DE-102024210613-A1 - Photonisches Radarsystem mit Einstellung des Polarisationszustandes

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Radarsystem weist eine Zentraleinheit (Z), mindestens eine Radarsendeeinheit (S-1, S-2, S-3, S-n) und mindestens eine Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n) auf, die jeweils optische und elektrische Komponenten umfassen und über mindestens ein Übertragungsmedium (G) Signale austauschen. In der Zentraleinheit (Z) und/oder mindestens einer Radarsendeeinheit (S-1, S-2, S-3, S-n), und/oder mindestens einer Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n) ist ein Polarisationssteller (18, 31, 41) vorgesehen, welcher für eine Einstellung des Polarisationszustandes eines über das Übertragungsmedium (G) empfangenen Signals auf Basis eines elektro-optischen Effektes ausgebildet ist.

Inventors

• Pascal Marcel Seiler
• Markus Robert
• Andreas Noack
• Thomas Gisder
• Marc-Michael Meinecke
• Heiko Gustav Kurz
• Paniz Adibpour

Assignees

• VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241105

Claims (10)

1. Radarsystem mit einer Zentraleinheit (Z), mindestens einer Radarsendeeinheit (S-1, S-2, S-3, S-n) und mindestens einer Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n), die jeweils optische und elektrische Komponenten umfassen und über mindestens ein Übertragungsmedium (G) Signale austauschen, dadurch gekennzeichnet , dass in der Zentraleinheit (Z) und/oder mindestens einer Radarsendeeinheit (S-1, S-2, S-3, S-n), und/oder mindestens einer Radarempfangseinheit ein Polarisationssteller (18, 31, 41) vorgesehen ist, welcher für eine Einstellung des Polarisationszustandes eines über das Übertragungsmedium (G) empfangenen Signals auf Basis eines elektro-optischen Effektes ausgebildet ist.
2. Radarsystem nach Anspruch 1 , wobei der Polarisationssteller (18, 31, 41) optische Phasenschieber (52) und optische Koppler (53) umfasst.
3. Radarsystem nach Anspruch 2 , wobei der Polarisationssteller (18, 31, 41) mehrere Kombinationen aus paarweise angeordneten Phasenschiebern (52) und optischem Koppler (53) umfasst, die kaskadiert hintereinander angeordnet sind.
4. Radarsystem nach Anspruch 2 oder 3 , wobei eine Kontrolleinheit (54) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, mittels einer Regelschleife den Arbeitspunkt für die optischen Phasenschieber (52) und/oder optischen Koppler (53) einzustellen.
5. Radarsystem nach Anspruch 4 , wobei der Polarisationssteller (18, 31, 41) zwei optische Ausgänge aufweist und einer der beiden optischen Ausgänge der Kontrolleinheit (54) zugeführt wird.
6. Zentraleinheit (Z) zur Verwendung in einem Radarsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei die Zentraleinheit (Z) ausgebildet ist, ein optisches Trägersignal bereitzustellen, ein Radartreibersignal auf das optische Trägersignal aufzumodulieren, das mit dem Radartreibersignal modulierte optische Trägersignal an die mindestens eine Radarsendeeinheit (S-1, S-2, S-3, S-n) und/oder die mindestens eine Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n) zu senden und von der mindestens einen Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n) ein optisches Signal zu empfangen, welchem ein Radarechosignal überlagert ist, wobei das von der mindestens einen Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n) empfangene optische Signal einem in der Zentraleinheit (Z) integrierten Polarisationssteller (18) zugeführt wird.
7. Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n) zur Verwendung in einem Radarsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei die Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n) ausgebildet ist, über das Übertragungsmedium (G) mindestens ein optisches Signal von der Zentraleinheit (Z) zu empfangen, das empfangene optische Signal einem in der Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n) integrierten Polarisationssteller (31, 41) zuzuführen und den Polarisationszustand des empfangenen optischen Signals mittels des integrierten Polarisationsstellers (31, 41) einzustellen .
8. Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n) nach Anspruch 7 , wobei dem in der Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n) integrierten Polarisationssteller (41) ein von der Zentraleinheit (Z) empfangenes unmoduliertes Dauerstrichsignal zugeführt wird.
9. Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n) nach Anspruch 7 , wobei dem in der Radarempfangseinheit (E-1, E-2, E-3, E-n) integrierten Polarisationssteller (31) ein von der Zentraleinheit (Z) empfangenes moduliertes optisches Treibersignal zugeführt wird.
10. Fahrzeug, das ein Radarsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radarsystem, das beispielsweise in einem Fahrzeug betrieben werden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Zentraleinheit und eine Radarempfangseinheit eines solchen Radarsystems. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen Radarsystem. Für Fahrerassistenzsysteme und Sicherheitssysteme beim vollautomatisierten Fahren ist eine möglichst sichere Umfeldwahrnehmung unabdinglich. Dafür wird das Umfeld mit Hilfe von Sensoren, wie im Fahrzeug integrierten Radar-, Lidar- und Kamerasensoren erfasst. So kann beispielsweise basierend auf den erfassten Sensordaten mit einem geeigneten Maschinenlern-Modell ein Umfeldmodell erstellt werden. Hierfür können Wahrnehmungsmodule vorgesehen sein, welche erlernte Objekte im Umfeld erkennen können und Informationen hierüber an ein Planungsmodul weiterleiten. Das Planungsmodul kann dann für eine Trajektorienplanung und sichere Steuerung des Fahrzeugs die erkannten Objekte berücksichtigen. Besonders wichtig ist hierbei eine ganzheitliche 360°-3D-Erfassung, die eine vollständige 360-Grad-Erfassung aller statischen und dynamischen Objekte und eine Erstellung möglichst hochauflösender 3D-Modelle des Umfelds ermöglicht. Kameras liefern zwar detaillierte visuelle Informationen und ermöglichen beispielsweise Verkehrszeichen, Fahrbahnmarkierungen und Farben zu erkennen, liefern aber schlechte Ergebnisse bei ungünstigen Lichtverhältnissen, Nebel oder Blendung und nur unzureichende Entfernungsangaben. Auf Lidarsensoren basierende Systeme sind zwar in der Lage, eine präzise Entfernungsmessung zu gewährleisten und können auch zur Klassifikation eingesetzt werden. Allerdings sind diese Lidar-Systeme kostenintensiv und in ihrem Aufbau aufwändig. Weiterhin sind Lidar-Systeme anfällig gegenüber Wettereinflüssen, wie Regen, Nebel oder direkte Sonneneinstrahlung. Radarsensoren dagegen liefern bei allen Witterungsbedingungen zuverlässig und ausfallsicher Daten. Selbst schlechte Sichtverhältnisse wie Regen, Nebel, Schnee, Staub und Dunkelheit beeinflussen kaum ihre Wahrnehmungszuverlässigkeit. Allerdings ist das Auflösungsvermögen bisher beschränkt. So weisen im automobilen Sektor im Serieneinsatz befindliche Radarsensoren ein Auflösungsvermögen von ca. 2° auf. Dieses reicht beispielsweise nicht aus, um die Anforderungen für die Stufen 4 und 5 des automatisierten Fahrens mit sicherer Fahrfunktion zu erfüllen, da hierfür Radarsensoren dreidimensionale Bilder mit einer hohen Auflösung im Bereich von 0,1° und darunter mit einer großen Unempfindlichkeit gegenüber Störungen von ihrer Umgebung liefern müssen. Dies kann mit der konventionellen Radartechnik nicht erreicht werden, da das Auflösungsvermögen solcher Systeme zu gering ist. Aktuell in der Entwicklung befinden sich sogenannte photonische Radarsysteme, bei denen Treibersignale im GHz-Bereich mittels eines optischen Trägersignals im THz-Frequenzbereich an eine Vielzahl von Radarsensoren verteilt werden können. Hierbei kann eine Kointegration von elektronischen und photonischen Komponenten auf einem einzigen Halbleitersubstrat erfolgen, so dass äußerst kompakte Formfaktoren für die einzelnen Radarsensoren und, daraus resultierend, Arrays mit einer Vielzahl solcher Radarsensoren integriert im Fahrzeug realisierbar sind. In der DE 10 2017 221 257 A1 wird ein Radarsystem offenbart, bei dem eine Signalübertragung zwischen einer Zentraleinheit und einer Radarsendeeinheit bzw. einer Radarempfangseinheit optisch realisiert wird. Hierzu wird ein Radartreibersignal in der Zentraleinheit optisch erzeugt und über mindestens eine Glasfaser an mindestens eine Radarempfangseinheit und/oder mindestens eine Radarsendeeinheit übertragen. In der Radarsendeeinheit wird das Radartreibersignal dann in ein elektrisches Radartreibersignal umgewandelt und zum Antreiben eines Radarsenders verwendet. Ein von einem Radarempfänger empfangenes Radarechosignal wird in einem Mischer der Radarempfangseinheit mit dem elektrischen Radartreibersignal gemischt. Das gemischte Signal wird anschließend mittels einer Modulationseinheit auf das optische Treibersignal aufmoduliert, in die Glasfaser eingekoppelt und an die Zentraleinheit zurück übermittelt. In der Zentraleinheit wird das aufmodulierte optische Signal empfangen und mittels einer Auswerteeinheit ausgewertet. Das Ergebnis wird anschließend als Radarinformation bereitgestellt. Gegenüber diesem Stand der Technik ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Radarsystem zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Kontrollieren und Einstellen der Polarisation des optischen Trägersignals notwendig ist, da die Verarbeitung des optischen Trägersignals in Komponenten eines photonischen Radarsystems polarisationsabhängig ist und die Polarisation nach einer Übertragung zwischen Zentraleinheit