden des simulierten reflektierten Radarsignals für das VUT eingerichtet ist, umfassen.

Das Radar-Front-End kann ferner ein Synchronisierungs-Subsystem umfassen, welches eine zweite Empfangsantenne umfasst, die dazu eingerichtet ist, Radarsignale von dem VUT zu empfangen, um Änderungen der Radarparameter zu detektieren. Das Subsystem ermöglicht eine kontinuierliche Aktualisierung des Systems, um das Verfahren an Änderungen der Radarparameter während der Prüfung anzupassen und wird verwendet, wenn das System sein Verhalten ändert oder Winkelinformationen verwendet.

Das System kann ferner ein Radar-Front-End umfassen, das dazu eingerichtet ist, ein virtuelles Ziel mit Winkelinformationen für ein Radar mit Einzellenkstrahl und/oder ein Monopulsradar zu simulieren.

Das Radar-Front-End, das dazu eingerichtet sein kann, ein virtuelles Ziel mit Winkelinformationen für ein Radar mit Einzellenkstrahl zu simulieren, ist ein ein Synchronisierungs-Subsystem umfassendes Radar-Front-End.

Das Radar-Front-End kann ferner dazu eingerichtet sein, ein virtuelles Ziel mit Winkelinformationen für ein Monopulsradar zu simulieren, umfassend einen Zielszenariogenerator (TSG) umfassend eine Empfangsantenne, eine erste TSG-Sendeantenne und eine zweite TSG-Sendeantenne.

Das spezifische Szenario kann eines oder mehrere aus Folgenden umfassen:

  • – zumindest ein Ziel,
  • – Clutter,
  • – Umgebungsszenariobedingungen,
  • – Verkehrsszenariobedingungen.

Bei diesem System kann die zuvor aufgezeichnete reale reflektierte Radarsignatur eines Ziels in einem spezifischen Szenario von einer Verarbeitungseinheit durch Zugreifen auf eine Datenbank zuvor aufgezeichneter realer reflektierter Radarsignaturen generiert werden.

Bei diesem System kann die Datenbank zuvor aufgezeichneter realer reflektierter Radarsignaturen erzeugt werden durch Aufzeichnen realer reflektierter Radarsignale mit einem Radaraufzeichnungssystem, wobei das Radaraufzeichnungssystem Zieldaten, Clutterdaten und Umgebungsszenariobedingungen und Verkehrsszenariobedingungen aufzeichnet und alle Daten jeweils in einer entsprechenden Zieldaten-Datenbank, Clutterdaten-Datenbank und Szenariobedingungen-Datenbank speichert.

Bei diesem System kann die analytische Repräsentation auf Zielparametern des Ziels in einem spezifischen Szenario und Szenarioparametern des spezifischen Szenarios basieren.

Bei diesem System können Zielparameter der analytischen Repräsentation eines oder mehrere aus Folgenden sein:

  • – Art des Ziels, einschließlich Fußgänger, Radfahrer, Autos, Lastwagen, Tiere, Motorräder, Baumaschinen, Straßenschilder, Hindernisse auf der Straße,
  • – Geschwindigkeit, Abstand, Winkel oder Bewegungstrajektorie des Ziels,
  • – Ziel-Radarquerschnitt (RCS), einschließlich des Falles einer teilweisen Abdeckung des Ziels durch den Radarstrahl, und Änderung des RCS über die Zeit.

Bei diesem System können Szenarioparameter der analytischen Repräsentation eines oder mehrere aus Folgenden sein:

  • – Umgebungsszenariobedingungen,
  • – Verkehrsszenariobedingungen.

Bei diesem System kann die simulierte reflektierte Radarsignatur auf Grundlage von Spezifikationen von Zielparametern, Szenariolisten und Szenariobedingungen willkürlich gewählt werden.

Bei diesem System kann die simulierte reflektierte Radarsignatur ein voller Dauerstrich sein.

Das System kann dazu eingerichtet sein, virtuelle Signaturen ausgehend von einer zuvor aufgezeichneten realen reflektierten Radarsignatur und einer analytischen Repräsentation einer Radarzielsignatur zu kombinieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt en Fahrzeug, das verschiedene in Kraftfahrzeugsicherheitsanwendungen eingesetzte Radare umfasst.

2 ist ein schematisches Blockdiagramm der Hardware für einen Hardware-in-the-Loop(HIL)-Aufbau.

3 zeigt schematisch ein Flussdiagramm der Zielsignaturgenerierung und des HIL-Vorgangs.

4 zeigt schematisch ein Flussdiagramm eines detaillierteren Ablaufs der Zielsignaturgenerierung unter Verwendung der analytischen Zielgenerierung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

5 veranschaulicht ein Radar-Front-End eines Zielszenariogenerators mit einem Synchronisierungs-Subsystem.

6 veranschaulicht einen Durchlauf (eng: sweep) mithilfe eines FMCW-Radars auf ein stationäres Ziel hin.

7 veranschaulicht einen Durchlauf mithilfe eines FMCW-Radars auf ein bewegliches Ziel hin.

8 veranschaulicht ein Beispiel für ein Bewegungsmodell für ein Ziel, das sich einen linearen Weg entlang bewegt.

9 veranschaulicht ein Beispiel für ein Bewegungsmodell für ein Ziel, das sich einen willkürlichen Weg entlang bewegt.

Die 10a10c zeigen Zielszenarien, die bei der analytischen Zielgenerierung berücksichtigt werden.

Die 11a11b veranschaulichen Wege von Zielen und deren Verschiebung in Bezug auf das Radar.

Die 12a und 12b veranschaulichen die Zielszenariogenerierung für ein Radar mit Einzellenkstrahl.

13 veranschaulicht eine Anordnung aus Antennen zur Simulation von Winkelinformationen für Monopulsradare.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

1 zeigt eine Ansicht des Radarsystems in einer Kraftfahrzeugsicherheitsanwendung. 1 zeigt en Fahrzeug, das verschiedene in Kraftfahrzeugsicherheitsanwendungen eingesetzte Radare umfasst, in einem Hardware-in-the Loop-Aufbau. Das Fahrzeug umfasst zwei Radare vorne am Fahrzeug; ein erstes Radar 1 mit einem schmalen Strahl, das beispielsweise zum Detektieren anderer, sich mit hoher Geschwindigkeit bewegender Verkehrsteilnehmer verwendet wird, während die Funktion eines Abstandsregeltempomaten (ACC) benutzt wird. Ein zweites Radar 2 mit einem breiteren Strahl ist dazu eingerichtet, beispielweise Fußgänger oder Radfahrer zu detektieren, die vor dem Fahrzeug auftauchen, um eine Kollision zu vermeiden. Heckradarsensoren 3 hinten am Fahrzeug warnen, wenn in den Bereichen hinter dem Fahrzeug kreuzender Verkehr in Bewegung ist. Türspiegelradare 4 sind eingerichtet, um Ziele in den toten Winkeln des Fahrzeugs zu detektieren. Sowohl die Radare als auch die Motorsteuerung (ECU) sind mit einem Zielsimulator 100 verbunden. Die Objekte 1a, 3a und 4a entsprechen virtuellen Zielen, die jeder der Radare 1, 3 und 4 detektieren soll. Die Rückmeldung von jedem Radar sowie jedwede andere Rückmeldung von der ECU werden dem Zielsimulator rückgemeldet. Eine ausführlichere Beschreibung folgt nachstehend.

Eine ausführliche Beschreibung des Hardwareaufbaus ist in 2 gegeben. Beim ersten Ansatz der Zielgenerierung, dem Aufzeichnungs- und Abspielansatz oder Voraufzeichnungsansatz, erfasst das Radaraufzeichnungssystem 5 ein reales Zielszenario 6. Die Messungen aus dem realen Zielszenario bilden eine Datenbank realer Ziele 7, eine Datenbank realen Clutters 8 sowie eine Datenbank realer Szenariobedingungen 9. Die Datenbanken 7, 8, 9 werden dann von der Verarbeitungseinheit 10 verwendet, um bei der Generierung von relevanten virtuellen Signalen, d. h. einer virtuellen Zielsignatur, herangezogen zu werden.

Beim zweiten Ansatz, dem Ansatz der analytischen Repräsentation, wird ein Szenario für die virtuelle Zielgenerierung 12 gemäß Anwenderbefehlen über die graphische Benutzerschnittstelle (GUI) 11 ausgewählt. Das virtuelle Zielszenario wird an die Einheit 13 zur analytischen Generierung virtueller Ziele angelegt, wo die Signatur des gewünschten virtuellen Ziels theoretisch berechnet und dann in der Signalerzeugungseinheit 14 generiert wird. Das analoge Signal der Verarbeitungseinheit wird in einem Digital-/Analog-Umsetzer 15 zu einem digitalen umgewandelt. Es kann erforderlich sein, die Amplitude und den Bereich der Signatur anzupassen, um zur Übertragung durch das HF-Front-End 16 geeignet zu sein. Die Signalverstärkungs- und Aufbereitungsschaltung 17 erfüllt diese Aufgabe.

Das Prüffahrzeug 19 besteht aus einem Radarsystem 18, das die generierte simulierte reflektierte Radarsignatur empfängt, welche einem virtuellen Ziel entspricht, und eine elektronische Rechnereinheit (ECU) 20, die Datenverarbeitungen ausführt und das Ergebnis an das Evaluierungsmodul 21 weiterleitet. Das Evaluierungsmodul 21 misst die Leistung des radarbasierten Sicherheitssystems und zeigt die Ergebnisse an der GUI 11 an. Von dem der Prüfung unterzogenen Radarsystem wird, als erste Schätzung, eine perfekte Leistung erwartet. Erfahrungswerte zeigen, dass dies in Wirklichkeit nicht der Fall ist. Durch Erzeugen einer kontrollierten virtuellen Umgebung kann, wenn die erwartete Ausgabe des Radarsystems bekannt ist und die Reaktion des Radarsystems oder des DUT wahrgenommen wird, die tatsächliche Leistung des gesamten Systems gemessen werden.

Die folgenden Parameter werden im Hinblick auf generierte simulierte reflektierte Radarsignaturen sowohl aus zuvor aufgezeichneten realen Szenarien als auch aus analytischen virtuellen Szenarien im Bereich der Kraftfahrzeugsicherheit als wichtig erachtet:

  • – Art des Ziels, einschließlich Fußgänger, Radfahrer, Autos, Lastwagen und andere Verkehrsteilnehmer,
  • – Umgebungsszenariobedingungen,
  • – Verkehrsszenariobedingungen.
  • – Geschwindigkeit, Abstand, Winkel oder Bewegungstrajektorie des Ziels,
  • – unterschiedliche Wetterbedingungen, die das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) im Radarsystem beeinflussen,
  • – Radarquerschnitt (RCS) des Ziels, einschließlich des Falles einer teilweisen Abdeckung des Ziels durch den Radarstrahl, und Änderung des RCS über die Zeit.

3 zeigt schematisch ein Flussdiagramm der Zielsignaturgenerierung und des HIL-Vorgangs.

Im ersten Block 22 wählt ein Anwender den allgemeinen Rahmen des Prüfungsszenarios durch Spezifizieren der Parameter des virtuellen Ziels, der Bedingungen des virtuellen Umgebungsszenarios und der Bedingungen des virtuellen Verkehrsszenarios aus. Im zweiten Block 23 generiert das System auf Grundlage der ausgewählten Parameter und Bedingungen zufällig Einzelheiten des zu emulierenden Szenarios. In Block 24a oder 24b wählt das System ein oder mehrere virtuelle Ziele in einem virtuellen Szenario aus den realen, aus der Datenbank 24c aufgezeichneter realer Szenarien (Block 24a) abgerufenen Szenarien oder aus den analytischen Szenarien (Block 24b) aus. In Block 25 wird eine simulierte reflektierte Radarsignatur, die zumindest einem virtuellen Ziel in einem spezifischen virtuellen Szenario entspricht, generiert und an das Prüffahrzeug angelegt. In Block 26 wird die simulierte reflektierte Radarsignatur von dem Radar im Prüffahrzeug empfangen. In Block 27 werden die Ergebnisse der Reaktion des radarbasierten Systems des Fahrzeugs durch Vergleichen der Ausgabe des Radarsystems mit der virtuellen Zielsignatur evaluiert. In Block 28 wird dem Anwender die Leistung angezeigt. Die Leistung kann beispielsweise ein Geschwindigkeits-/Abstandsfehler, Detektion oder unterbliebene Detektion und Fehlalarme sein.

4 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für einen detaillierteren Ablauf der Zielsignaturgenerierung unter Verwendung der analytischen Zielgenerierung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Der Ablauf besteht aus den folgenden Schritten:

Wahl des Szenarios:

Zunächst muss ein Prüfungsszenario ausgewählt werden. Der Anwender kann über eine graphische Benutzerschnittstelle (GUI) 11 verschiedene Elemente des Szenarios und Zielmerkmale für eine spezifische Prüfungssituation auswählen. Die Wahl des Szenarios erfolgt in Block 102. Die Wahl des Szenarios ermöglicht eine wiederholbare Prüfung des VUT zum Zwecke der Entwicklung von Signalverarbeitungsalgorithmen und der Verifizierung der Leistung in einer spezifischen Situation. Die Wahl des Szenarios kann auch nach dem Zufallsprinzip erfolgen. Demnach wäre es möglich, die Leistung des VUT in einem abschließenden Schritt zu bewerten, um dessen Stichhaltigkeit und Zuverlässigkeit in mehreren vielfältigen, der Wirklichkeit entsprechenden Situationen sicherzustellen.

Analytische Bibliothek:

Die analytische Bibliothek 104 umfasst graphische 3D-Modelle sowie Punktwolken für alle Komponenten, die in einem in Block 102 ausgewählten Szenario auftreten können. Die Komponenten schließen geographische Karten und Verkehrssituation in Block 106, verschiedene Arten von Fahrzeugen in Block 108, andere Verkehrsteilnehmer in Block 110, statische Objekte wie etwa Gebäude und Bäume in Block 112 und Wetterbedingungen wie etwa Regen, Nebel, Staub usw. in Block 114 ein. Zunächst wird für alle diese Elemente ein graphisches 3D-Modell gebildet. Um dies zu erreichen, wird für jedes erweiterte Objekt ein Drahtgittermodell erstellt und wiedergegeben. Die resultierenden 3D-Modelle werden dann aus unterschiedlichen Winkeln beleuchtet und die Reflexionsmenge von jedem Winkel unter Verwendung einer Ray-Tracing-Technik gemessen. Die Beleuchtung erfolgt mithilfe eines Radarsignals. Das Ray-Tracing (bei der Simulation) beginnt an der Position des Radarsenders, setzt sich an einem aus dem Radar kommenden Strahl zu verschiedenen Punkten im Ziel hin fort und findet dann heraus, welche Strahlen schlussendlich zum Radarempfänger zurückkehren. Die Position der Punktreflektoren an jedem Objekt, die vom Winkel, aus dem der Radar auf das Objekt blickt, abhängig ist, wird vorausberechnet und in einer Bibliothek gespeichert. Auf diese Weise können die Hauptreflektorpunkte einer jeden Komponente identifiziert und am 3D-Modell der entsprechenden Komponente markiert werden. Dies wird als Punktwolken für erweiterte Objekte in der analytischen Bibliothek 104 gespeichert.

Generierung der Umgebung:

In Schritt 116 werden graphische Modelle von Komponenten der Blöcke 106, 108, 110, 112 und 114 kombiniert, um eine Umgebung zu repräsentieren, die sich auf das in Block 102 ausgewählte gewünschte Szenario bezieht.

Generierung des Szenarios:

In dieser Phase kann entsprechend der Trajektorie des VUT und dem Bewegungsmuster eines oder mehrerer Ziele und anderer Komponenten in der simulierten Umgebung ein Szenario generiert werden. Dies geschieht in Block 118.

Die Generierung eines Szenarios ist vorzugsweise ein adaptiver Echtzeitvorgang. Dieser wird von den Reaktionen des VUT aufgrund von radarbasierten Entscheidungen beeinflusst. Wenn das VUT eine Handlung vollzieht, beispielsweise mittels autonomer Notbremsung (AEB) bremst, ändern sich der Steuerkurswinkel des Radars und die relative Position anderer Komponenten des Szenarios. Der Szenariogenerator muss dieser Änderung gerecht werden, um die neue Situation darzustellen. Deshalb werden für diese Aktualisierung die Entscheidungen des VUT mithilfe der Entscheidungseingabe 120 auf den Szenariogenerierungsblock 118 angewendet. Die Generierung eines Szenarios kann auch durch Kombinieren einer aufgezeichneten Bibliothek 122 mit der analytischen Bibliothek 104 durchgeführt werden. Dies wird nachstehend noch genauer erläutert werden.

Generierung des Signals:

Die Generierung des Signals wird in Block 124 durchgeführt. Eingabeparameter des Prüfradars werden als Radarparametereingabe 126 in die Signalgenerierung eingegeben. Ein Radarsignal ist die eindimensionale Projektion einer dreidimensionalen Welt. Das bedeutet, dass Radare nicht jede Einzelheit in der Umgebung erfassen können und einige Informationen verloren gehen. Aufgrund der Tatsache, dass Radare einiges an Information nicht erfassen, verringert sich infolgedessen die Komplexität der Zielszenariogenerierung für Radare beträchtlich. Aufgrund der verringerten Komplexität müssen bei der Zielszenariogenerierung nur jene Merkmale des Zielszenarios nachgestellt werden, die für den Radar tatsächlich sichtbar sind. Ein Radar erfasst Informationen von Elementen, die dessen Signal zurückreflektieren. Nach der Szenariogenerierung müssen also die markierten Reflektorpunkte des Zielszenarios, die in das Sichtfeld (FoV) des Prüfradars fallen und das Radarsignal empfangen und zurückwerfen können, in Block 128 identifiziert werden. Dies geschieht entweder ausgehend von direkter Reflexion (Primärreflexion) oder durch eine Sekundär- oder Tertiärreflexion. Später wird erläutert werden, wie Sekundär- oder Tertiärreflexion zu handhaben sind, im Augenblick aber bezieht sich ”Reflexion” auf direkte oder Primärreflexionen.

Ferner verändern sich im Laufe eines Szenarios der Abstand und die Geschwindigkeit verschiedener Komponenten in Bezug auf das VUT, und zwar nicht nur weil sie sich bewegen, sondern auch aufgrund einer Positionsänderung des VUT. Ferner kann die sich Anordnung der Reflektorpunkte verändern, da die erweiterten Objekte von unterschiedlichen Winkeln aus unterschiedliche Reflexionseigenschaften aufweisen können. Deshalb müssen Relativgeschwindigkeit und -abstand kontinuierlich über die Zeit berechnet werden. Dies geschieht in Block 130.

Jeder relevante Reflektorpunkt wird als Punktziel betrachtet. Bei einem FMCW-Radar erzeugen Abstands- und Geschwindigkeitsinformationen eines Punktziels eine momentane Phase/Frequenz in dem vom Radar empfangenen Signal. Somit wäre im Zielszenariogenerator jeder relevante Reflektorpunkt in einem spezifischem Abstand und mit einer spezifischen Geschwindigkeit durch eine momentane Phase/Frequenz und Amplitude repräsentiert. Die Berechnung dieser momentanen Phase wird anhand eines Punktziels mit (a) fester radialer Geschwindigkeit und Abstand, (b) fester Geschwindigkeit auf einem linearen Weg und (c) über die Zeit variierender Geschwindigkeit mit willkürlichem Bewegungsweg später im Text erläutert werden. Die Berechnung wird in Block 132 durchgeführt. Dieser Ansatz bildet die Grundlage der Signalgenerierung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.

Änderungen des Szenarios aufgrund von radarbasierten Entscheidungen des VUT, d. h. Entscheidungseingaben 120, machen auch eine Revidierung der Signalgenerierung wie oben erläutert erforderlich.

Die vollständige Ziel-/Szenariosignatur wird in Schritt 134 ausgegeben.

Ein Radar-Front-End 16 eines Zielszenariogenerators mit einem Synchronisierungs-Subsystem 208 ist in 5 dargestellt. Dies ist ein mögliches Beispiel für ein Radar-Front-End 16 aus 2. Das Radar-Front-End 16 umfasst eine erste Empfangsantenne 200, die ein Signal vom Prüfradar empfängt, einen Verstärker 202, einen Mischer 204, der die mithilfe des analytischen Verfahrens erzeugte oder die aufgezeichnete Zielszenariosignatur zu dem Signal des Prüfradars hinzufügt, und eine Sendeantenne 206, die das simulierte reflektierte Radarsignal für das VUT sendet.

Im Synchronisierungs-Subsystem 208 empfängt eine zweite Empfangsantenne 210 Radarsignale von dem VUT, um Änderungen der Radarparameter zu detektieren, wie nachstehend noch genauer erläutert wird. Die von der zweiten Empfangsantenne 210 empfangenen Signale werden in der Durchlaufparameteranalyse 212 und der Empfangssignalleistungsanalyse 214, die ebenso Teil des Synchronisierungs-Subsystems 208 sind, verwendet.

Die Ergebnisse dieser Analysen werden gemeinsam mit den Radarparametereingaben 126 in die Signalgenerierung eingegeben, um die Signalgenerierung 124 kontinuierlich zu aktualisieren. Die Durchlaufparameteranalyse 212 kann einen Auslöseimpuls an die Signalgenerierung senden, falls eine Synchronisierung erforderlich ist. Ein Ausgangssignal der Signalgenerierung wird dann der Sendeantenne 206 zugeführt.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung der Berechnung der momentanen Phase/Frequenz in verschiedenen Fällen. Eine vereinfachte Beschreibung der Berechnung wird nach der detaillierten Beschreibung gegeben.

Momentane Phase/Frequenz eines Punktziels:

Bei einem FMCW-Radar wird eine Bandbreite Δf rund um eine Betriebsfrequenz f0 des Radars linear über eine Dauer von T Sekunden durchlaufen. Der FMCW-Radar sendet ein Dauersignal, dessen Frequenz sich mit der Form des Durchlaufs ändert.

Das von dem Ziel reflektierte Radarsignal enthält Informationen über den Abstand und die Geschwindigkeit des beleuchteten Ziels. Unter Verwendung von Dreiecksdurchläufen können diese Informationen aus der momentanen Frequenz des empfangenen Signals extrahiert werden. Zur Zielszenariogenerierung ist der umgekehrte Vorgang der Extraktion solcher Informationen zu befolgen.

Feste radiale Geschwindigkeit:

6 veranschaulicht einen Durchlauf mithilfe eines FMCW-Radars auf ein stationäres Ziel hin. Ein stationäres Ziel verursacht eine Verzögerung τd in einem Radarsignal je nach Abstand R vom Radarsystem, wobei τd durch Gleichung 1 beschrieben ist: τd = 2Rcwobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Somit empfängt das Radar eine verzögerte Version des gesendeten Signals, was zu einem Frequenzunterschied fb am Radarempfänger führt, zu beobachten am Zwischenfrequenz-(IF-)-Pegel. Die Simulation dieses Ziels erfordert die Generierung des Phasenausdrucks, der diese Verzögerung repräsentiert, oder gleichwertig dazu die Schwebungsfrequenz fb, wie in Gleichung 2 zu sehen ist: fb = ΔfTτd

Die momentane Phase/Frequenz entspricht einer gleichphasigen Komponente I(t) und einer Blindkomponente Q(t), die mit dem empfangenen Signal des Radars später im HF-Teil des Zielszenariogenerators gemischt werden, wie in den Gleichungen 3 und 4 zu sehen ist: I(t) + jQ(t) = A(t)ej∅(t)wobei ∅(t) = 2πfbt

Bei einem sich bewegenden Ziel mit einer Geschwindigkeit ν kehren sowohl eine verzögerte als auch eine frequenzverschobene Version des gesendeten Signals zum Radar zurück. 7 veranschaulicht einen Durchlauf mithilfe eines FMCW-Radars auf ein bewegliches Ziel hin. Die beiden Schwebungsfrequenzen fb1 und fb2, die am Radarempfänger auftreten, enthalten Informationen über Geschwindigkeit und Abstand des Ziels. Diese können extrahiert werden unter Verwendung der Gleichungen 5 und 6 fb1 = –2λν + 2cΔfTRund fb2 = –2λν – 2cΔfTR.

λ ist die Radarsignalwellenlänge λ = c/f0. In diesem Fall sollten die momentane Frequenz oder das gleichphasige und das Blindsignal passend zu den alternierenden Schwebungsfrequenzen generiert werden.

Lineares Bewegungsmodell:

Ein Beispiel für ein lineares Bewegungsmodell ist in 8 veranschaulicht.

Das Szenario eines sich entlang eines geraden Weges vor einem Radar bewegenden Ziels kann im Kraftfahrzeugbereich häufig eintreten. Die Phasenänderung des Radarsignals durch dieses Ziel ist eine Funktion der Zeit. Die momentane Frequenz des demodulierten Signals am Radarempfänger variiert ebenso, da das Radar an jeder Position eine unterschiedliche Geschwindigkeit und einen unterschiedlichen Abstand zum Ziel wahrnimmt. In 8 ist die Bewegung in einem planaren Koordinatensystem veranschaulicht, wo jeder Punkt auf der Linie mit einer x- und einer y-Koordinate dargestellt werden kann. Während sich das Ziel bewegt, ändern sich die Koordinaten mit der Zeit, d. h. z(t) und y(t). Die momentane Frequenz variiert also über die Zeit mit radialer Geschwindikeit νr(t) und Abstand R(t) gemäß Gleichung 7 νr(t) = νcos(β – arctany(t)z(t))wobei β der Winkel zwischen der z-Achse und dem linearen Weg ist und R(t) durch Gleichung 8 beschrieben ist:

Die momentane Frequenz variiert also über die Zeit mit radialer Geschwindigkeit und Abstand gemäß den Gleichungen 9 und 10: fb1(t) = –2λνr(t) + 2cΔfTR(t)und fb2(t) = –2λνr(t) – 2cΔfTR(t)

Willkürliches Bewegungsmodell:

9 veranschaulicht ein Beispiel für ein Bewegungsmodell für ein Ziel, das sich einen willkürlichen Weg entlang bewegt.

Die Signatur eines Punktziels PT, das sich entlang eines willkürlichen Wegs bewegt, ist durch Gleichung 11 beschrieben, y(t) = f(z(t), t)und kann ähnlich wie die lineare Bewegung erhalten werden. Zu jedem Zeitpunkt wird die Wahrnehmung der Geschwindigkeit νr(t) und des Abstands R(t) eines Ziels durch das Radar berechnet und die entsprechende momentane Phase ermittelt, auf Grundlage von Gleichung 12 νr(t) = ν(t)·uwobei ν(t) der Vektor der Zielgeschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt und u der Einheitsvektor ist, der die Richtung der Linie, die das Radar mit der Platzierung des Ziels zum Zeitpunkt t verbindet, spezifiziert, wie in Gleichung 13 beschrieben ist u = (z(t), y(t))|(z(t), y(t))|

Parameter des Prüfradars:

FMCW-Radardurchlaufparameter, d. h. Bandbreite, Durchlauflänge, Form und Betriebsfrequenz des Radars am VUT sind für die Schätzung der momentanen Phase im Signalgenerierungsschritt von größter Wichtigkeit. Dies ist anhand der Radarparametereingabe 126 in 4 dargestellt. Das ist der Grund, warum der Zielszenariogenerator für die jeweiligen Spezifikationen oder für den jeweiligen Prüfradar ausgelegt werden soll. Die Hauptschritte der Zielszenariogenerierung sind jedoch von den Radarspezifikationen unabhängig, und erst ab dem Signalgenerierungsschritt 124 beeinflussen die Radarspezifikationen das Verfahren.

Ein weiterer Punkt ist, dass wenn die FMCW-Radardurchlaufparameter während des Zeitraums, in dem der Radar Messungen ausführt oder geprüft wird, verändert werden, hat der Zielszenariogenerator die Möglichkeit, diese Parameter erneut einzuholen und sich selbst diesen entsprechend anzupassen. Zu diesem Zweck ist eine Synchronisierung erforderlich, die von einem Synchronisierungs-Subsystem wie oben beschrieben durchgeführt wird. Das Subsystem umfasst einen unabhängigen Radarempfänger und nimmt das Signal des/der Radarempfänger(n) wahr und analysiert dieses im Hinblick auf die Durchlaufparameter. Die Ausgabe dieser Analyse ist ein an den Signalgenerierungsblock 124 aus 4 angelegter Auslöseimpuls zum Synchronisieren des Zielszenariogeneratorsenders mit dem Prüfradar, wenn eine Synchronisierung erforderlich ist.

Sekundärreflexionen und weitere Reflexionen:

Elektromagnetische Wellen, die von einem Radar gesendet werden, können auch indirekt zu diesem zurückreflektiert werden, nachdem sie auf eine oder mehrere weitere Reflexionsflächen aufgetroffen sind. Bei Frequenzen von 24 GHz und 77 GHz ist die Absorption von Radarsignalen recht hoch. Normalerweise treten höchstens Sekundärreflexionen in einem von einem Radar empfangenen Signal auf.

Sekundärreflexionen sind leistungsschwächer als Primärreflexionen und repräsentieren aufgrund einer Bewegung über einen Nicht-Sichtlinie-Weg falsche Ziele in größeren Abständen.

Infolgedessen ist die Berücksichtigung von Sekundärreflexionen der Emulation von Zielen mit weniger Leistung in größeren Abständen gleichzusetzen. Ähnlich wie beim Ansatz für Primärreflexionen sollte nach der Szenariogenerierung identifiziert werden, welche reflektierenden Punkte und welche Wege Sekundärreflexionen verursachen. Nach diesem Schritt wird der Abstand berechnet, der von dem Punktzielmodell dazu verwendet wird, die entsprechende momentane Phase zu finden.

Die 10a10c veranschaulichen schematisch verschiedene Fälle von Zielbewegungen, die in der analytischen Zielgenerierung verwendet werden. Dies ist eine vereinfachte Version der oben in Zusammenhang mit den 8 und 9 beschriebenen Berechnungen.

Bei der analytischen Zielgenerierung ist das Hauptszenario der Zielbewegung eine Bewegung entlang eines geraden Weges vor dem Radar. Dabei handelt es sich um eine der wahrscheinlich häufigsten Situationen bei Kraftfahrzeuganwendungen. 10a veranschaulicht zwei Fußgänger 29, 30, die vor einem Fahrzeug 32 eine Straße 31 überqueren. Der erste Fußgänger 29 überquert die Straße 31 in einer geraden, in rechtem Winkel zur Richtung der Straße verlaufenden Linie 31. Der zweite Fußgänger 30 überquert die Straße 31 in einer Linie, die in einem Winkel in Bezug auf die Richtung der Straße 31 geneigt ist. Das zweite Radar 2 wird verwendet, um die Fußgänger 29, 30 zu detektieren.

10b veranschaulicht zwei Fahrzeuge 32, 33, die sich einen linearen Weg entlang bewegen, beispielsweise entlang eines Fahrstreifens der Straße 31. Bei den meisten Szenarien mit sich bewegendem Verkehr bewegen sich Fahrzeuge einen linearen Weg entlang, entweder auf den Frontradar eines Fahrzeugs zu oder von diesem weg. Das erste Radar 1 mit schmalem Strahl wird verwendet, um das zweite, sich mit hoher Geschwindigkeit bewegende Fahrzeug 33 zu detektieren. Dieses Szenario kann beispielsweise die Verwendung eines Abstandsregeltempomaten (ACC) repräsentieren.

10c veranschaulicht die Detektion sich bewegender Objekte durch ein Heckradar. Dieses Szenario kann beispielsweise ein Fahrzeug 32 repräsentieren, das rückwärts aus einem Parkplatz 34 ausfährt. In 10c bewegt sich ein Fußgänger 35 hinter dem Fahrzeug 32. Gleichzeitig bewegt sich ein zweites Fahrzeug 33 hinter dem ersten Fahrzeug 32. Heckradare detektieren üblicherweise Verkehr, der sich entlang einer geraden Linie, die aufgrund der Platzierung der Radare in Bezug auf die Richtung des Radarstrahls in einem Winkel geneigt ist, bewegt.

Zur Generierung von virtuellen Zielen in den in Zusammenhang mit den 10a10c beschriebenen Fällen muss berechnet werden, was das Radar von dem gewünschten Ziel empfängt. Dies wird nachstehend noch weiter ausgeführt werden.

Die 11a und 11b veranschaulichen verschiedene Wege eines Ziels und dessen Verschiebung in Bezug auf das Radar 36. Dies ist eine vereinfachte Version der obigen Berechnungen in Zusammenhang mit den 8 und 9.

In einem vereinfachten Zustand eines Dauerstrich-(CW-)-Radars sendet das Radar ein monotones Signal s(t) mit der Frequenz f0 in folgender Form: s(t) = cos(2πf0t)(14)Werden zudem verschiedene geradlinige Wegbewegungen für das Ziel in einem Anfangsabstand d angenommen, verursacht ein sich bewegendes Ziel in jedem Fall eine Phasenverschiebung Δ∅ für das von dem Radar gesendete Signal. Das vom Ziel zurückkehrende Signal r(t) weist daher folgende Form auf: r(t) = cos(2πf0t + Δ∅)(15)

Die Phasenverschiebung Δ∅ ist von der radialen Verschiebung weg vom Radar Δd abhängig und entspricht: Δ∅ = 2πΔd/λ(16)

Hierbei ist λ die Radarsignalwellenlänge λ = c/f0, und für Ziele in jedem der Fälle der 10a10c kann die Verschiebung in radialer Richtung berechnet werden.

11a veranschaulicht eine vertikale Bewegung vor dem Radar. Die Verschiebung Δd wird dann berechnet als wobei d der Anfangsabstand zum Radar und x(t) die Position des Ziels zum Zeitpunkt t in Bezug auf den Anfangspunkt ist, wie in 11a zu sehen ist. Bewegt sich das Ziel mit konstanter Beschleunigung a oder mit konstanter Geschwindigkeit ν, ergibt sich: x(t) = 12at2 + νt(18)

11b veranschaulicht den Fall einer linearen Bewegung mit einer Steigung β in Bezug auf die Sichtlinie des Radars. Die Verschiebung Δd wird dann berechnet als

Im Falle einer radialen Bewegung auf das Radar zu oder von diesem weg ergibt sich: Δd = x(t) – d(20)

Es wird angenommen, dass das Ziel über kurze Zeiträume der Beobachtungszeit hinweg entweder eine konstante Geschwindigkeit oder eine konstante Beschleunigung aufweist.

Nach der Abwärtskonvertierung weisen die rückgesendeten Signale folgende Form auf: y(t) = cos(Δ∅) = cos(2πΔd/λ)(21)

Die Generierung dieses Signals für jedes Bewegungsmuster und das Abspielen dieser für das Radarsystem des Prüffahrzeugs aus 1 ist der Wahrnehmung von virtuellen Zielen in entsprechenden Situationen durch das Radar gleichzusetzen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Anwendung von Radaren zur Detektion des Winkels eines oder mehrerer Ziele. Indem der Zielszenariogenerator so wie oben beschrieben verwendet wird, können für ein VUT Winkelinformationen dargestellt werden.

Radare können Winkelinformationen durch die Verwendung von zwei Verfahren erfassen:

  • – Lenken einer Antenne Richtantenne mit Einzelstrahl (entweder mechanisch oder elektronisch),
  • – Verwenden einer mehrstrahligen Antenne.

Die Zielszenariogenerierung für beide Radararten wird nun erläutert werden.

Radar mit Einzellenkstrahl:

In diesem Fall, bei dem sich um den häufigsten Fall handelt, weist die Antenne des Radars einen einzigen Strahl auf. Dieser Strahl, der sich auf den Sender oder den Empfänger oder beides beziehen kann, wird mechanisch oder elektronisch derart gelenkt, dass innerhalb eines Messzyklus der gesamte Detektionsbereich abgetastet wird. Mit jedem Lenkwinkel erfasst das Radar eine Amplitude und eine Phase, die von der Stärke des Radarstrahls an der Position des Ziels abhängig sind. Das Ziel wird in jenem Winkel detektiert werden, in dem das Radar das leistungsstärkste Signal empfängt.

Man stelle sich beispielsweise ein Punktziel und ein Radar mit Einzelstrahl vor, das verschiedene Richtungen abtastet. Dies ist in den 12a und 12b dargestellt. 12a umfasst ein Prüfradar RUT mit einem Sender Tx. Das Radar weist ein FoV auf, wie durch die Strichlinien dargestellt ist. Der Radarstrahl ist als sich zwischen vier unterschiedlichen Positionen bewegend dargestellt, den Positionen P1–P4. Ein Punktziel 150 befindet sich innerhalb des Detektionsbereichs des Radars.

Befindet sich der Radarstrahl an den Positionen P1 oder P3, empfängt das Radar eine schwächere Leistung als in der Position P2. In der Position P2 wir das Ziel von der Spitze des Radarstrahls beleuchtet und das reflektierte Signal ist stärker. In der Position P4 empfängt das Radar ein sehr schwaches Signal von dem Ziel über die Antennennebenkeulen.

12b zeigt den Antennenstrahl (Strichlinien) eines Zielszenariogenerators 160, der vor einem VUT mit einer Richtantenne mit Einzelstrahl positioniert ist. Die verschiedenen Positionen P1, P2...Pn der an dem VUT befindlichen Richtantenne mit Einzelstrahl sind mit durchgehenden Linien angezeigt. Das Fahrzeug hat ein Sichtfeld 170.

Zielsimulation für ein Radar mit Einzellenkstrahl:

Zum Erzeugen der Abfühlung der Winkellage eines Ziels für das Prüfradar mit Einzelstrahl unter Verwendung des Zielszenariogenerators müssen die gleiche Amplitude und Phase erzeugt werden, die dem Ziel in jedem Lenkwinkel entsprechen. Deshalb wird die Signalgenerierung für jeden Lenkwinkel aktualisiert.

Hier sind einige Annahmen erforderlich:

  • – Die Winkellage des Radarstrahls muss zu jedem Zeitpunkt bekannt sein,
  • – Radarantenneninformationen, einschließlich Antennendiagramm, Strahlbreite, Lenkschritte und Detektionsbereich sollten bekannt sein,
  • – das HF-Front-End des Zielszenariogenerators weist einen breiten Einzelstrahl zum Senden auf und befindet sich nahe dem VUT, sodass der Abtaststrahl des Radars über den ganzen Detektionsbereich hinweg abgedeckt ist.

Verfolgen der Abtaststrahlposition:

Die Winkelposition des Radarstrahls wird durch das Synchronisations-Subsystem 208 so wie zuvor beschrieben erfasst. Um dies zu erreichen, hört die Empfangsantenne 210 des Systems 208 das Radarsignal ab und misst den Zeitraum zwischen zwei Spitzen in der empfangenden Signalleistung, d. h. einem vollen Abtastzyklus. Wird dies sowie auch Strahlbreite-, Lenkschritt- und Detektionsbereichsinformationen verwendet, ist es möglich, das Timing der Lenkung und Signalgenerierung mit der Position des Abtaststrahls zu finden.

Mehrere Strahlen:

Ein Ansatz zur Erfassung von Winkelinformationen besteht in der Verwendung von Monopulsradaren – Radare mit einer Sende- und zwei Empfangsantennen, die in einem Abstand Γ zueinander angeordnet sind, wobei deren Strahlen in leicht unterschiedliche Richtungen weisen. Die von den beiden Antennen empfangenen Signale mit den Amplituden A1 und A2 werden hinzugefügt (AΣ) und abgezogen (AΔ). Die Winkellage θ des Ziels wird ermittelt, indem das Verhältnis der Amplituden des Summen- und Differenzsignals AΣ und AΔ verwendet wird, auf Grundlage der Gleichung 22

Zielsimulation für Monopulsradare:

Um ein Ziel in einer bestimmten Winkellage für Monopulsradare zu simulieren, werden am Radar-Front-End des Zielszenariogenerators zwei Empfangsantennen benötigt, siehe 13. 13 veranschaulicht eine Anordnung 300 aus Antennen zur Simulation von Winkelinformationen für Monopulsradare. Die Anordnung 300 umfasst ein Prüfradar (RUT) 302 umfassend einen spannungsgesteuerten Oszillator 304, eine RUT-Sendeantenne 306, eine erste RUT-Empfangsantenne 308 und eine zweite RUT-Empfangsantenne 310. Die Anordnung umfasst ferner einen Zielszenariogenerator (TSG) 312 umfassend eine TSG-Empfangsantenne 314, eine erste TSG-Sendeantenne 316 und eine zweite TSG-Sendeantenne 318.

Die Amplituden der von diesen Antennen gesendeten Signale sollten proportional zu A1 und A2 sein, sodass an der Position des Radars die erwartete Winkellage zu jedem Zeitpunkt erhalten wird.

Nebenkeulen:

Die Nebenkeulen einer Radarantenne können in einigen Situationen ein empfangenes Radarsignal merklich beeinflussen. Wenn zum Beispiel die Hauptkeule eines Radarsignals keine bedeutenden Reflexionen wahrnimmt oder ein Ziel in recht großem Abstand nicht wahrnimmt, sich aber ein größerer Radarreflektor sehr nahe an den Nebenkeulen der Antenne befindet, kann das Radarsignal von den von den Nebenkeulen empfangenen Reflexionen stärker beeinflusst werden.

Zur Simulation dieses Effekts in einem Zielszenariogenerator ist die Emulation der Situation des Vorhandenseins eines falschen Ziels im Hauptstrahl des Prüfradars erforderlich. Dann kann die Verarbeitung zur Signalgenerierung für das Szenario unter Berücksichtigung eines falschen Ziels gemäß der obigen Beschreibung der Signalgenerierung durchgeführt werden.

Kombination von Szenarien

Wie oben beschrieben wurde, werden zwei Verfahren zur Szenariogenerierung verwendet: analytisch und Aufzeichnen und Abspielen.

Manchmal ist es zweckmäßig, die generierten Szenarien der analytischen Einrichtung mit Elementen der aufgezeichneten Datenbanken zu kombinieren. Um die Zielszenariosignatur des neuen, kombinierten Szenarios zu erhalten, müssen die relevanten Reflektorpunkte im analytischen Signalgenerierungsschritt erneut identifiziert werden. Dies ist möglich, da die Aufzeichnungsbibliothek unter kontrollierten Bedingungen erstellt wird, bei denen die Ziele und/oder Szenarien zur Gänze bekannt sind.

Man stelle sich beispielsweise ein aufgezeichnetes Fahrzeug vor, das mit einem Hintergrund kombiniert wird, der graphisch in der analytischen Bibliothek simuliert wird. Mit den Positionsinformationen des aufgezeichneten Fahrzeugs im simulierten Hintergrund können die Reflektorpunkte in der Hintergrundumgebung, die vom Fahrzeug verdeckt werden und von den Berechnungen zur Signalgenerierung ausgeschlossen werden sollen, bestimmt werden.

Andere Überlegungen hinsichtlich der Kombination einer analytischen Signatur mit einer aufgezeichneten Signatur betreffen die Gewichtung der Signale der analytischen Einrichtung und der aufgezeichneten Signale, um einen angemessenen Pegel und Summierung der Signale zu erreichen.

Bezugszeichen, die in den Ansprüchen angeführt sind, sollten nicht als den Umfang des in den Ansprüchen geschützten Gegenstands einschränkend betrachtet werden, da deren Aufgabe einzig darin besteht, die Ansprüche besser verständlich zu machen.

Wie zu verstehen ist, kann die Erfindungen in verschiedener Hinsicht modifiziert werden, ohne den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche zu verlassen. Weitere nützliche Anwendungen, bei denen die Generierung einer relevanten simulierten reflektierten Radarsignatur, die zumindest einem Ziel in einem spezifischen Szenario entspricht, sind innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung denkbar. Dementsprechend sind die Zeichnungen und die Beschreibung als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten.