Projektdaten

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Hochauflösende binokulare MIMO-Millimeterwellen-Radare

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Radarsensoren für Millimeterwellenfrequenzen werden zukünftig in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen zum Einsatz kommen. Während die Fahrzeugtechnik bereits eine Vorreiterrolle spielt, werden viele neue Anwendungen in der industriellen Automatisierung, in der Sicherheitstechnik, im öffentlichen Verkehr, in der Logistik, Qualitätskontrolle und selbst für biomedizinische Anwendungen dazukommen. Das liegt in erster Linie an der Verfügbarkeit kleiner und energieeffizienter Komponenten, die durch kostengünstige, hochintegrierte analoge/digitale Schaltungen in Silizium-Technologie ermöglicht werden. Das gestattet die ökonomische Realisierung kompakter Mehrantennensysteme (MIMO, multiple input - multiple output) mit hoher räumlich-zeitlicher Auflösung. Bei diesem Vorhaben werden zwei Zielstellungen verfolgt: einerseits geht es um eine neuartige bi-/multistatische MIMO-Architektur. Diese ist vergleichbar zu einem binokularen optischen System (Teleskop oder Mikroskop) und soll eine quasi-stereoskopische Betrachtung von verteilten Objekten im Nahbereich vor allem in stark mehrwegebehafteter Umgebung erlauben, wie sie beispielhaft bei industriellen Anwendungen anzutreffen ist. Andererseits geht es um die Entwicklung eines hochauflösenden Parameterschätzers nach dem Maximum-Likelihood-(ML-) Prinzip, der für binokulare MIMO-Millimeterwellen-Radare eine effiziente und robuste Verbundschätzung des Parametersatzes Richtung-Entfernung-Doppler von Punktzielen aus bi- und monostatische Messungen mit direkter und indirekter Beleuchtung erlaubt. Durch Fusion dieser Einzelmessung sollen mittels Bayesscher Schätzverfahren Cluster von Punktschätzungen kanonischen Grundstrukturen zugeordnet und deren Position, Orientierung und Bewegung im Raum bestimmt werden. Als Grundlage für hochauflösenden Parameterschätzer sind Datenmodelle sowohl für den Sensor als auch für die Wellenausbreitung und die Radarziele notwendig. Damit werden die realen HF-Eigenschaften des integrierten Radarsensors zusammen mit seinen Antennen erfasst und die hochlösende Ausnutzung der Wellenausbreitung mit ihren Mehrwegeeffekten ermöglicht. In diesem Vorhaben werden zwei Expertisen zusammengebracht: An der Universität Ulm (Waldschmidt) wird auf dem Gebiet der Millimeterwellenradartechnik gearbeitet. Aus Vorarbeiten stehen integrierte breitbandige Radar-Transceiver-Chips für ca. 160 GHz nach dem FMCW-Prinzip zur Verfügung. Diese werden benutzt, um die erwähnte MIMO-Architektur aufzubauen und realistische Datenmodelle abzuleiten. An der TU Ilmenau (Thomä) wird auf dem Gebiet des MIMO-Channel-Sounding zur Charakterisierung der Wellenausbreitung für Millimeterwellenfrequenzen gearbeitet. Vorarbeiten bezogen sich auf hochauflösende mehrdimensionale Verbundschätzer für bistatische Array-Anordnungen in Mehrwegeszenarien. Nur durch das Zusammenbringen der beiden Expertisen ist sowohl eine grundlegende theoretische Untersuchung des neuen Konzepts als auch eine experimentelle Verifikation möglich.