Virtual Array Convolution Virtual Array Convolution Comparisson MIMO, SIMO, and AOA

Radarsystemkonzepte, MIMO und verteilte Radarsysteme

Ein Schwerpunkt am Institut für Mikrowellentechnik liegt auf der Konzipierung und dem Aufbau komplexer Radarsysteme. Hierzu sind tiefgehende Kompetenzen in den verschiedenen Teilbereichen der Radartechnik vorhanden. Auf dieser Basis werden neue Konzepte für Radarsysteme mit unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten entwickelt. Dazu zählen beispielsweise Systemkonzepte für kohärente MIMO-Radarsensoren und Systeme mit verteilten Radarsensoren. Eine große Forschungsrelevanz besitzen die Signalverarbeitung, die Entwicklung geeigneter Modulationsverfahren und die Hardwareauslegung.

MIMO
MIMO-Radare erlauben eine effiziente Nutzung der Kanaleigenschaften durch verschiedene Modulationsarten an mehreren Sende- und Empfangskanälen. Dabei müssen die Sendesignale orthogonal zueinander sein. Durch geschickte Signalverarbeitung lässt sich eine vergrößerte virtuelle Apertur erreichen, was die Winkeltrennfähigkeit deutlich verbessert. Am Institut werden MIMO-Sensoren und Systemkonzepte für verschiedene Forschungsschwerpunkte im Automobil- und Industriebereich entwickelt. Zudem werden MIMO-Systeme für die Navigation und Umfelderkennung von Drohnen sowie zur verbesserten Detektion ausgedehnter Zielobjekte untersucht. Für die Evaluierung von MIMO-Konzepten steht ein selbst entwickeltes Simulationsframework für Szenarien mit ausgedehnten Zielen zur Verfügung.

Systeme verteilter Radarsensoren
Verteilte Radarsensoren bieten im Vergleich zu einzelnen MIMO-Sensoren einen Vorteil bei der Lokalisierung und Charakterisierung von Zielen. Dies wird durch große Sensorabstände ermöglicht. Die Forschung am Institut erstreckt sich dabei über inkohärente Sensornetzwerke mit sehr einfachen Radaren ohne Winkelinformation bis hin zu kohärenten Systemen aus mehreren verteilten MIMO-Sensoren. Je nach Sensorkonzept werden unterschiedliche Algorithmen für die kooperative Lokalisierung untersucht und entwickelt. Ein Forschungsgegenstand ist hierbei die Charakterisierung ausgedehnter Radarziele mithilfe ihrer multilateralen Betrachtung in Radarsensornetzwerken.

Kompetenzen

  • Entwurf, Simulation und Aufbau von MIMO-Systemen
  • Frontends und Antennen für MIMO-Radare
  • Konzeption von Radarsensornetzwerken
  • Algorithmen zur Lokalisierung und Charakterisierung ausgedehnter Ziele in Sensornetzwerken

Förderprojekte
Neben einer Vielzahl bilateraler Industrieprojekte wird das folgende Forschungsprojekt bearbeitet:

  • „KoRRund“: Radarsensornetzwerke für Kraftfahrzeuge

Radar System Concepts, MIMO, and Distributed Radar Systems

The Institute of Microwave Engineering has one of its main research topics on design and development of complex radar systems. The competences and knowledge in all sections, which are necessary for the development of radar systems, are available. Radar systems for various applications are developed on this broad base. This includes novel system concepts for coherent MIMO radar sensors and systems with distributed radar sensors. Also the signal-processing, the development of appropriate modulation schemes and hardware design specification are of great relevance for the research.

MIMO
MIMO radars take the advantage of the channel properties using different modulation schemes at multiple transmit and receive channels. Therefore, it is possible to exploit the radar channel in more efficient manner. The different transmit signals have to be orthogonal to each other. Adapted signal processing algorithms enable to achieve an enlarged virtual aperture which improves the angular estimation. At the Institute different MIMO radar sensors and the corresponding system concepts are developed. They mainly focus on automotive and industrial applications. Additionally, MIMO systems are used for navigation and the perception of the surrounding of drones as well as to better detect extended targets in the proximity of the sensors. In order to evaluate the developed MIMO concepts a self-developed simulation framework for scenarios with extended targets is used.

Distributed radar-sensor systems
Distributed radar sensors offer benefits over single MIMO sensors in terms of the spatial separability and the characterization of targets. This is enabled by a possibly large spacing between the sensors. The research on the Institute spans from incoherent sensor networks utilizing very simple radar sensor without angular target information to coherent networks, consisting of multiple distributed MIMO-Sensors. Therefore, various algorithms for the joint localization are investigated and developed depending on the particular system concept. With regard to this, the research also covers the characterization of extended radar targets by means of a multilateral consideration within the sensor network.

Skills / Expertise

  • Design, simulation, and building of MIMO systems
  • Frontends and antennas for MIMO radar
  • Conceptual planning of radar sensor networks
  • Algorithms for the localization and characterization of extended targets with sensor networks

Funded Projects
In addition to a variety of bilateral industrial projects the following research project is handled:

  • „KoRRund“: radar sensor networks for vehicles

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