PROCEDIMIENTO PARA EVALUAR LA POSICIÓN Y LA VELOCIDAD DE UN OBJETIVO CON UN RADAR QUE EMITE UNA FORMA DE ONDA OFDM.

Procedimiento para estimar la posición y la velocidad de un objetivo con un radar,

emitiendo el radar una forma de onda que comprende un tren de M impulsos, en el cual M ≥ 2, comprendiendo cada impulso un chip de multiplexado por división de frecuencia ortogonal, OFDM, construido a partir de NSC subportadoras, donde NSC ≥ 2, cubriendo las subportadoras todo el ancho de banda del radar, caracterizándose el procedimiento porque, durante la recepción de los impulsos reflejados - entre las NSC subportdoras, Ndopp subportadoras, donde Ndopp < NSC se utilizan en una etapa de procesado Doppler, siendo cada una de dichas Ndopp subportadoras fijas en los M impulsos; - entre las NSC - Ndopp subportdoras que no se utilizan para el procesado Doppler, NHRR subportadoras, donde NHRR < NSC - Ndopp se utilizan en una etapa de procesado de alta resolución de alcance, estando dichas NHRR subportadoras repartidas paraleatoria sobre los M impulsos

La presente invención se refiere a un procedimiento para estimar la posición y la velocidad de un objetivo con un radar que emite una forma de onda del tipo Multiplexado por división de frecuencia ortogonal (OFDM). La invención se puede aplicar a muchas aplicaciones de radar.

En las modernas redes de radar que apuntan a aplicaciones de vigilancia, la combinación de un número creciente de características para afrontar un número creciente de necesidades es el nuevo reto. Las demandas de mejores prestaciones y una reacción más rápida en entornos más complejos favorecen este enfoque. En concreto, el nuevo escenario tiene que salvar las interferencias electromagnéticas aunque se compongan de recursos vitales como la estimación Doppler y alta resolución de alcance (HRR).

La banda de frecuencia electromagnética usada se puede someter a degradación, desvirtuar la comprensión del entorno. En consecuencia, no se puede detectar la presencia de objetivos. Este es uno de los problemas técnicos que la presente invención apunta a solucionar. En una red de radar de corto alcance por ejemplo, la fuente de esta degradación puede bien ser imperfecciones del canal o interferencias mutuas entre estaciones cercanas de telecomunicaciones. En la técnica anterior, estas situaciones se evitan muy bien cuando la frecuencia barredora de radar barre dentro de una banda de emisión en emisión, como en el concepto de la radio cognitiva.

El efecto Doppler es por naturaleza un escalado de la frecuencia portadora proporcional a la velocidad radial del objetivo. En la técnica anterior, cuando la forma de onda es unas ráfagas de impulsos o un tren de impulsos. La frecuencia Doppler se obtiene comúnmente después de comparar la fase reflejada recibida con el del oscilador local; Al menos cuando se usa la misma portadora a lo lago de la ráfaga, Sin embargo, si la frecuencia portadora cambia, la frecuencia Doppler cambia en consecuencia y el análisis convencional de Fourier ya no está adaptado para llevar a cabo el procesamiento Doppler. A este respecto, en las soluciones habituales de la técnica anterior, la agilidad de frecuencia y el procesamiento Doppler siempre se han aislado en diferentes modos operativos. Este es uno de los problemas técnicos que la presenta invención apunta a resolver.

Después de la detección, la decisión de considerar un objetivo como un amigo o como un enemigo implica que se conoce suficiente información sobre el objetivo. Tal signatura de radar integral se obtiene cuando el sistema tiene una alta resolución. Si el procesado en el receptor responsable del alcance se basa en la técnica de Compresión de Impulsos (PC) conocida en la técnica anterior, la resolución básica de alcance en el sentido del sistema es equivalente a la banda ancha en el sentido de la forma de onda. A este respecto, en las soluciones habituales de la técnica anterior, a menudo la agilitada y la HRR se han asilado siempre en diferentes modos operativos. Esto es uno de los problemas técnicos que la presente invención apunta a resolver.

Hasta ahora, solamente unos pocos sistemas radar de Monoportadora contaban con agilidad de frecuencia junto con procesado Doppler y HRR Ninguno los ha fusionado en un solo modo operativo. Esto es uno de los problemas técnicos que la presente invención apunta a resolver.

La emergencia de señales de multiportadora (MC) en las comunicaciones ha invitado a la comunidad radar a centrarse en estas nuevas formas de onda digitales y analizar sus propiedades radar.

Los desarrollo de aplicaciones radar de penetración en tierra han hecho uso de formas de onda de frecuencia escalonada Multiportadora para sintetizar una banda ancha . A este respecto, cada impulso consiste en diversas frecuencias ampliamente espaciados producidos por diferentes frecuencias IF. El procedimiento se detalla en el artículo “A Multi Frequency Radar for Detecting Landmines: Design Aspects and Electrical Performance” (P. van Genderen and al. en Proccedings European Microwave Conference 2001, Octubre 2001) Este artículo se centra en la HRR.

La Patente de los Estados Unidos nº 6.392.588 B1 informa sobre investigaciones acerca de la forma de onda codificada de Pase Multiportadora (MCPC). Se ha demostrado que la estructura MCPC ofrece oportunidades de reducir los lóbulos laterales de autocorrelación y por lo tanto reforzar las capacidades de detección.

La forma de onda MC más famosa es la denominada forma de onda de multiplexado por división de frecuencia ortogonal (OFDM), que se genera simplemente por medios de Transformada rápida inversa de Fourier (IFFT), una técnica digital que la hace extremadamente flexible. Se ha sugerido el OFDM para el estándar 802.11a. de comunicaciones inalámbricas de banda ultra ancha 80. En el artículo “Frequency Agility in OFDM Active Radar” (P. Tran. MSc Thesis, octubre 2006) la misma forma de onda OFDM o MCPC se usa para introducir el concepto de forma de onda ágil MC digital. Se sugieren y ensayan diversos modelos de agilidad. Se usan diversos criterios tales como la ocupación de espectro, la correlación cruzada, la resolución en alcance se usan para evaluar la mejor forma de onda ágil para radares. El artículo trata de la agilidad de frecuencia.

La presente invención apunta a proporcionar una forma de onda flexible que se puede usar para solucionar al menos algunos de los problemas técnicos descritos anteriormente. De manera más general, la presente invención propone un nuevo concepto de forma de onda de radar apropiado para solucionar simultáneamente los problemas de interferencias proporcionando agilidad de frecuencia junto con procesado Doppler y/o HRR. El concepto se basa en la estructura de una señal OFDM como la usa en las telecomunicaciones, explotando su modelo único de tiempo/frecuencia.

Según un primer aspecto, la presente invención puede proporcionar un procedimiento para estimar la posición y la velocidad de un objetivo con un radar, el radar que emite una forma de onda que comprende un tren de impulsos, comprendiendo cada impulso un chip OFDM construido a partir de subportadoras, cubriendo las subportadoras la integridad del ancho de banda del radar. A la recepción de los impulsos reflejados, algunas de las subportadoras se usan en una etapa de procesado Doppler, siendo cada una de dichas subportadoras fija respecto de los impulsos. Otras subportadoras, que no se usan para procesado Doppler, se usan en una etapa de procesado de gran resolución de alcance, siendo las dichas subportadoras distribuidas aleatoriamente respecto de los impulsos.

Preferiblemente, el procesado Doppler puede incluir la aplicación de una FFT a cada impulso recibido, para de este modo seleccionar las subportadoras a usar. Una etapa de compresión de los impulsos reflejados del objetivo puede seguir a la etapa de procesado Doppler.

Preferiblemente, una etapa de compresión de los impulsos reflejados del objetivo puede preceder a la etapa de procesado de gran resolución de alcance. La etapa de procesado de gran resolución de alcance puede también incluir la eliminación de la distribución aleatoria aparente de las subportadoras.

En una realización ejemplar, la forma de onda puede integrar mensajes que indican que un objetivo ha sido detectado, intercambiándose los mensajes por toda una red de radar. A continuación, el producto Ancho de Banda-tiempo puede ser superior a 104. el procedimiento se puede llevar a cabo en un radar de corto alcance adaptado para detectar seres humanos.

Se ha de entender que las variaciones respecto de los ejemplos descritos en lo sucesivo, evidentes para los expertos en la técnica, se harán sin salirse del alcance de la presente invención.

De este modo, una ventaja proporcionada por la presente invención en cualquiera de sus aspectos es que la combinación de agilidad de frecuencia y HRR es un valor añadido para la fiabilidad del sistema en el contexto de las interferencias.

Una realización no limitativa de la invención se describe en lo sucesivo con referencia a los dibujos anexos en los cuales:

- la figura 1 ilustra esquemáticamente una forma de onda ejemplar especificada para

un radar de corto alcance;

- la figura 2a ilustra esquemáticamente un salto de subportadoras agrupadas ejemplares en el caso de un único chip por impulso;

- la figura 2b ilustra esquemáticamente un salto de subportadoras dispersas ejemplares en el caso de un único chip por impulso;

- la figura...

1. Procedimiento para estimar la posición y la velocidad de un objetivo con un radar, emitiendo el radar una forma de onda que comprende un tren de M impulsos, en el cual M ≥ 2, comprendiendo cada impulso un chip de multiplexado por división de frecuencia ortogonal, OFDM, construido a partir de NSC subportadoras, donde NSC ≥ 2, cubriendo las subportadoras todo el ancho de banda del radar, caracterizándose el procedimiento porque, durante la recepción de los impulsos reflejados

- entre las NSC subportdoras, Ndopp subportadoras, donde Ndopp < NSC se utilizan en una etapa de procesado Doppler, siendo cada una de dichas Ndopp subportadoras fijas en los M impulsos;

- entre las NSC – Ndopp subportdoras que no se utilizan para el procesado Doppler, NHRR subportadoras, donde NHRR < NSC – Ndopp se utilizan en una etapa de procesado de alta resolución de alcance, estando dichas NHRR subportadoras repartidas paraleatoria sobre los M impulsos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque una etapa de compresión de los impulsos reflejados por el objetivo sigue la etapa de procesado Doppler. 3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el procesado Doppler comprende la aplicación de una transformada rápida de Fourier, FFT a cada impulso recibido, para seleccionar las Ndopp subportadoras a usar. 4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque una etapa de compresión de los impulsos reflejados por el objetivo precede a la etapa de procesado de alta resolución de alcance 5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de procesado de alta resolución de alcance comprende la eliminación de la distribución aleatoria aparente de las subportadoras. 6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la forma de onda contiene mensajes que indican que se ha detectado un objetivo, siendo los mensajes intercambiados a través de toda una red de radar. 7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el producto ancho de banda-tiempo es superior a 104. 8. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque se aplica en un radar de corto alcance adaptado para detectar seres humanos.