Sensor para determinar una velocidad.

Un sensor (100) para detectar si una señal recibida ha sido devuelta bien por un objeto que se mueve a unavelocidad umbral o por encima de la misma o por un objeto que se mueve a una velocidad inferior,

comprendiendo elsensor:

a) unos primeros medios de procesamiento (200) que comprenden un filtro de ranura de banda estrecha (210), estandoconfigurados los medios de procesamiento (200) para recibir una señal de entrada (5) derivada de la señal recibida ygenerar una salida de banda ancha (215);

caracterizado porque el sensor comprende:

b) unos segundos medios de procesamiento (400) que comprenden un filtro de ranura de banda ancha (410), estandoconfigurados los medios de procesamiento (400) para recibir la señal de entrada (5) y generar una salida de bandaestrecha (415);

c) un comparador configurado para recibir:

i) la salida de banda estrecha y

ii) la salida de banda ancha;

tal que el comparador (450) genera una señal de bandera (455) para indicar la presencia de un objeto que se mueve auna velocidad menor si se determina que la salida de banda estrecha es menor que la magnitud de la salida de bandaancha.

Sensor para determinar una velocidad

La siguiente invención se refiere a un sensor y a un método para determinar si una señal recibida ha sido devuelta bien por un objeto que se mueve a una velocidad umbral o superior o por un objeto a menor velocidad. En concreto, la invención puede ser implementada en un sistema de radar, y por tanto la invención se refiere además a un sistema de radar que incorpora el sensor.

Es bien conocido en los sistemas de telemetría y detección, tales como el radar, que una señal transmitida para detectar un blanco puede ser devuelta por otro objeto. Señales devueltas por un objeto distinto al blanco, conocidas como “ruido parásito”, son generalmente indeseables por diversas razones. Tal sistema se divulga en el documento US 3.727.224A.

En primer lugar, el eco parásito puede hacer que la señal devuelta por el blanco tenga menor probabilidad de ser 15 detectada y de tal modo puede impedir que el blanco sea detectado.

En segundo lugar, el eco parásito puede ser interpretado falsamente por un sistema de radar como devuelto por un blanco. Por conveniencia, las señales devueltas desde blancos pueden denominarse en lo que sigue como ecos del blanco. Además, a lo largo de esta descripción, se utiliza el término “falsa alarma” para referirse a la situación en la que un eco parásito es procesado por el sistema de radar como si fuera un eco del blanco. En general, una falsa alarma puede ser provocada asimismo por una interferencia electromagnética, radiación de fondo o ruido del receptor, aunque esta invención se refiere concretamente falsas alarmas provocadas por un eco parásito.

Las falsas alarmas no son deseables, ya que un sistema de radar tiene una cantidad finita de recursos, tales como potencia de procesamiento y tiempo, con los cuales realizar diversas operaciones. Esta escasez se ve exacerbada en sistemas de radar que tienen una antena de barrido electrónico (tales como un sistema de antenas en fase) que realiza tanto las operaciones de barrido como de seguimiento y debe por tanto compartir los recursos adecuadamente entre las operaciones de barrido y seguimiento. Además, esta escasez se ve exacerbada cuando el radar está destinado a seguir y monitorizar blancos a alta velocidad.

Por ejemplo, en muchos sistemas de radar, la detección de un eco de un blanco iniciará automáticamente una operación de seguimiento tal como un “intervalo”, que es un aumento en el tiempo empleado en una cierta dirección de haz con el fin de transmitir pulsos adicionales hacia la celda o celdas de telemetría relevantes. Sin embargo, en muchos sistemas de radar, una falsa alarma conduciría asimismo a tal operación. Así pues, el procesamiento del eco parásito como si fuera un eco del blanco sustrae recursos disponibles para su uso en operaciones que puedan merecer genuinamente más recursos. Así pues, las falsas alarmas inhiben la capacidad del sistema de radar.

Para reducir la probabilidad de que un eco parásito sea interpretado como un eco del blanco, se pueden implementar sensores tales como procesadores con indicación de blancos móviles (MTI) en la lógica de procesamiento de señal de sistemas de radar.

Son conocidos diversos MTI y estos tienden a trabajar asumiendo en primer lugar que la velocidad del blanco es sustancialmente superior a cero, y en segundo lugar que la velocidad del objeto que devuelve el eco parásito, que puede denominarse en lo que sigue como el objeto a menor velocidad, es cero o próxima a cero. El eco del blanco puede 45 distinguirse del eco parásito en base al corrimiento Doppler relativo de las señales de eco respectivas. Consecuentemente, un MTI emplea típicamente un filtro de supresión de banda único sintonizado para atenuar cualquier eco a frecuencias que corresponden a velocidades próximas a cero y a velocidad cero. Tales filtros pueden ser denominados comúnmente como “filtros Doppler”.

En aplicaciones en las que las velocidades de objetos de menor velocidad sean cercanas a cero, el uso de un único MTI que comprende un único filtro de supresión de banda puede ser suficiente; la mayor parte del eco parásito procede a menudo de objetos estáticos tales como montañas, u objetos a velocidad próxima a cero tales como nubes, y tal eco parásito puede ser descartado de modo seguro.

Sin embargo, el eco parásito puede ser devuelto asimismo por una clase concreta de objetos a menor velocidad, clase que en lo que sigue se denominará como objetos de velocidad intermedia, que tienen una velocidad lo suficientemente mayor que cero (de modo que sus ecos no son descartadas por un MTI típico) aunque menor que la velocidad probable de un blanco que deba ser seguido.

Objetos a velocidad intermedia pueden ser interpretados falsamente por el sistema de radar como blancos, y consecuentemente los ecos asociados pueden consumir inadecuadamente recursos del radar.

Aunque puede ser posible sintonizar el filtro de supresión de banda para descartar señales devueltas por objetos a velocidad intermedia, o utilizar una pluralidad de filtros para conseguir el mismo efecto, tal estrategia de procesamiento 65 puede ser desventajosa ya que, generalmente, cuanta más señal se desecha la probabilidad de fracasar en la detección de un blanco válido aumenta.

Dado que no es deseable descartar ecos de objetos a velocidad intermedia, distinguir válidamente entre un blanco y un objeto a velocidad intermedia se hace todavía menos probable si el objeto a velocidad intermedia tiene una sección transversal de radar (RCS) similar en comparación con una RCS de la entidad blanco.

Las técnicas para establecer umbrales de radar conocidas (por ejemplo, comparar la intensidad de un eco procedente de una celda bajo inspección con la intensidad promedio de los ecos de celdas de referencia que rodean a la celda bajo inspección) no son adecuadas para identificar un blanco en medio de un conjunto de objetos a velocidad intermedia si tanto el blanco como el objeto a menor velocidad tienen RCS similares. Así pues, se puede apreciar que si los ecos del objeto a velocidad intermedia no pueden ser distinguidos de los ecos del blanco ya sea por el MTI o por el procesador para establecer umbrales del radar, entonces los ecos procedentes de objetos a velocidad intermedia pueden ser particularmente difíciles de gestionar en un sistema de radar.

Así pues, es un objeto de la presente invención proporcionar un aparato y un método que puedan tender a mitigar al

menos una de las desventajas de las técnicas de MTI y de establecimiento de umbrales anteriormente mencionadas. En concreto, el aparato y el método de la invención tienen como objetivo proporcionar un modo mejorado de detectar un blanco en medio de objetos a velocidad intermedia, teniendo la entidad de blanco y los objetos a velocidad intermedia RCS similares.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención se proporciona un sensor para detectar si una señal recibida ha sido devuelta bien desde un objeto que se mueve a una velocidad umbral o por encima de la misma, o desde un objeto que se mueve a una velocidad menor, comprendiendo el sensor: a) unos primeros medios de procesamiento que comprenden un filtro de ranura de banda estrecha, estando configurados los medios de procesamiento para recibir una señal de entrada derivada de la señal recibida y generar una salida de banda ancha; b) unos segundos medios de procesamiento de comprenden un filtro de ranura de banda ancha, estando configurados los medios de procesamiento para recibir la señal de entrada y generar una salida de banda estrecha; c) un comparador configurado para recibir: i) la salida de banda estrecha y ii) la salida de banda ancha, en el que el comparador puede generar una señal de bandera para indicar la presencia de un objeto que se mueve a una velocidad menor si se determina que la salida de banda estrecha es menor que la salida de banda ancha.

Una ventaja de esta invención es que puede ser implementada fácilmente en sensores existentes, tales como unos medios de procesamiento de señal en un sistema de radar, añadiendo y conectando adecuadamente los segundos medios de procesamiento y el comparador.

Una ventaja adicional es que el sensor puede proporcionar dos salidas, en primer lugar una salida derivada del filtro de ranura estrecha, y en segundo lugar la salida del comparador, para su procesamiento adicional en el sistema de radar y en concreto en unos medios de procesamiento posterior a la detección del sistema de radar. Cada una de estas salidas proporciona información relativa al objeto que ha devuelto la señal recibida. Beneficiosamente, al proporcionar dos salidas para su análisis, se puede inferir más información acerca... [Seguir leyendo]

1. Un sensor (100) para detectar si una señal recibida ha sido devuelta bien por un objeto que se mueve a una velocidad umbral o por encima de la misma o por un objeto que se mueve a una velocidad inferior, comprendiendo el 5 sensor:

a) unos primeros medios de procesamiento (200) que comprenden un filtro de ranura de banda estrecha (210) , estando configurados los medios de procesamiento (200) para recibir una señal de entrada (5) derivada de la señal recibida y generar una salida de banda ancha (215) ;

caracterizado porque el sensor comprende:

b) unos segundos medios de procesamiento (400) que comprenden un filtro de ranura de banda ancha (410) , estando configurados los medios de procesamiento (400) para recibir la señal de entrada (5) y generar una salida de banda 15 estrecha (415) ;

c) un comparador configurado para recibir:

i) la salida de banda estrecha y

ii) la salida de banda ancha;

tal que el comparador (450) genera una señal de bandera (455) para indicar la presencia de un objeto que se mueve a una velocidad menor si se determina que la salida de banda estrecha es menor que la magnitud de la salida de banda 25 ancha.

2. Un sensor (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sensor (100) comprende adicionalmente un filtro de establecimiento de umbrales (250) en conexión funcional con el filtro de ranura estrecha (210) y adecuado para su conexión funcional con unos medios de procesamiento posterior a la detección (800) , estableciendo el filtro de establecimiento de umbrales (250) un umbral de detección tal que la salida derivada del filtro de ranura de banda estrecha (210) es descartada a la magnitud de la salida derivada del filtro de ranura de banda estrecha (210) está por debajo del umbral de detección.

3. Un sensor (100) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el comparador (450) está conectado funcionalmente al

filtro de establecimiento de umbrales (250) , y en el que el comparador (450) determina que la magnitud de la salida de banda estrecha (215) es menor que la magnitud de la salida de banda ancha (215) si:

i) la magnitud de la salida de banda estrecha (215) es menor que el umbral de detección, y la magnitud de la salida de banda ancha (415) es superior al umbral de detección.

4. Un sensor (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el comparador (450) determina que la magnitud de la salida (415) derivada del filtro de ranura de banda ancha (410) se determina que es menor que la magnitud de la salida (215) derivada del filtro de ranura de banda estrecha (210) si: (ii) la magnitud de la salida de banda ancha (415) dividida por la magnitud de la salida de banda estrecha (215) supera un cociente umbral.

5. Un sensor (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el filtro de ranura de banda estrecha (210) tiene una anchura de banda unilateral que es menor que la frecuencia de la señal que corresponde a la velocidad umbral, y el filtro de ranura de banda ancha (410) tiene una anchura de banda unilateral superior o igual a la frecuencia de la señal que corresponde a la velocidad umbral.

6. Un sensor (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el filtro de ranura de banda estrecha (210) está sintonizado para filtrar señales que corresponden a objetos a velocidad cero o próxima a cero y el filtro de ranura de banda ancha (410) está sintonizado para filtrar señales de objetos con velocidades inferiores a 25 m/s.

7. Un sensor (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los primeros medios de procesamiento comprenden además unos medios de procesamiento Take Log of Modulus (220) , y los segundos medios de procesamiento comprenden además unos medios de procesamiento Take Log of Modulus (420) , tal que una señal es manipulada de modo equivalente por cada uno de los medios de procesamiento Take Log of Modulus.

8. Un sensor (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los primeros medios de procesamiento comprenden además unos medios de procesamiento CFAR (230) y los segundos medios de procesamiento comprenden además unos medios de procesamiento CFAR (430) , tal que una señal es manipulada de modo equivalente por cada uno de los medios de procesamiento CFAR.

9. Un sensor (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los primeros medios de procesamiento comprenden además unos medios de procesamiento de integrador no coherente (240) y los segundos medios de procesamiento comprenden además unos medios de procesamiento de integrador no coherente (440) tales que una señal sea manipulada de modo equivalente por cada uno de los medios de procesamiento de integrador no coherente.

10. Un sensor (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, adaptado para recibir y procesar una señal recibida que comprende una pluralidad de pulsos coherentes.

11. Un método para determinar si una señal recibida ha sido devuelta bien por un blanco que se mueve a una

velocidad umbral o por encima de la misma, o por un objeto que se mueve a una velocidad menor, método para su uso en un sistema de radar (1) , y que comprende las etapas de:

i. derivar una señal de entrada (5) de una señal recibida, y

caracterizado por las etapas de:

ii. filtrar la señal de entrada en unos primeros medios de procesamiento (200) , utilizando un filtro de ranura de banda estrecha (210) , para obtener una salida de banda ancha (215) ,

iii. filtrar la señal de entrada en unos segundos medios de procesamiento (200) , utilizando un filtro de ranura de banda ancha (410) , para obtener una salida de banda estrecha (415) ,

iv. comparar la salida de banda ancha (415) con la salida de banda estrecha (215) tal que, si se determina que la magnitud de la salida de banda estrecha (215) es menor que la magnitud de la salida de banda ancha (415) , se genera una señal de bandera (455) para indicar que la señal recibida (5) procede de un objeto que se mueve a una velocidad menor.

12. Un sistema de radar (1) para detectar si una señal recibida (5) ha sido devuelta bien por un blanco que se mueve a una velocidad umbral o por encima de la misma o por un objeto que se mueve a una velocidad menor,

comprendiendo el sistema de radar (1) un sensor (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, y comprendiendo además unos medios de procesamiento posterior a la detección (800) conectados funcionalmente al sensor.

13. Un sistema de radar (1) de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el sistema de radar asocia la señal de 35 bandera (455) con una celda de telemetría concreta en un volumen bajo vigilancia.

14. Un sistema de radar (5) de acuerdo con la reivindicación 13, en el que, si el sensor introduce una señal de bandera nula a los medios de procesamiento posteriores a la señal, entonces los medios de procesamiento posteriores a la señal emiten una señal que permite que el sistema de radar siga al blanco identificado en la celda de telemetría asociada, y, si el sensor emite una señal de bandera a la unidad de procesamiento posterior a la detección, la unidad de procesamiento posterior a la detección emite una señal que impide que el sistema de radar siga al objeto identificado en la celda de telemetría asociada.

15. Un sistema de radar de acuerdo con la reivindicación 14, en el que impedir que el sistema de radar siga al objeto 45 identificado en la celda de telemetría asociada varía con la disponibilidad contemporánea de una potencia de procesamiento en el sistema de radar (1) .