Forum: HF, Funk und Felder Radar Abstandsmessung mit 24GHz


von Felix G. (senorfrogg)


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Hallo liebe Forumsgemeinde,

Ich stehe vor der Aufgabe eine Abstandswarnung mit Hilfe von 
Radarsensoren zu entwickeln. Die ganze Anordnung sollte möglichst klein 
und leicht sein.
Als Sensor habe ich den IVS-162 der Firma Innosent gewählt, da dieser 
mit einem Stereo Mischer ausgestattet ist. Der Radarsensor arbeitet im 
24GHz Bereich. Der Abstandwarner sollte mehrzielfähig sein, was bedeutet 
die Auswertung erfolgt anhand einer FFT.

Der Sensor wird mit Hilfe eines Mikrocontrollers angesteuert. Als 
Sendesignal dient ein Dreiecksignal mit einer Frequenz von ca 390Hz. In 
einer Applikationsschrift von Innosent habe ich gelesen, dass das 
empfangene Signal zu dem Sendesignal verschoben sein sollte und ich mit 
Hilfe der Differenz meine Entfernung messen kann. Mein Empfangssignal 
sieht allerdings logischerweise nicht mehr ganz wie ein Dreiecksignal 
aus, wegen der Störungen.

Ich benötige aber, wenn ich das richtig verstehe zur Entfernungsmessung 
die Dopplerfrequenz, welche sich nur messen lässt. Könnt ihr mir hier 
weiterhelfen? Muss ich einen besonderen Messaufbau machen?

Ich bin noch ganz frisch in diesem Gebiet und bin über alles dankbar. 
Falls jemand einen funktionierenden FFT Code in C zur Verfügung hat oder 
empfehlen kann bin ich auch sehr dankbar.

Lieben Gruß Felix

von Jochen F. (jamesy)


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Um die Bestimmung der Frequenzanteile führt kein Weg herum, je nach 
Entfernung wird mit dem Sägezahn ein (meist) zeitkontinuierliches Signal 
entsprechend der Entfernung erzeugt. Bewegt sich das gemessene Ziel, 
ändert sich auch die erhaltene Frequenz zusätzlich. Kalman-Filterung 
bietet sich hier an, oder ein agiler DFT-Algorithmus.

von Wolfgang H. (Firma: AknF) (wolfgang_horn)


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Hi, Felix,

> Ich stehe vor der Aufgabe eine Abstandswarnung mit Hilfe von
> Radarsensoren zu entwickeln. Die ganze Anordnung sollte...

Du schreibst nicht als Amateur, sondern als Profi.
Da erwarten Deine Vorgesetzten von Dir professionelle Arbeit.
Zu der gehört die Kontaktierung derjenigen Fachleute, die a) beste 
Ahnung haben und b)bezahlt werden, ihren Kunden zu helfen.
Also frage die Apllikationsingenieure des Herstellers, nicht uns.

Fragst Du uns und verschwendest dadurch Entwicklungszeit, bist Du 
schuld. Dazu will ich nicht beitragen.
Außerdem will ich mir keine Mühe machen, für die andere bereits bezahlt 
werden.

Ciao
Wolfgang Horn

von Kurt (Gast)


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Wolfgang Horn schrieb:
> Hi, Felix,
>
>> Ich stehe vor der Aufgabe eine Abstandswarnung mit Hilfe von
>> Radarsensoren zu entwickeln. Die ganze Anordnung sollte...
>
> Du schreibst nicht als Amateur, sondern als Profi.

Das spricht aber dagegen, oder nicht?

---------------
Ich benötige aber, wenn ich das richtig verstehe zur Entfernungsmessung
die Dopplerfrequenz, welche sich nur messen lässt.
----------------

Ist es nicht so dass man mit Doppler nur die Diff-Geschwindigkeit 
rauskriegt?

Kurt

von Jochen F. (jamesy)


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Nein. Man bekommt die Distanz, und die erste Ableitung ist die 
Geschwindigkeit in Relation.

von Kurt (Gast)


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Jochen Fe. schrieb:
> Nein. Man bekommt die Distanz, und die erste Ableitung ist die
> Geschwindigkeit in Relation.

Das verstehe ich nicht, kannst du das mir ein bisserl mehr darlegen.

Kurt

von Sepp Obermair (Gast)


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Nachdem ich mit ähnlichen Themen beruflich arbeite werde ich dir auch 
keinen laufffähigen Code schicken. (FFTs findest du eh zu in 
ausreichenden Mengen)

Folgende Anmerkungen jedoch:

Rechne bei den Innosent Modulen nicht mit einer allzu ausgeprägten 
Linearität des VCO, dieser läuft unter Umständen doch durch 
Temperaturdrift etc. ganz ordentlich nicht linear

Meiner Ansicht nach kommt man bei FMCW wenn man mehr als spielen will um 
PLL Stabilisierungen und eine DDS kaum rum. Das geht mit den Innosent 
Modulen aber nur mit Klimmzügen - das Design ist doch sehr Old School

Wenn es was zukunftsweisendes werden soll:

http://www.infineon.com/cms/de/corporate/press/news/releases/2012/INFPMM201210-001.html

Die Dopplerfrequenz brauchst du nur für bewegte Ziele.  Wenn deine Ziele 
Entfernung und Eigengeschwindigkeit haben musst du noch ein d-v-Matching 
durchführen (Gleichungssystem), es sei denn du bist schnell genug mit 
deinen Rampen, dann  kannst du dich darum rum drücken -> Wie das genau 
geht? Ab zu IEEE explore und Paper lesen

Nachdem bei dir es nicht so scheint als ob du arg tief in der Materie 
drin bist:

Schau mal zu RF Beam, da gibt es ein Eval Set das alles kann was du 
willst. (Technologiestand der RF Frontends ist vergleichbar mit 
Innosent)

von Wolfgang H. (Firma: AknF) (wolfgang_horn)


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Hi, Sepp, Hi, Felix,

ich zweifele an der Machbarkeit eines "Abstandswarner" mit einem 
FMCW-Radar, das wohl nur mit einem einfachen Varaktor abgestimmt wird.

So etwas einfaches ist bewährt als Bewegungsmelder und als 
Füllstandsmelder in Silos.
Es mag auch geeignet sein zum Gasgeben und Bremsen im Stau, Stoßstange 
an Stoßstange.

Aber Warnung von zu dichtem Auffahren auf der Autobahn ist mindestens 
eine Klasse komplizierter.
Die Patentschau bringt da Näheres - niemand meldet ein teures Patent an, 
wenn die Aufgabe auch mit einem Modul "von der Stange" erledigt werden 
kann.

Ciao
Wolfgang Horn

von Holler (Gast)


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Hier gibts so etwas fertig, nehme aber an du willst das selber machen:
http://www.smartmicro.de/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=55

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Hallo Felix

zum Thema

die Signallaufzeit repräsentiert  den monentanen Abstand
die Dopplerfrequenzablage, die Relativgeschwindigkeit (1. Ableitung)
die Änderungsgeschwindigket der Dopplerfrequenz zeigt mit hin eine 
relative Beschleunigung an. (2. Ableitung)

zur Kollisionserkennung ist weiters der Kursparameter notwendig, das 
bedeutet die Richtung beider Fahrzeuge zueinander.
eine drohende Kollision erkennt man daran, dass sich der sich der 
Winkel(Seitenpeilung) in welchem sich das "Ziel" zur eigenen 
Fahrtrichtung bewegt nicht verändert, während der Abstand sich 
verringert.

Das sind Physikalische Grundlagen welche man von einem Ing erwarten 
darf, wenn er sich mit einem solchen Projekt befasst.
Solltest du noch in der Ausbildung sein, so solltest du dich zunächst 
damit auseinadersetzen.
In der Hochseeschifffart wird nach diesen Prinzipien schon lange 
gearbeitet dort ist auch alles bestens dokomentiert.

Die Herrausvorderungen des Straßenverkehrs bestehen aber nich in den 
grundlegenden Problemen, sondern in den Randbedingungen.

als da wären :
- kleine Abstände,
- hohe Beschleunigungen,
- Mehrfachreflexionen,
- Erkennung relavanter Ziele
- und deren Unterscheidung von Scheinzielen (Bodenunebenheiten)
- sowie Spurverlauf,
- Spurwechsel.
- etc.

In sofern zeigt deine Fragestellung ein grundlegendes Unverständnis der 
komplexität Deines Themas an.
Du scheinst irgendwo anzusetzen ohne das Thema erfasst zu haben?

ich hoffe dir ein paar stützpunkte für deine eigenen Recherchen gegeben 
zu haben.

Gern darfst du mir weitere Fragen stellen zur FFT und entsprechenden 
Auswertungsverfahren (Korreleationserkennung) gibt es eigentlich 
einschlägige Literatur, hier ist A.K. unser Spezialist?


MfG Winne

Namaste

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Hallo Wolfgang,

wenn felix als Profi schriebe wäre das Niveau seiner Frage eine 
Katastrophe und das Projekt zum scheitern verurteilt, also sammle deine 
Empörung mal wieder ein, denn das hast du selbst schon erkannt.

aus dem schönen Vorarlberg
ein Guten Rutsch Dir und allen Anderen hier.

MfG Winne
Namaste

von Zottel (Gast)


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Wir wissen ja nicht welche Abstaende gemessen werden sollen. nur falls 
es um Automobile in der Fahrt geht - vergessen. Das Thema ist viel zu 
aufwendig um es einfah so mal durchzuziehen. BMW hat meines Wissns ueber 
ein Jahr in die Eintwicklung eines Systems gesteckt. Das Radar sollte 
der Fahrspur folgen. Denn sonst ist man in einer Spitzkurve ploetzlich 
zu dicht an ein Stehendes Hinternis aufgefahren, irgendwelchen Buesche, 
Leitplanken und dergleichen. Also muss man die Spurinformation haben. 
Dann sollte das Radar die Front abtasten koennen. Nicht einfach ein Echo 
von allem und einen Fit drueber. Also die Spurbreite und etwas drueber 
hinaus scannen.

von Felix G. (senorfrogg)


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Hallo alle zusammen,

vielen Dank für die zahlreichen und schnellen Antworten. Ein frohes 
neues Jahr wünsch ich euch allen.
Ich werde mich jetzt mal mit den von euch gegebenen Antworten genauer 
auseinandersetzen. Vielen Dank für den Hinweis auf das Eval Board Sepp.

Es geht hier nicht wie viele Annehmen um eine Abstandswarnung im 
Straßenverkehr, sondern es soll eine Kollisionswarnung für einen 
Hubschrauber werden. Diese soll aber vorerst nur nach vorne gerichtet 
sein. Das bedeutet ich habe quasi stehende Hindernisse (Hauswand) welche 
erkannt werden müssen. Da sich mein Hubschrauber aber logischerweise 
bewegt kann man es auch so sehen, dass sich die Hindernisse bewegen. Der 
Hubschrauber soll jetzt sobald er mit Hilfe des Radars ein Hindernis in 
ca 3m Entfernung entdeckt nicht weiter gerade aus fliegen.

Ich bin wie ihr schon richtig gemerkt habt mit der Sache nicht sehr 
vertraut. Dieses Projekt soll meine Bachelorarbeit werden und ich habe 
dafür 4 Monate Zeit, davon ist bereits einer vergangen und ich fühl mich 
in der Materie noch nicht sehr sicher.

Vielen Dank für eure Hilfe

von Heilemacher (Gast)


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Hallo Felix,

Eine grundlegende Frage ist dazu auch noch, ob der Sensor nur eine Art 
Komfortfunktion sein soll, oder im extremsten Fall Leben sicher schützen 
müsste. Von Notaus-lösungen nur auf Radarbasis würde ich persönlich 
grundsätzlich die Finger lassen. Es gibt in der Praxis die 
interessantesten Effekte, wie z.B. Reflexionen am Boden, die dir am 
Empfänger den Pegel Deines Empfangssignals entfernungsabhängig um 
Dekaden reduzieren können, ein paar cm weiter hast Du dan schon wieder 
den zehnfachen Pegel.... ob das dan ausreichend sicher wird, bezweifele 
ich stark.

Ansonsten solltest Du Dir ersteinmal die nötige Gleichung für das FMCW 
Radarverfahren herleiten. Dann kannst Du abschätzen, wo die einzelnen 
Frequenzen für Deine Soll - Entfernungen liegen werden, ob die 
Dopplerfrequenzen möglicher bewegter Objekte bei z.B. geringer Sweeprate 
schon in den Entfernungsmeßbereich fallen ...

Hallo  Sepp :
Vollintegrierte 24GHz Sensorfrontends von Infineon - das sieht ja recht 
interessant aus. Ich kannte an gehäusten Bausteinen bislang eher nur die 
Halbleiter von UMS. Deine Meinung über die Innosent Module teile ich, es 
wäre wirklich schön, wenn es von dort mehr Module mit 
Linearisierungsmöglichkeiten der Rampe gäbe.Es gibt ja ein Modul mit 
einer eingebauten PLL, mit der man sich dann ein Hilfssignal 
heruntermischen kann, aber irgendwie gefiel mir das nicht so richtig.

vg

von dadada (Gast)


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Felix Gellekum schrieb:
> ca 3m Entfernung entdeckt nicht weiter gerade aus fliegen.

Dann aber wohl kein echter (grosser) Hubschrauber, sondern ne kleine 
Drone, oder?

von Felix G. (senorfrogg)


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Hallo,

es ist kein Überlebenswichtiges Feature es soll nur dazu dienen, dass 
man mit einer Drohne nirgends dagegen fliegt.

von Zottel (Gast)


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3m Abstand sind viel zu wenig, denn du hast keine Bremse die innerhalb 
dieser Distanz anhalten kann. je nach Groesse des Helis wuerde ich nicht 
unter 30m gehen. Und die Umgebung abscannen.  Wie lange ist denn der 
Bremsweg ? Ja, ich weiss, Luft hat keine Balken.

von Sebastian W. (scorpion_26)


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Hi Felix,

ich arbeite gerade an einem ähnlichen Projekt wie du. Dabei soll ich 
eine Überwachung einer Quadratmeter großen Fläche machen.

Mein Ansatz ist nun mit mind. zwei gegenüberliegenden Radarsensoren im 
24GHz Bereich eine Abstandsmessung zu machen und mit Hilfe eines 
Algorithmus eine Auslösung zu realisieren, sobald sich ein Objekt 
innerhalb befindet.

Hat das mit deinem Projekt geklappt?

Hat vll schon jemand Erfahrungen mit Modulen dieser Art und macht 
Distanzmessungen von 5 cm bis ein Meter mit Hilfe von FMCW oder auch 
FSK?

Gruß

Scorpion_26

von 123 (Gast)


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