Projekt GAZELE

GAZELE - Generierung eines Radar-Echos aus synthetischen Szenarien für automotive Applikationen


Allgemeines

Das Projekt GAZELE wird gemeinsam mit dem Institut für Regelungstechnik der TU Graz (IRT) und der AVL List GmbH. durchgeführt.

Unser Ziel ist einen Radar Target Stimulator zu entwickeln, der einem Automotiv-Radar komplexe Ziel-Szenarien vortäuscht. Dies ist notwendig, um moderne Fahrassistenzsysteme auf dem Prüfstand testen zu können, und auf diese Weise viele Test-km einzusparen. Während das IRT die notwendigen Stimulationsparameter aus dem vorgegebenen Szenarium berechnet (Entfernung, Geschwindigkeit, Rückstreuquerschnitt), befassen wir uns mit der Mikrowellen-Hardware.


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Hardware-Konzept

Die hohe Frequenz von 77 GHz von modernen Radargeräten für automobile Anwendungen, macht eine Realisierung des Radar Target Stimulators bei der Radarfrequenz praktisch unmöglich. Stattdessen wird das Radarsignal in eine niedrigere Zwischenfrequenz (IF) umgewandelt (einige GHz) und dort entsprechend den Vorgaben verändert. Dieses Signal wird dann wieder in die ursprüngliche Radarfrequenz hinaufgemischt und zum Radar zurückgesendet. Dieses Konzept ist schematisch in der folgenden Abbildung dargestellt.

© IHF/TU Graz

Die Bedingungen, dass einerseits auch Ziele innerhalb von 10 m vom Radar erzeugt werden können und dass andererseits keine a-priori Annahmen über das Radar getroffen werden dürfen - das heisst, die Signalform ist nicht bekannt und darf nicht aufgezeichnet und zurückgespielt werden - , lässt nur eine analoge Signalerzeugung zu, da die auftretenden Verzögerungen bei digitaler Signalverarbeitung (speziell durch die AD- und DA-Konverter) zu gross für kurze Entfernungen sind.

Dadurch entsteht aber ein grosser Hardware-Aufwand für die benötigten Verzögerungsleitungen und Zielemulatoren. Wir haben dieses Problem insofern berücksichtigt, indem wir ein flexibles und hoch-skalierbares Design entwickelt haben, dass sehr einfach Vergrösserungen im simulierbaren Entfernungsbereich und in der Anzahl der darstellbaren Ziele erlaubt.

© IHF/TU Graz

Das Bild zeigt den Demonstrationsaufbau mit der Verzögerungsleitung und der Schaltmatrix im Vordergrund und 2 Target-Emulator-Modulen im Hintergrund.


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Erste Ergebnisse

© IHF/TU Graz

Eine grosse Herausforderung beim Design war, dass der Frequenzgang über die gesamte - mit etwa 1 GHz auch relativ grosse - Bandbreite möglichst flach sein muss. Anderenfalls würde sich die simulierte Reflektivität mit der Frequenz stark ändern. Mit einem solchen Verhalten würde die Radarsignalverarbeitung Probleme haben. 

Die Abbildung zeigt den gemessenen ausreichend flachen Frequenzgang des Target Emulator Moduls.

© IHF/TU Graz

Im Endeffekt zählt aber nur, dass das Radar die simulierten Ziele auch richtig erkennt. Die Abbildung zeigt den Bildschirm des von uns verwendeten Testradars mit 2 Zielen bei etwa 5 m und knapp über 30 m mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.


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Die in diesem Projekt durchgeführte Forschungstätigkeit wird im Rahmen des Projekts ENABLE-S3 weitergeführt und ausgeweitet.


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Präsentationsvideo für den Houskapreis 2018

© 2018 Gregor Hofbauer

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Kontakt
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Michael Ernst Gadringer
Ass.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.
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+43 (316) 873 - 3310
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