Radarsystemkonzepte
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.
Einzelsensor Am Institut werden Radar-Einzelsensoren mit sehr guten Auflösungseigenschaften in 4 Dimensionen entworfen. Diese umfassen Entfernung, Geschwindigkeit und Winkel in horizontaler und vertikaler Ebene. Zur Erreichung dieser Ziele werden verschiedene Konzepte untersucht. Insbesondere werden dabei sehr hohe Betriebsfrequenzen bis 0,3 THz, eine sehr hohe Kanalanzahl mit deutlich über 1000 virtuellen Kanälen und durch die Natur inspirierte Antennenkonzepte betrachtet.
Zur Steigerung der Systemleistung werden stochastische Ansätze zur Arrayoptimierung und verschiedene Arten der Signalverteilung innerhalb des Radars angewandt. Darüber hinaus werden am Institut auch neue MIMO-Multiplexverfahren für digitale Radare (OFDM, PN) untersucht und entwickelt. Unsere Kernaspekte bei der Sensorauslegung sind eine hohe Integrationsdichte, maximale Flexibilität und ein optimales Verhältnis von Komplexität zu Leistungsfähigkeit.
Sensornetzwerk 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 bis hin zu kohärenten Systemen aus mehreren verteilten MIMO-Sensoren. Je nach Sensorkonzept werden unterschiedliche Algorithmen für die kooperative Lokalisierung untersucht und entwickelt.
Kostengünstige Alternativen zu kohärenten Sensornetzwerken können auch über die Verwendung von Repeatern in Zusammenspiel mit einem Radarsensor realisiert werden. Die Repeater fungieren hierbei als zusätzliche virtuelle Antennen, wodurch eine verbesserte Radarbildgebung bei gleichzeitig großer Flexibilität des Netzwerksaufbaus ermöglicht wird. Ein weiteres Anwendungsgebiet für Radar-Repeater ist der Einsatz bei Radarzielsimulatoren. Diese ermöglichen eine vollständig flexible Szenarienauswahl mit einer Vielzahl an simulierten Zielen für die Evaluierung von Radarsensoren.
Kompetenzen
- Entwurf, Simulation und Aufbau von MIMO-Systemen
- Frontends und Antennen für MIMO-Radare
- Hardwarekonzepte für MIMO-Radare
- Konzeption von Radarsensornetzwerken
- Algorithmen zur Lokalisierung und Charakterisierung ausgedehnter Ziele in Sensornetzwerken
Förderprojekte Neben einer Vielzahl bilateraler Industrieprojekte werden die folgenden Forschungsprojekte bearbeitet:
- DFG: Sub-THz skalierbares Sensor-SoC
- DFG: BinoMIMO – hochauflösende Binokulare MIMO-Millimeterwellenradare
- DFG: Biomimetische Antennenkonzepte für winkelgebende Millimeterwellensensoren
- DFG: PN-Radarnetzwerke mit Phasenrausch-Unterdrückung
- DFG: Multistatische kohärente MIMO-Radarnetzwerke
- InnoSÜD: Radarzielsimulation für Kfz-Radarsensorik