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DE102024206321A1 - Time-of-flight transmission measurement for the calibration and diagnosis of photonic radar systems - Google Patents

Time-of-flight transmission measurement for the calibration and diagnosis of photonic radar systems

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Publication number
DE102024206321A1
DE102024206321A1 DE102024206321.5A DE102024206321A DE102024206321A1 DE 102024206321 A1 DE102024206321 A1 DE 102024206321A1 DE 102024206321 A DE102024206321 A DE 102024206321A DE 102024206321 A1 DE102024206321 A1 DE 102024206321A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
radar
test signal
signal
transmission medium
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024206321.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Pascal Marcel Seiler
Andreas Noack
Thomas Gisder
Marc-Michael Meinecke
Heiko Gustav Kurz
Markus Robert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
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Priority to PCT/EP2025/068929 priority patent/WO2026008756A1/en
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein photonisches Radarsystem (100) umfassend eine Zentralstation (200) und mindestens eine als Sende- und/oder Empfangsmodul ausgebildete Radarkopfeinrichtungen (300, 300-n), wobei die mindestens eine Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) mit mindestens einem Übertragungsmedium (400, 400-n) zum Übertragen eines optischen Signals zu der Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) und mit mindesten einem Rückübertragungsmedium (500, 500-n) verbunden ist, wobei eine Überwachungseinrichtung (600) eine Prüfsignalerzeugungseinheit zum Erzeugen eines optischen Prüfsignals für die Übertragung über das mindestens eine Übertragungsmedium zu der mindestens einen Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) und Zurückübertragen über das mindestens eine Rückübertragungsmedium (500, 500-n) und eine Erfassungseinheit (630) zum Erfassen des zurückübertragenen Prüfsignals sowie eine Auswerteinrichtung, die ausgebildet ist, zumindest eine Übertragungseigenschaft zu ermitteln und mindestens eine anhand der zumindest einen Übertragungseigenschaft abgeleitete Kalibrierinformation an eine Berechnungseinheit (270) der Zentralstation (200) auszugeben. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines photonischen Radarsystems mit einer Überwachungseinrichtung (600). The invention relates to a photonic radar system (100) comprising a central station (200) and at least one radar head assembly (300, 300-n) configured as a transmitting and/or receiving module, wherein the at least one radar head assembly (300, 300-n) is connected to at least one transmission medium (400, 400-n) for transmitting an optical signal to the radar head assembly (300, 300-n) and to at least one return transmission medium (500, 500-n), wherein a monitoring device (600) comprises a test signal generation unit for generating an optical test signal for transmission via the at least one transmission medium to the at least one radar head assembly (300, 300-n) and return transmission via the at least one return transmission medium (500, 500-n), and a detection unit (630) for detecting the returned test signal, as well as an evaluation device configured to The invention relates to a method for operating a photonic radar system with a monitoring device (600). The invention further relates to a method for determining at least one transmission property and outputting at least one calibration piece of information derived from the at least one transmission property to a processing unit (270) of the central station (200).

Description

Die Erfindung betrifft die Kalibrierung und Diagnose von photonischen Radarsystemen, insbesondere von multiple-input-multiple-output-(MIMO)-Radarsystemen von Fahrzeugen zur Umfeld- und/oder Innenraumüberwachung.The invention relates to the calibration and diagnosis of photonic radar systems, in particular multiple-input-multiple-output (MIMO) radar systems of vehicles for environmental and/or interior monitoring.

Als Radarsystem werden Systeme zur Umfelderfassung bezeichnet, die über ein Aussenden von elektromagnetischer Strahlung im Frequenzbereich von 3 GHz bis 300 GHz und Erfassen der rückgestreuten Strahlung die Entfernung und Geschwindigkeit zu Objekten im Umfeld und vorzugsweise auch eine Winkelorientierung relativ zum Radarsystem ermitteln. Es sind auch Radarsystem, insbesondere historische, im niedrigeren Frequenzbereich bekannt.Radar systems are defined as environmental detection systems that determine the distance and speed of objects in the environment, and preferably also their angular orientation relative to the radar system, by emitting electromagnetic radiation in the frequency range of 3 GHz to 300 GHz and detecting the backscattered radiation. Radar systems, particularly historical ones, operating in the lower frequency range are also known.

Um eine gute Winkelauflösung zu erreichen, ist eine möglichst große Apertur wünschenswert. Diese kann bei einem Radarsystem dadurch vergrößert werden, dass mehrere Sende- und Empfangsantennen in einem Antennenarray kombiniert werden. Die flächige Ausdehnung des Antennenarrays bestimmt die Größe der Apertur. Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die Erzeugung und Auswertung der Signale möglichst zentralisiert in einer Zentralstation auszuführen. Das Aussenden der Radarstrahlung erfolgt über mit den Antennen gekoppelten Radarkopfeinrichtungen, die lediglich die von der Zentralstation übermittelte Radarsignalinformation verstärken und gegebenenfalls zuvor auch in der Frequenz vervielfachen. Die reflektierte oder zurückgestreute Radarstrahlung wird von den Radarkopfeinrichtungen jeweils erfasst und die entsprechende Echosignalinformation für die Auswertung jeweils zu der Zentralstation zurück übermittelt.To achieve good angular resolution, the largest possible aperture is desirable. In a radar system, this can be increased by combining multiple transmitting and receiving antennas in an antenna array. The area covered by the antenna array determines the aperture size. It has proven advantageous to centralize signal generation and processing in a central station. Radar radiation is emitted via radar head units coupled to the antennas. These units simply amplify the radar signal information transmitted by the central station and, if necessary, multiply its frequency beforehand. The reflected or backscattered radar radiation is detected by the radar head units, and the corresponding echo signal information is transmitted back to the central station for processing.

Findet die Übermittlung der Radarsignalinformation und der Echosignalinformation zwischen der Zentralstation und den Radarkopfeinrichtungen optisch statt, so wird ein solches Radarsystem als photonisches Radarsystem bezeichnet. Die Verwendung einer Zentralstation zum Erzeugen der auszusendenden Radarsignalinformation und Nutzung einer optischen Übertragung, ermöglicht es ferner, eine Kohärenz zwischen den von den verschiedenen Sendeantennen ausgestrahlten Radarsignalen und erfassten zurück übermittelten Echosignalinformationen zu erreichen.If the transmission of radar signal information and echo signal information between the central station and the radar head units is optical, such a radar system is called a photonic radar system. Furthermore, the use of a central station to generate the radar signal information to be transmitted and the use of optical transmission makes it possible to achieve coherence between the radar signals emitted by the various transmitting antennas and the detected echo signal information transmitted back.

Für eine korrekte Auswertung ist unter anderem die genaue Kenntnis der Laufzeit der optischen Signale zwischen der Zentralstation und den einzelnen Radarkopfeinrichtungen, die als Sende- und Empfangsmodule arbeiten, notwendig.For a correct evaluation, among other things, precise knowledge of the travel time of the optical signals between the central station and the individual radar head units, which operate as transmitting and receiving modules, is necessary.

Die als Sende- und Empfangsmodul arbeitenden Radarkopfeinrichtungen sind hierbei vorzugsweise in einem elektronisch-photonisch kointegrierten Chip, einem sogenannten EPIC, umgesetzt. Dieses ermöglicht die monolithische Integration von photonischen Bauelementen, Hochfrequenzelektronik und Digitalelektronik auf einem gemeinsamen Chip. Der Vorteil besteht darin, dass die Signalübertragung mit optischen Signalen im Terahertz-Bereich (THz) erfolgen kann, auf die die Radarsignalinformationen und Echosignalinformationen moduliert werden, die typischerweise im sub-Gigahertz-Bereich (GHz) sind. Die zu übertragenden Informationen werden auf ein optisches Trägersignal moduliert, das in der Zentralstation erzeugt wird. Grundsätzlich sind auch Ausbildungen mit mehreren Mikrochips möglich, bei den photonische Bauteile und elektronischen Bauteile auf unterschiedlichen Chips realisiert sind.The radar head units, functioning as transmit and receive modules, are preferably implemented in an electronically-photonically cointegrated chip, a so-called EPIC. This enables the monolithic integration of photonic components, high-frequency electronics, and digital electronics on a single chip. The advantage lies in the fact that signal transmission can occur using optical signals in the terahertz (THz) range, onto which the radar and echo signal information, typically in the sub-gigahertz (GHz) range, is modulated. The information to be transmitted is modulated onto an optical carrier signal generated in the central station. In principle, configurations with multiple microchips are also possible, in which photonic and electronic components are implemented on separate chips.

Die optischen Übertragungsstrecken sind in der Regel als optische Übertragungsmedien bevorzugt in der Form von Fasern ausgebildet. Diese können sich bei ungünstigen Umgebungsbedingungen verändern, beispielsweise aufgrund von Temperatur- oder Feuchtigkeitsschwankungen und/oder auch mechanisch beschädigt und/oder beeinträchtigt werden. Hinzukommen typische Fertigungstoleranzen. Solche Veränderungen können die Auswertung, wenn sie unberücksichtigt bleiben, beeinträchtigen und verfälschen.Optical transmission links typically utilize fiber optics as their optical transmission medium. These fibers can change under unfavorable environmental conditions, such as temperature or humidity fluctuations, and/or be mechanically damaged or impaired. Furthermore, typical manufacturing tolerances must be considered. If such changes are ignored, they can impair and distort the data analysis.

Aus der WO 2020/084408 A1 ist ein Gerät zum Testen auf Fehler und Abweichungen in einem elektrischen Wellenleiter, beispielsweise einem Koaxialkabel oder einer Koaxialleitung beschrieben, wie sie in Rundfunk- und Fernsehtürmen oder in Mobilfunkmasten verwendet werden. Die Vorrichtung ist zum Einspeisen eines Signals in den Wellenleiter und zum Empfangen eines rückgestreuten Signals ausgelegt, anhand dessen eine Nichtübereinstimmung oder Fehler erkennbar sind.From the WO 2020/084408 A1 This describes a device for testing for faults and deviations in an electrical waveguide, such as a coaxial cable or coaxial line, as used in radio and television towers or mobile phone masts. The device is designed to inject a signal into the waveguide and to receive a backscattered signal, from which mismatches or faults can be detected.

EP 2 026 094 A1 beschreibt ein Laufzeitkalibrierungssystem für ein radargestütztes Messgerät, welches eine Zielantenne und einen Wellenleiter umfasst, z. B. ein Koaxialkabel, der an einem Ende mit der Zielantenne gekoppelt ist und an seinem anderen Ende mit einer wellenreflektierenden Impedanz abgeschlossen ist. EP 2 026 094 A1 describes a time-of-flight calibration system for a radar-based measuring device, which includes a target antenna and a waveguide, e.g. a coaxial cable that is coupled to the target antenna at one end and terminated at its other end with a wave-reflecting impedance.

WO 2018/134617 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Lokalisierung einer Messgrößenanomalie, wie z.B. eines Hot-Spots, entlang eines optischen Wellenleiters, die Folgendes umfasst: einen optischen Wellenleiter, eine Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie Licht entlang des Wellenleiters überträgt, und eine Vielzahl von Sensoren, die entlang des Wellenleiters vorgesehen sind. Jeder Sensor ist so konfiguriert, dass er einen Teil des sich entlang des Wellenleiters ausbreitenden Lichts bei einer entsprechenden Sensorwellenlänge reflektiert, die einer Messgröße entspricht. Die mehreren Sensoren sind entsprechend ihrer Sensorwellenlängen in einem oder mehreren Sätzen konfiguriert, wobei jeder Satz mehrere Sensoren mit entsprechenden Sensorwellenlängen umfasst, wobei die Sensoren so konfiguriert sind, dass die Sensorwellenlänge für jeden Sensor in einem entsprechenden Satz im Wesentlichen gleich ist, wenn die von jedem der Sensoren in diesem Satz erfasste Messgröße gleich ist. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Detektor, der so konfiguriert ist, dass er das von den Sensoren reflektierte Licht überwacht, und ein Steuersystem, das so konfiguriert ist, dass es die Durchführung der folgenden Schritte veranlasst: Übertragen von Licht entlang des Lichtwellenleiters unter Verwendung der Lichtquelle; Überwachen des von den Sensoren reflektierten Lichts, um ein gemessenes Spektrum zu erhalten, das eine Messgröße darstellt, die von jedem der Sensoren erfahren wird; Erfassen eines anomalen Signals in dem gemessenen Spektrum, das eine charakteristische Wellenlänge aufweist und von einem anomalen Sensor der Vielzahl von Sensoren ausgeht, wobei der anomale Sensor die Messgrößenanomalie erfährt; und Lokalisieren zumindest der Gruppe, die den anomalen Sensor enthält. WO 2018/134617 A1 Describes a device for locating a measurement anomaly, such as a hot spot, along an optical waveguide, comprising: an optical waveguide, a light source configured to transmit light along the waveguide, and a plurality of sensors positioned along the waveguide. Each sensor is configured to reflect a portion of the light propagating along the waveguide at a corresponding sensor wavelength, which corresponds to a The device comprises a detector configured to monitor the light reflected from the sensors and a control system configured to perform the following steps: transmitting light along the optical fiber using the light source; monitoring the light reflected from the sensors to obtain a measured spectrum representing a measured quantity experienced by each of the sensors; detecting an anomalous signal in the measured spectrum, having a characteristic wavelength, emanating from an anomalous sensor among the plurality of sensors, wherein the anomalous sensor experiences the measurement anomaly; and locating at least the group containing the anomalous sensor.

Die Systeme beruhen alle auf der Reflexion von Signalen , die nur eine eingeschränkte Intensität aufweisen.All these systems are based on the reflection of signals that have only a limited intensity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren jeweils zum Kalibrieren und Diagnostizieren von photonischen Radarsystemen und ein Radarsystem mit Diagnose- und Kalibrierungsfähigkeiten zu schaffen.The invention is based on the objective of creating an improved device and an improved method, respectively, for calibrating and diagnosing photonic radar systems, and a radar system with diagnostic and calibration capabilities.

Die Erfindung wird durch ein Radarsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is solved by a radar system with the features of claim 1 and a method with the features of claim 9. Advantageous embodiments are described in the dependent claims.

Grundidee der ErfindungBasic idea of the invention

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, ein photonisches Radarsystem mit einer Zentralstation und mindestens einer als Sende- und/oder Empfangsmodul ausgebildeten Radarkopfeinrichtung, vorzugsweise einer Vielzahl von als Sende- und/oder Empfangsmodul ausgebildeten Radarkopfeinrichtungen weiterzubilden, wobei die mindestens eine beziehungsweise die Vielzahl der Radarkopfeinrichtungen jeweils mit mindestens einem Übertragungsmedium zum Übertragen eines optischen Signals zu der jeweiligen Radarkopfeinrichtung und mit mindestens einem Rückübertragungsmedium verbunden ist, um ein optisches Signal zurückzuübertragen, wobei jeweils eine optisch transmissive Übertragungsstrecke von dem Übertragungsmedium zu dem Rückübertragungsmedium in der Radarkopfeinrichtung bzw. den Radarkopfeinrichtungen ausgebildet ist, sodass zumindest ein Teil des über das mindestens eine Übertragungsmedium zu der jeweiligen Radarkopfeinrichtung übertragenen optischen Signals über das Rückübertragungsmedium zurückübertragen wird, wobei eine Überwachungseinrichtung für eine Diagnose und/oder Kalibrierung der einzelnen mit einer Zentralstation optisch verbundenen Radarkopfeinrichtungen ausgebildet ist, sodass in der oder räumlich benachbart zu der Zentralstation ein optisches Prüfsignal erzeugt und optisch zu der entsprechenden Radarkopfeinrichtung übertragen wird und das durch die Radarkopfeinrichtung transmittierte und zurückübertragene Prüfsignal erfasst wird und anhand dieses erfassten Prüfsignals mindestens ein Übertragungsparameter ermittelt wird. Beispielsweise wird die Laufzeit eines optischen Signals d. h. die Gesamtübertragungsdauer für die Übertragung zu der Radarkopfeinrichtung und zurück ermittelt. Diese kann von der Zentralstation genutzt werden, um die Radarsignalerzeugung und Auswertung zu verbessern. Zusätzlich zu der Übertragungsdauer kann auch eine Signalintensität des zurückübertragenen Prüfsignals erfasst und ausgewertet werden. Hierüber können Veränderungen oder Beeinträchtigungen des Übertragungsmediums und des Rückübertragungsmedium erkannt werden, beispielsweise durch lokale Verformung, die beispielsweise zu Signalverlusten führen kann. Es gibt eine Vielzahl von Umwelteinflüssen, die die Übertragung von optischen Signalen über das Übertragungsmedium und/oder das Rückübertragungsmedium beeinträchtigen können. Darüber hinaus kann auch ein Ausfall einer Radarkopfeinrichtung für die Umfelderfassung festgestellt werden, wenn kein zurückübertragenes Prüfsignals erfasst wird.The invention is based on the idea of further developing a photonic radar system with a central station and at least one radar head assembly designed as a transmitting and/or receiving module, preferably a plurality of radar head assemblies designed as transmitting and/or receiving modules, wherein the at least one or the plurality of radar head assemblies is each connected to at least one transmission medium for transmitting an optical signal to the respective radar head assembly and to at least one return transmission medium for transmitting an optical signal back, wherein an optically transmissive transmission path from the transmission medium to the return transmission medium is formed in the radar head assembly(s) in each case, such that at least a part of the optical signal transmitted to the respective radar head assembly via the at least one transmission medium is transmitted back via the return transmission medium, wherein a monitoring device for a diagnosis and/or calibration of the individual radar head assemblies optically connected to a central station is formed, such that an optical test signal is generated in or spatially adjacent to the central station and optically transmitted to the corresponding radar head assembly, and the signal transmitted by the radar head assembly and transmitted back is A test signal is acquired, and at least one transmission parameter is determined based on this acquired test signal. For example, the propagation time of an optical signal, i.e., the total transmission time for the transmission to the radar head and back, is determined. This can be used by the central station to improve radar signal generation and evaluation. In addition to the transmission time, the signal intensity of the returned test signal can also be acquired and evaluated. This allows changes or impairments of the transmission medium and the return transmission medium to be detected, for example, due to local deformation, which can lead to signal loss. There are numerous environmental influences that can impair the transmission of optical signals via the transmission medium and/or the return transmission medium. Furthermore, a failure of a radar head for environmental sensing can also be detected if no returned test signal is acquired.

Bevorzugte AusführungsformenPreferred embodiments

Vorgeschlagen wird ein photonisches Radarsystem umfassend eine Zentralstation und mindestens eine als Sende- und/oder Empfangsmodul ausgebildete Radarkopfeinrichtungen, wobei die mindestens eine Radarkopfeinrichtung mit mindestens einem Übertragungsmedium zum Übertragen eines optischen Signals zu der Radarkopfeinrichtung und mit mindesten einem Rückübertragungsmedium verbunden ist, um ein optisches Signal zurück zu übertragen, wobei eine optisch transmissive Übertragungsstrecke von dem Übertragungsmedium zu dem Rückübertragungsmedium in der mindestens einen Radarkopfeinrichtung ausgebildet ist, sodass zumindest ein Teil des über das mindestens eine Übertragungsmedium zu der mindestens einen Radarkopfeinrichtung übertragene optischen Signals über das Rückübertragungsmedium zurückübertragen wird, wobei eine Überwachungseinrichtung eine Prüfsignalerzeugungseinheit zum Erzeugen eines optischen Prüfsignals für die Übertragung über das mindestens eine Übertragungsmedium zu der mindestens einen Radarkopfeinrichtung und Zurückübertragen über das mindestens eine Rückübertragungsmedium und eine Erfassungseinheit zum Erfassen des zurückübertragenen Prüfsignals sowie eine Auswerteeinrichtung umfasst, die ausgebildet ist, anhand des erfassten Zurückübertragenen Prüfsignals zumindest eine Übertragungseigenschaft zu ermitteln und mindestens eine anhand der zumindest einen Übertragungseigenschaft abgeleitete Kalibrierinformation an eine Berechnungseinheit der Zentralstation auszugeben.A photonic radar system is proposed, comprising a central station and at least one radar head assembly configured as a transmitting and/or receiving module, wherein the at least one radar head assembly is connected to at least one transmission medium for transmitting an optical signal to the radar head assembly and to at least one return transmission medium for transmitting an optical signal back, wherein an optically transmissive transmission path from the transmission medium to the return transmission medium is formed in the at least one radar head assembly, such that at least a part of the optical signal transmitted to the at least one radar head assembly via the at least one transmission medium is transmitted back via the return transmission medium, wherein a monitoring device is a test signal generation unit for generating an optical test signal for the transmission comprising at least one transmission medium to the at least one radar head device and back transmission via the at least one back transmission medium and a detection unit for detecting the back-transmitted test signal as well as an evaluation device which is designed to determine at least one transmission property on the basis of the detected back-transmitted test signal and to output at least one calibration information derived on the basis of the at least one transmission property to a calculation unit of the central station.

Ferner wird ein Verfahren zum Diagnostizieren und/oder Kalibrieren eines photonischen Radarsystems mit einer Zentralstation und mindestens einer hiermit optisch über ein Übertragungsmedium und ein Rückübertragungsmedium verbundenen Radarkopfeinrichtung geschaffen, die als Sende- und/oder Empfangsmodul ausgebildet ist, wobei die mindestens eine Radarkopfeinrichtung mit dem mindestens einen Übertragungsmedium zum Übertragen eines optischen Signals zu der Radarkopfeinrichtung und mit dem mindesten einen Rückübertragungsmedium zum Zurückübertragen eines optischen Signals verbunden ist, wobei eine optisch transmissive Übertragungsstrecke von dem Übertragungsmedium zu dem Rückübertragungsmedium in der Radarkopfeinrichtung ausgebildet ist, sodass zumindest ein Teil des über das mindestens eine Übertragungsmedium zu der mindesten einen Radarkopfeinrichtung übertragene optischen Signals über das Rückübertragungsmedium zurückübertragen wird, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

  • Erzeugen eines Prüfsignals und Übertragen des Prüfsignals über das mindestens eine Übertragungsmedium, die mindestens eine Radarkopfeinrichtung und das mindestens eine Rückübertragungsmedium zu einer Erfassungseinheit;
  • Erfassen des zurückübertragenen Prüfsignals;
  • Ermitteln mindestens eines Übertragungsparameters anhand des erfassten zurückübertragenen Prüfsignals,
  • Ableiten mindestens einer Kalibrierinformation anhand des ermittelten Übertragungsparameters und Ausgeben der Steuerinformation.
Furthermore, a method for diagnosing and/or calibrating a photonic radar system is provided, comprising a central station and at least one radar head unit optically connected thereto via a transmission medium and a return transmission medium, the radar head unit being configured as a transmitting and/or receiving module, wherein the at least one radar head unit is connected to the at least one transmission medium for transmitting an optical signal to the radar head unit and to the at least one return transmission medium for transmitting an optical signal back, wherein an optically transmissive transmission path is formed in the radar head unit from the transmission medium to the return transmission medium, such that at least a part of the optical signal transmitted to the at least one radar head unit via the at least one transmission medium is transmitted back via the return transmission medium, wherein the method comprises the steps:
  • Generating a test signal and transmitting the test signal via the at least one transmission medium, the at least one radar head device and the at least one return transmission medium to a detection unit;
  • Capturing the transmitted test signal;
  • Determine at least one transmission parameter based on the captured, back-transmitted test signal,
  • Deriving at least one calibration piece of information based on the determined transmission parameter and outputting the control information.

Durch die vorgeschlagenen bevorzugten Ausführungsformen wird die Möglichkeit geschaffen, eine Auswertung des photonischen Radarsystems zu verbessern und zuverlässig zu sichern. The proposed preferred embodiments make it possible to improve and reliably secure the evaluation of the photonic radar system.

Auftretende Veränderungen an dem Übertragungsmedium, dem Rückübertragungsmedium und/oder den Radarkopfeinrichtungen können somit zeitnah erkannt werden und beispielsweise auf einen Ausfall einer Radarkopfeinrichtung unmittelbar bei der Erzeugung und Auswertung der Radarsignale reagiert werden. Auf einfache Weise ist zusätzlich eine Identifikation einer defekten Radarkopfeinrichtung und/oder des zugehörigen Übertragungsmediums bzw. Rückübertragungsmediums möglich.Changes occurring in the transmission medium, the feedback medium, and/or the radar head components can thus be detected promptly, allowing for immediate action to be taken, for example, in the event of a radar head component failure during the generation and evaluation of the radar signals. Furthermore, a defective radar head component and/or its associated transmission or feedback medium can be easily identified.

Umfasst das Radarsystem mehrere Radarkopfeinrichtungen, so sind alle Radarkopfeinrichtungen jeweils mit mindestens einem Übertragungsmedium und einem getrennt hiervon ausgebildeten Rückübertragungsmedium verbunden, zwischen denen in der Radarkopfeinrichtung eine transmissive (lichtdurchlässige) optische Verbindung besteht.If the radar system comprises several radar head units, each radar head unit is connected to at least one transmission medium and a separate return transmission medium, between which a transmissive (transparent) optical connection exists in the radar head unit.

Gegenüber Diagnoseverfahren, die auf Lichtstreuung oder Lichtreflexion beruhen bieten das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung den Vorteil, dass das ausgewertete Prüfsignal eine deutlich höhere Intensität ausweist und so ein besseres Signalzu-Rauschverhältnis erlangt wird.Compared to diagnostic methods based on light scattering or light reflection, the proposed method and device offer the advantage that the evaluated test signal exhibits a significantly higher intensity, thus achieving a better signal-to-noise ratio.

Es sei hier noch einmal deutlich herausgestellt, dass die Radarkopfeinrichtung nicht aktiv in die Übertragung des Prüfsignals eingreift. Vielmehr beruht die Übertragung und Rückübertragung darauf, dass in der Radarkopfeinrichtung eine lichtdurchlässige, d.h. transmissive, optische Verbindung zwischen einem Einkoppelanschluss, mit dem das Übertragungsmedium verbunden ist, und einem Auskoppelanschluss besteht, mit dem das Rückübertragungsmedium verbunden ist.It should be clearly emphasized once again that the radar head unit does not actively intervene in the transmission of the test signal. Rather, the transmission and return transmission are based on a transmissive optical connection within the radar head unit between an input port, to which the transmission medium is connected, and an output port, to which the return transmission medium is connected.

Bei einer einfachen Ausführungsform ist die Prüfsignalerzeugungseinheit ausgebildet, dass Prüfsignals als kurzen zeitbegrenzten Puls zu erzeugen. Zeitlich kurze Laserpulse können auf einfache Weise erzeugt werden. Eine Laufzeit der Signalübermittlung über das Übertragungsmedium, die Radarkopfeinrichtung und das Rückübertragungsmedium kann anhand einer einfachen Zeitmessung zwischen dem Aussenden des Prüfsignals und dem Empfangen des zurückübertragenen Prüfsignals ermittelt werden.In a simple embodiment, the test signal generation unit is designed to generate the test signal as a short, time-limited pulse. Short laser pulses can be generated easily. The propagation time of the signal via the transmission medium, the radar head assembly, and the return transmission medium can be determined by a simple time measurement between the transmission of the test signal and the reception of the returned test signal.

Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht daher vor, dass das Prüfsignals als kurzer zeitlich begrenzter Puls erzeugt wird und über eine Zeitmesseinrichtung die Zeitdifferenz zwischen dem Erzeugen des Prüfsignals und dem Erfassen des zurückübertragenen Prüfsignals bestimmt wird, um eine Laufzeit optischer Signale abzuleiten.One embodiment of the method therefore provides that the test signal is generated as a short, time-limited pulse and that the time difference between the generation of the test signal and the detection of the transmitted test signal is determined via a timing device in order to derive a transit time of optical signals.

Zusätzlich zu der Laufzeit wird bei einer bevorzugten Ausführungsform auch eine Signalintensität des zurückübertragenen Prüfsignals erfasst und ausgewertet. Hierdurch können Signalverluste und Dämpfungen des Signal, beispielsweise aufgrund mechanischer Beeinträchtigung des mindestens einen Übertragungsmediums oder des mindestens einen Rückübertragungsmediums frühzeitig erkannt werden. Wird gar kein zurückübertragenes Prüfsignal erfasst, so deutet dies auf einen Ausfall der Radarkopfeinrichtung oder eine Unterbrechung des Übertragungsmediums oder des Rückübertragungsmediums hin. In jedem Fall ist es notwendig, dass die Zentraleinrichtung die Radarsignalerzeugung und Auswertung entsprechend anpasst. Hierzu wird entsprechend eine Signalisierung von der Überwachungseinrichtung zu der Zentraleinrichtung, insbesondere einer Berechnungseinheit der Zentraleinrichtung, vorgenommen.In addition to the propagation time, a preferred embodiment also records and evaluates the signal intensity of the transmitted test signal. This allows for the detection of signal losses and attenuation, for example, due to mechanical damage to the at least one transmission medium or the at least one The system must detect a fault in the feedback medium at an early stage. If no feedback signal is detected, this indicates a failure of the radar head unit or an interruption of the transmission or feedback medium. In any case, the central unit must adjust the radar signal generation and evaluation accordingly. For this purpose, a signal is sent from the monitoring unit to the central unit, in particular to a processing unit of the central unit.

Ansonsten werden die ermittelten Übertragungsparameter vorzugsweise in einer Kalibrierungsdatei abgelegt, sodass bei nachfolgenden Diagnose- oder Kalibrierungsschritten auf einfache Weise Veränderungen an der mindesten einen Radarkopfeinrichtung erkannt werden können und der Berechnungseinheit der Zentralstation signalisiert werden können. Darüber hinaus ist die Ablage der Kalibrierungsdatei vorzugsweise so gewählt, dass die Zentraleinrichtung auf diese zugreifen und die darin enthaltenen Parameter für die Auswertung und Kalibrierung des Radarsystems nutzen kann.Otherwise, the determined transmission parameters are preferably stored in a calibration file so that changes to at least one radar head can be easily detected during subsequent diagnostic or calibration steps and signaled to the central station's processing unit. Furthermore, the calibration file is preferably stored in such a way that the central station can access it and use the parameters it contains for evaluating and calibrating the radar system.

Alternativ zu der Erzeugung des Prüfsignals als zeitlich kurzen eingegrenzten Puls kann das Prüfsignals auch mit einer Frequenzrampe oder mehreren Frequenzrampen erzeugt werden, deren Rampendauer oder Rampendauern größer als eine maximale gesamte Laufzeit eines optischen Signals über das Übertragungsmedium, die Radarkopfeinrichtung und das Rückübertragungsmedium ist.As an alternative to generating the test signal as a short, limited pulse, the test signal can also be generated with a frequency ramp or several frequency ramps whose ramp duration(s) is greater than a maximum total propagation time of an optical signal across the transmission medium, the radar head assembly, and the return transmission medium.

Bei einem so erzeugten Prüfsignal wird ein Teil des erzeugten Prüfsignals direkt zu der Erfassungseinheit geleitet ein anderer Teil zu der Radarkopfeinrichtung übertragen und zurückübertragen. Der direkt zu der Erfassungseinheit übertragene Prüfsignalanteil wird dem zurückübertragenen Prüfsignalanteil in der Erfassungseinheit optisch überlagert. Hierdurch wird bei der Wandlung ein Schwebungssignal erfasst, dessen Frequenz mit der Laufzeit des Prüfsignals, d. h. der Übertragungsdauer korreliert ist. Anhand der Frequenz des elektronisch gewandelten Signals, welches als elektronisch gewandetes zurückübertragenes Prüfsignal bezeichnet wird, kann somit die Signalübertragungsdauer ermittelt werden. Alternativ ist es möglich den zurückübertragenen Prüfsignalanteil erst elektronisch zu wandeln und elektronisch mit einem Referenzsignal zu überlagern, welches das aktuell übertragene Prüfsignal repräsentiert, d. h., das zum Zeitpunkt des Empfangs des zurückübertragenen Prüfsignals übertragene Prüfsignal repräsentiert.With a test signal generated in this way, part of the signal is routed directly to the detection unit, while another part is transmitted to the radar head and back. The portion of the test signal transmitted directly to the detection unit is optically superimposed on the portion transmitted back to the detection unit. This results in the detection of a beat signal during conversion, the frequency of which correlates with the propagation time of the test signal, i.e., the transmission duration. The signal transmission duration can thus be determined from the frequency of the electronically converted signal, which is referred to as the electronically converted back-transmitted test signal. Alternatively, it is possible to first electronically convert the back-transmitted test signal component and then electronically superimpose it on a reference signal that represents the currently transmitted test signal, i.e., the test signal being transmitted at the time the back-transmitted test signal is received.

Bei einer Ausführungsform können für das Erzeugen des Prüfsignals dieselben baulichen Komponenten der Zentralstation verwendet werden, die auch zur Erzeugung des Signals zum Übertragen der abzustrahlenden Radarsignalinformation verwendet werden. Die Radarsignalinformation wird von der als Sendemodul ausgebildeten mindestens einen Radarkopfeinrichtung verwendet, um das abgestrahlte Radarsignal zu erzeugen.In one embodiment, the same structural components of the central station used to generate the signal for transmitting the radar signal information can also be used to generate the test signal. The radar signal information is used by the at least one radar head assembly, designed as a transmitter module, to generate the transmitted radar signal.

Eine Frequenzanalyse des Schwebungssignals und Bestimmung der mit der Laufzeit korrelierten Frequenz wird vorzugsweise mittels einer Fouriertransformation, besonders bevorzug mit einer Fast-Fourier-Transformation (FFT) ausgeführt.A frequency analysis of the beat signal and determination of the frequency correlated with the propagation delay is preferably performed using a Fourier transform, especially preferably using a Fast Fourier Transform (FFT).

Ebenso kann die Erfassungseinheit in eine Detektionseinrichtung der Zentralstation integriert sein und dieselbe Wandlerkomponente, d.h. denselben Wandler, insbesondere eine Photodiode, zum Wandeln des optischen erfassten zurückübertragenen Prüfsignals in ein elektrisches zurückübertragenes Prüfsignals nutzen, die auch zum Wandeln der zurückübertragenen Echoradarsignalinformation in eine elektrische Radarechosignalinformation verwendet wird. Ein zusätzlicher baulicher Aufwand für die Überwachungseinrichtung, d. h. für die Diagnose und Kalibrierung, kann hierdurch gering gehalten werden.Similarly, the acquisition unit can be integrated into a detection device of the central station and use the same converter component, i.e., the same converter, in particular a photodiode, to convert the optically acquired, transmitted test signal into an electrically transmitted test signal, which is also used to convert the transmitted echo radar signal information into electrical radar echo signal information. This minimizes the additional structural effort required for the monitoring equipment, i.e., for diagnostics and calibration.

Je nach Ausbildung der Detektionseinrichtung der Zentralstation für die Detektion und Wandlung der Echoradarsignalinformation ist es jedoch notwendig mit einer optisch steuerbaren Komponente den nicht übertragenen Prüfsignalanteil dem zurückübertragenen Prüfsignalanteil am Wandler zu überlagern. Bei Detektionseinrichtungen, die eine optische Überlagerung auch bei der Wandlung des Echoradarsignals vorsehen, ist auch hierfür kein zusätzlicher baulicher Aufwand notwendig.Depending on the design of the central station's detection system for detecting and converting the echo radar signal information, it may be necessary to superimpose the untransmitted test signal component onto the transmitted test signal component at the converter using an optically controlled component. For detection systems that also incorporate optical superimposition during echo radar signal conversion, no additional structural modifications are required.

Eine Nutzung von baulichen Komponenten der Zentraleinrichtung, die für den Radarbetrieb bereits ausgebildet sind, ist insbesondere bei einem zeitversetzten Betrieb, der als Zeit Multiplexing bezeichnet wird, möglich.The use of structural components of the central facility that are already designed for radar operation is possible, especially in the case of time-shifted operation, which is referred to as time multiplexing.

Eine besonders präzise Auswertung der Radarsignale ist möglich, wenn Veränderungen an den Übertragungsmedien, beispielsweise Längenänderungen und/oder Dämpfungsverluste, aufgrund von Umgebungsbedingungen auftreten, sofort berücksichtigt werden können. Hierzu ist es wünschenswert die Diagnose kontinuierlich oder quasi kontinuierlich iterativ durchführen zu können.Particularly precise evaluation of radar signals is possible if changes to the transmission media, such as changes in length and/or attenuation losses due to environmental conditions, can be taken into account immediately. For this purpose, it is desirable to be able to perform the diagnosis continuously or quasi-continuously iteratively.

Eine Diagnose zeitgleich zur Umfelderfassung ist insbesondere dann möglich, wenn das Prüfsignals gemeinsam mit den anderen übertragenen Signalen in einem Frequenzmultiplexsingverfahren über das Übertragungsmedium bzw. Rückübertragungsmedium übertragen wird. In diesem Fall ist die Nutzung der Komponenten, die das zu übertragende Radarsignalinformation erzeugen in der Regel nicht verwendbar. Vielmehr umfasst die Überwachungseinrichtung vorzugsweise eine eigenständige Pulserzeugungseinrichtung, welche gemäß einer Ausführungsform baulich getrennt von der Zentralstation ausgebildet ist.Simultaneous diagnosis and environmental monitoring are particularly possible when the test signal is transmitted together with the other transmitted signals using a frequency-division multiplexing method over the transmission medium or return transmission medium. In this case, the use of the components that transmit the signal is crucial. Generating radar signal information is generally not usable. Rather, the monitoring device preferably comprises an independent pulse generation unit, which, according to one embodiment, is structurally separate from the central station.

Ein Vorteil der baulichen Trennung besteht darin, dass die Prüfsignalerzeugungseinrichtung thermisch von der Zentralstation getrennt wird. Hierdurch wird eine weitere thermische Belastung der Zentralstation vermieden, die bereits aufgrund des hohen Rechenaufwands in der Berechnungseinheit sehr groß ist. Eine bauliche Trennung der Pulserzeugungseinheit ist daher vorteilhaft und erleichtert eine Kühlung der Prüfsignals Erzeugungseinrichtung.One advantage of the physical separation is that the test signal generation unit is thermally isolated from the central station. This avoids further thermal stress on the central station, which is already very high due to the demanding computational workload in the processing unit. Physical separation of the pulse generation unit is therefore advantageous and facilitates cooling of the test signal generation unit.

Das von der Prüfsignalerzeugungseinrichtung erzeugte Prüfsignals wird vorzugsweise in die Zentralstation geleitet und dort über eine optische Verteilereinrichtung auf das mindestens eine mindestens Übertragungsmedium eingekoppelt. Zusätzlich wird es, wenn das Prüfsignal nicht als Kurzpulssignal, sondern mit Frequenzrampen erzeugt wird, auch zur Erfassungseinheit geleitet.The test signal generated by the test signal generation device is preferably routed to the central station and coupled there to the at least one transmission medium via an optical distribution device. Additionally, if the test signal is generated not as a short pulse signal but with frequency ramps, it is also routed to the detection unit.

Wenn ein Wellenlängen- oder Frequenzmultiplexing vorgesehen ist, werden in dem Strahlengang vorzugsweise wellenlängenselektive oder frequenzselektive Bauteile, vorzugsweise optische Bauteile vorgesehen, die in der Detektionseinrichtung und vorzugsweise auch der Radarkopfeinrichtung das Prüfsignal von dem optischen Signal zur Übertragung der Radarsignalinformation trennen, so dass das Prüfsignal die Umfelderfassung nicht beeinträchtigt.If wavelength or frequency multiplexing is provided, wavelength-selective or frequency-selective components, preferably optical components, are preferably provided in the beam path, which separate the test signal from the optical signal for transmitting the radar signal information in the detection device and preferably also in the radar head device, so that the test signal does not impair the environmental detection.

Bei anderen Ausführungsformen können alternativ oder zusätzlich auch elektronische frequenzabhängige Komponenten zu Abtrennung des Prüfsignals in der Radarkopfeinrichtung vorgesehen sein.In other embodiments, electronic frequency-dependent components may alternatively or additionally be provided to separate the test signal in the radar head device.

In der Detektionseinrichtung der Zentralstation müssen zusätzlich zu dem für die Wandlung des zurückübertragenen Prüfsignals vorgesehenen Wandler ein oder mehrere weitere Wandler für die Wandlung der Echoradarsignalinformationen vorgesehen werden. Für jede der Radarkopfeinrichtungen ist ein weiterer Wandler vorgesehen, um die Radarechosignalinformation wandeln zu könnenIn the detection unit of the central station, in addition to the converter provided for converting the transmitted test signal, one or more further converters must be provided for converting the echo radar signal information. An additional converter is provided for each radar head assembly to convert the radar echo signal information.

Wird das Prüfsignal mit einem Schalter jeweils zeitversetzt nur zu einer von mehreren Radarkopfeinrichtungen übertragen, so kann das rückübertragene Prüfsignal in der Detektionseinrichtung der Zentralstation über frequenzselektive Strahlteiler vor den weiteren Wandlern abtrennt und auf den Wandler gelenkt werden, an dem das zurückübertragene Prüfsignal optisch mit dem nicht übertragen Prüfsignal überlagert und erfasst wird.If the test signal is transmitted with a time delay to only one of several radar head units using a switch, the back-transmitted test signal can be separated in the detection unit of the central station via frequency-selective beam splitters before the further transducers and directed to the transducer where the back-transmitted test signal is optically superimposed on the untransmitted test signal and detected.

Die Diagnose und Kalibrierung kann somit iterativ zyklisch ausgeführt werden.The diagnosis and calibration can therefore be performed iteratively and cyclically.

Eine Ausführungsform sieht daher vor, dass die Erfassungseinheit in die Detektionseinrichtung der Zentralstation integriert ist und im optischen Strahlengang ein wellenlängenselektiver Strahlteiler angeordnet ist, der das über das mindestens eine Rückübertragungsmedium zurückübertragene optische Prüfsignal von dem zurückübertragenen optischen Radarechosignal trennt und zusätzlich zu einem Wandler für ein Wandeln des optischen zurückübertragenen Prüfsignals in ein elektrisches zurückübertragenes Prüfsignal des optischen Radarechosignals ein weiterer Wandler zum Wandeln einer Radarechosignalinformation des optischen Radarechosignals in elektrisches Radarechosignal in der Detektionseinrichtung ausgebildet ist.One embodiment therefore provides that the detection unit is integrated into the detection device of the central station and that a wavelength-selective beam splitter is arranged in the optical beam path, which separates the optical test signal transmitted back via the at least one return transmission medium from the transmitted optical radar echo signal and, in addition to a converter for converting the transmitted optical test signal into an electrically transmitted test signal of the optical radar echo signal, a further converter for converting radar echo signal information of the optical radar echo signal into an electrical radar echo signal is provided in the detection device.

Alternativ zu einer optischen Trennung des Prüfsignal bei Verwendung einer anderen optischen Frequenz für das Prüfsignal als für die Radarsignalinformationsübertragung kann auch über einen elektronischen Kanal den einzelnen Radarkopfeinrichtungen signalisiert werden, das eintreffende optische Signal nicht zu verstärken und abzustrahlen, während eine Diagnose ausgeführt wird.As an alternative to optical separation of the test signal when using a different optical frequency for the test signal than for radar signal information transmission, it is also possible to signal the individual radar head units via an electronic channel not to amplify and transmit the incoming optical signal while a diagnosis is being performed.

Wenn das Frequenzmultiplexing zeitgleich für mehrere Radarkopfeinrichtungen vorgenommen wird, so umfasst die Erfassungseinheit der Überwachungseinrichtung mehrere Wandler an denen jeweils das nicht übertragene Prüfsignal dem zurückübertragenen Prüfsignal optisch überlagert wird. Für die Wandlung der Echoradarsignalinformationen sind weitere Wandler in der Detektionseinrichtung der Zentralstation ausgebildet.If frequency division multiplexing is performed simultaneously for several radar head units, the detection unit of the monitoring device comprises several transducers, at each of which the untransmitted test signal is optically superimposed on the transmitted test signal. Further transducers are integrated into the detection unit of the central station for converting the echo radar signal information.

Je nach Ausbildung der optischen Verteilereinrichtung der Zentralstation kann das Prüfsignals auch zeitgleich zu mehreren der Radarkopfeinrichtungen übertragen und über die entsprechenden Rückübertragungsmedien zu der Detektionseinheit der Zentralstation zurückübertragen werden. In einem solchen Fall sind eine Mehrzahl von Wandlerkomponenten notwendig, um die über die verschiedenen Rückübertragungsmedien zurück übertragenen Prüfsignalanteile jeweils einzeln für jede der Radarkopfeinrichtungen und die zugehörigen Übertragungsmedien und Rückübertragungsmedien erfassen und auswerten zu können. Wird hingegen in der Zentralstation ein optischer Schalter verwendet, der nacheinander das Prüfsignals auf die verschiedenen Übertragungsmedien zu den verschiedenen Radarkopfeinrichtungen zeitversetzt eingekoppelt, so können in die Strahlengänge der Rückübertragungsmedien für einen Multiplexbetrieb während der Umfelderfassung in der Detektionseinrichtung wellenlängenselektive Auskoppelelemente, beispielsweise Strahlteiler, eingebracht werden, die das Prüfsignals jeweils auf ein und dieselbe Wandlerkomponente lenken, auf der das jeweils zurückübertragene Prüfsignal, gegebenenfalls mit dem nicht übertragenen Prüfsignals optisch überlagert gewandelt und ausgewertet wird. Einer solchen Ausführungsformen können somit iterativ zyklisch die einzelnen Radarkopfeinrichtungen und zugehörigen Übertragungs- und Rückübertragungsmedien überwacht werden. Auftretende Längenänderungen und/oder Übertragungsverluste können somit zeitnah erfasst und bei der Auswertung der Radareinrichtung berücksichtigt werden. Hierdurch wird deren Zuverlässigkeit und Genauigkeit deutlich gesteigert.Depending on the design of the optical distribution system at the central station, the test signal can be transmitted simultaneously to several radar head units and back to the detection unit of the central station via the corresponding return transmission media. In such a case, multiple converter components are necessary to individually capture and evaluate the test signal components transmitted back via the various return transmission media for each radar head unit and its associated transmission and return transmission media. If, however, an optical switch is used in the central station that sequentially couples the test signal to the various transmission media for the different radar head units with a time delay, multiplexing can be achieved by interfering with the beam paths of the return transmission media. During environmental detection, wavelength-selective coupling elements, such as beam splitters, are incorporated into the detection device. These elements direct the test signal to the same converter component, where the transmitted test signal, optionally superimposed with the untransmitted test signal, is converted and evaluated. With such a design, the individual radar head units and their associated transmission and feedback media can be monitored iteratively and cyclically. Any changes in wavelength and/or transmission losses that occur can thus be detected promptly and taken into account during the evaluation of the radar system. This significantly increases its reliability and accuracy.

Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht daher vor, dass das Prüfsignals mit einer anderen Frequenz als ein Signal zum Übertragen der Radarsignalinformation erzeugt wird und gemeinsam im Frequenzmultiplexverfahren über das Übertragungsmedium eingekoppelt wird und mittels einer frequenzabhängigen optischen Einheit von dem über das Rückübertragungsmedium (500, 500-n) gemeinsam zurückübertragenen Radarechosignal in der Detektionseinheit der Zentraleinrichtung getrennt wird und in ein elektrisches erfasstes zurückübertragenes Prüfsignals gewandelt wird.A further development of the procedure therefore provides that the test signal is generated with a different frequency than a signal for transmitting the radar signal information and is coupled together via the transmission medium using frequency division multiplexing and is separated from the radar echo signal transmitted back together via the return transmission medium (500, 500-n) in the detection unit of the central device by means of a frequency-dependent optical unit and is converted into an electrically detected test signal transmitted back.

Bei wieder einer anderen Ausführungsform sind nicht nur die Prüfsignalerzeugungseinrichtung, sondern auch die Detektionseinrichtung und weitere Komponenten baulich von der Zentralstation getrennt ausgebildet und zusätzlich zu dem mindestens einen Übertragungsmedium und dem mindestens einen Rückübertragungsmedium, die zum Übertragen des Prüfsignals zu der mindestens einen Radarkopfeinrichtung und Zurückübertragen von der mindestens einen Radarkopfeinrichtung zu der Erfassungseinheit verwendet werden, mit der mindestens einen Radarkopfeinrichtung mindestens ein weiteres Übertragungsmedium und ein weiteres Rückübertragungsmedium verbunden, um die von der Zentralstation erzeugte Radarsignalinformation zu der Radarkopfeinrichtung zu übertragen und die von der Radarkopfeinrichtung erfasste Radarechoinformation über das weitere Rückübertragungsmedium zu der Zentralstation zurück zu übertragen. Bei dieser Ausführungsform sind mit jeder Radarkopfeinrichtung somit vier Übertragungsmedien verbunden, sodass die Überwachung und Prüfung mittels des Prüfsignals völlig unabhängig von dem Betrieb als Sende und Empfangsmodul ausgeführt werden kann. Hierfür ist es erforderlich bei der Erzeugung des Radarsystems die für die Übertragung des Prüfsignals verwendeten Übertragungsmedien und Rückübertragungsmedien gegenüber den weiteren für die Radarsignalinformation und Radarechosignalinformation genutzten Übertragungs- und Rückübertragungsmedien zu kalibrieren. Dies bedeutet das Längen- und Laufzeitunterschiede einmalig bei der Herstellung ermittelt und in einer Kalibrierungsdatei abgelegt werden. Darüber hinaus werden die Übertragungsmedien möglichst eng beieinanderliegend parallel verlegt, sodass Änderungen aufgrund von Umwelteinflüssen die das Übertragungsmedium und des Rückübertragungsmedium betreffen auf das weitere Übertragungsmedium und weitere Rückübertragungsmedium übertragen werden können. Werden die Übertragungsmedien hierbei in einem Medienbaum verlegt, so wird es bevorzugt, dass die zum Überwachungssystem gehörenden Übertragungs- und Rückübertragungsmedien außen liegend und die für die Umfelderfassung verwendeten weiteren Übertragungs- und Rückübertragungsmedien im Innern des Medienbaums oder Medienstrang angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht das äußere Beschädigungen zunächst die zum Überwachungssystem gehörenden Übertragungs- und Rückübertragungsmedien betreffen und deren Beschädigung somit zuverlässig erkannt werden, noch bevor eine Beeinträchtigung des eigentlichen Radarbetriebs eintritt. Auftretende Längenänderungen können hingegen auf die weiteren Übertragungs- und Rückübertragungsmedien übertragen werden. Hierdurch wird eine Modularisierung der Überwachungseinrichtung verbessert. einzelne Komponenten der Überwachungseinrichtungen können somit getrennt von den für den Radarbetrieb notwendigen Komponenten erneuert und getauscht werden.In yet another embodiment, not only the test signal generation device, but also the detection device and other components are structurally separate from the central station. In addition to the at least one transmission medium and the at least one return transmission medium used to transmit the test signal to the at least one radar head and back from the at least one radar head to the detection unit, at least one further transmission medium and one further return transmission medium are connected to the at least one radar head to transmit the radar signal information generated by the central station to the radar head and to transmit the radar echo information detected by the radar head back to the central station via the further return transmission medium. In this embodiment, each radar head is thus connected to four transmission media, so that monitoring and testing using the test signal can be carried out completely independently of its operation as a transmitting and receiving module. For this purpose, it is necessary to calibrate the transmission and return media used for transmitting the test signal during the radar system's production process, in contrast to the other transmission and return media used for radar signal information and radar echo signal information. This means that length and transit time differences are determined once during manufacturing and stored in a calibration file. Furthermore, the transmission media are laid as close together as possible, parallel to each other, so that changes due to environmental influences affecting the transmission and return media can be transmitted to the next transmission and return media. If the transmission media are laid in a media tree, it is preferred that the transmission and return media belonging to the monitoring system are located on the outside, and the other transmission and return media used for environmental sensing are located in the inside of the media tree or media strand. This ensures that external damage first affects the transmission and return media belonging to the monitoring system, and their damage is thus reliably detected before it impairs the actual radar operation. However, any changes in length that occur can be transmitted to the other transmission and feedback media. This improves the modularity of the monitoring system. Individual components of the monitoring system can thus be renewed and replaced separately from the components required for radar operation.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht eines photonischen MIMO-Radarsystems mit einer Überwachungseinrichtung;
  • 2a - 2c eine schematische Vorderrück und Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit dargestellten Anordnungspositionen von Radarantennen;
  • 3 eine schematische Darstellung eines photonischen MIMO-Radarsystems, bei dem die Prüfsignalerzeugungseinrichtung baulich getrennt von der Zentralstation ausgebildet ist;
  • 4 eine schematische Darstellung eines photonischen MIMO-Radarsystems, bei dem die Überwachungseinrichtung vollständig baulich getrennt von der Zentraleinrichtung ausgebildet ist;
  • 5 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines photonischen Radarsystems.
The invention is explained in more detail below with reference to a drawing. The drawing shows:
  • 1 a schematic view of a photonic MIMO radar system with a monitoring device;
  • 2a - 2c a schematic front, rear and side view of a motor vehicle showing the positions of radar antennas;
  • 3 a schematic representation of a photonic MIMO radar system in which the test signal generation device is structurally separate from the central station;
  • 4 a schematic representation of a photonic MIMO radar system in which the monitoring device is completely structurally separate from the central unit;
  • 5 a schematic flowchart of a procedure for operating a photonic radar system.

In 1 ist schematisch ein photonisches Radarsystem 100 dargestellt. Dieses umfasst eine Zentralstation 200 und eine Vielzahl von Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n, die als Sende- und/oder Empfangsmodul ausgebildet sind. Die Zentralstation 200 und Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n sind jeweils über zwei Lichtwellenleitern 401, 401-n, 501, 501-n individuell gekoppelt. Die Lichtwellenleiter 401, 401-n dienen als Übertagungsmedien 400 zum Übertragen optischer Signale von der Zentralstation zu der Radarkopfeinrichtung 300, 300-n. Die Lichtwellenleiter 501, 501-n dienen als Rückübertagungsmedien 500. Zusätzlich sind die Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n vorzugsweise mit einer elektronischen Steuerleitung 460 und einer elektronischen Rückleitung 550 mit der Zentralstation 200 verbunden. Die elektronische Steuerleitung 460 und die elektronischen Rückleitung 560 können als ein Bussystem ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die einzelnen Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n auch jeweils mit einer individuellen Steuerleitung und individuellen elektronischen Rückleitung ausgebildet sein.In 1 A photonic radar system 100 is shown schematically. This includes a A central station 200 and a plurality of radar head units 300, 300-n, configured as transmit and/or receive modules. The central station 200 and radar head units 300, 300-n are each individually coupled via two optical fibers 401, 401-n, 501, 501-n. The optical fibers 401, 401-n serve as transmission media 400 for transmitting optical signals from the central station to the radar head unit 300, 300-n. The optical fibers 501, 501-n serve as return transmission media 500. Additionally, the radar head units 300, 300-n are preferably connected to the central station 200 via an electronic control line 460 and an electronic return line 550. The electronic control line 460 and the electronic feedback line 560 can be configured as a bus system. Alternatively or additionally, the individual radar head units 300, 300-n can each be configured with an individual control line and an individual electronic feedback line.

Nachgestellte Kleinbuchstaben -n ... stehen stellvertretend für natürliche Zahlen, um eine Abzählbarkeit und Unterscheidbarkeit der entsprechenden Objekte anzudeuten.Lowercase letters -n ... stand for natural numbers to indicate countability and distinguishability of the corresponding objects.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Zentralstation 200 ausgebildet, abzustrahlende Radarsignalinformationen zu erzeugen, wobei dieses im dargestellten Beispiel beispielsweise mit einer um einen Faktor 8 geringeren Frequenz erfolgt als die Aussendung eines Radarsignals über eine Antenne 350, 350-n eines der entsprechend als Sendermodul ausgebildeten Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n. Die Zentralstation 200 umfasst hierfür eine Steuereinrichtung 210, welche eine kohärente Lichtquelle 220, die vorzugsweise als Laser ausgebildet ist steuert. In einem Umfelderfassungsbetriebszustand wird über eine Modulationseinrichtung 230 auf das von dem Laser 220 erzeugte optische Trägersignal eine Radarsignalinformation auf moduliert. Die Radarsignalinformation ist beispielsweise ein durch einen Faktor 8 dividiertes zur Abstrahlung vorgesehenes frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal (engl. FMCW frequency modulated continuous wave). Modulationseinrichtung ist beispielsweise als Mach-Zehnder-Modulator (MZM) ausgebildet ist. Das optische Signal wird über eine optische Steuereinrichtung 240 an einen 1:N-Schalter 250 weitergeleitet. Der 1:N-Schalter 250 (englisch: switch) oder 1:N-Teiler (Mehrfachsplitter) (englisch:.splitter) wird ebenfalls von einer Steuereinrichtung 210 gesteuert und schaltet das optische Signal wahlweise auf einen der Faserausgänge. Hierüber wird das optische Signal somit auf eines der Übertragungsmedien 400, 400-n geschaltet und zu einer der Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n übertragen.In the illustrated embodiment, the central station 200 is configured to generate radar signal information for transmission, whereby, in the illustrated example, this occurs at a frequency eight times lower than the transmission of a radar signal via an antenna 350, 350-n of one of the radar head units 300, 300-n configured as transmitter modules. For this purpose, the central station 200 comprises a control unit 210, which controls a coherent light source 220, preferably configured as a laser. In an environment detection operating state, radar signal information is modulated onto the optical carrier signal generated by the laser 220 via a modulation unit 230. The radar signal information is, for example, a frequency-modulated continuous wave (FMCW) signal intended for transmission, divided by a factor of eight. The modulation unit is, for example, configured as a Mach-Zehnder modulator (MZM). The optical signal is routed via an optical control unit 240 to a 1:N switch 250. The 1:N switch 250 (or 1:N splitter) is also controlled by a control unit 210 and selectively switches the optical signal to one of the fiber outputs. The optical signal is thus switched to one of the transmission media 400 or 400-n and transmitted to one of the radar head units 300 or 300-n.

Mit dem Faserausgang ist eine der optischen Lichtwellenleiter 401, 401-n, d.h. eine der Fasern 402, 402-n gekoppelt. Die optischen Fasern 402, 402-n sind mit dem anderen Ende mit einer der Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n verbunden.The fiber output is coupled to one of the optical waveguides 401, 401-n, i.e., one of the fibers 402, 402-n. The optical fibers 402, 402-n are connected at their other end to one of the radar head units 300, 300-n.

Die Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n weisen jeweils einen Fasereingang 305, 305-n auf, an dem die von der Zentralstation 200 kommende Faser 402-n angeschlossen ist. Das optische Trägersignal mit der aufmodulierten und abzustrahlenden Radarsignalinformation wird über einen Photoempfangskoppler 310 in einen elektronisch-photonisch-integrierten Schaltkreis (EPIC - Electronic Photonic Integrated Circuit) 315 eingekoppelt. Die photonischen Komponenten sind vorzugsweise in einem Bereich, in dem sich Silizium auf einem Isolator befindet, ausgebildet, wohingegen die elektronischen Komponenten auf sogenanntem bulk-Silizium ausgebildet sind. Es sind auch Ausführungsformen möglich, die auf Basis anderer Materialien hergestellt sind oder getrennte photonische integrierte Schaltkreise und elektronische integrierte Schaltkreise verwenden. In der Radarkopfeinrichtung 300, 300-n ist der Fasereingang 305, 305-n mit einem Faserausgangs 395, 395-n optisch leitend gekoppelt, sodass zumindest ein Teil des zu der Radarkopfeinrichtung 300, 300-n über die als Übertragungsmedium 400, 400-n dienende Faser 402, 402-n übertragenen optischen Signals über die als Rückübertragungsmedium 500, 500-n dienende Faser 502, 502-n zu der Zentralstation 200 zurückübertragen wird. Die als Rückübertragungsmedium 500 dienende Faser 502, 502-n ist mit dem entsprechenden Faserausgang 395, 395-n verbunden.The radar head units 300, 300-n each have a fiber input 305, 305-n, to which the fiber 402-n coming from the central station 200 is connected. The optical carrier signal with the modulated and transmitted radar signal information is coupled via a photoreceiver coupler 310 into an electronic photonic integrated circuit (EPIC) 315. The photonic components are preferably formed in a region where silicon is located on an insulator, whereas the electronic components are formed on so-called bulk silicon. Embodiments are also possible that are based on other materials or use separate photonic integrated circuits and electronic integrated circuits. In the radar head assembly 300, 300-n, the fiber input 305, 305-n is optically coupled to a fiber output 395, 395-n, such that at least part of the optical signal transmitted to the radar head assembly 300, 300-n via the fiber 402, 402-n serving as the transmission medium 400, 400-n is transmitted back to the central station 200 via the fiber 502, 502-n serving as the return transmission medium 500, 500-n. The fiber 502, 502-n serving as the return transmission medium 500 is connected to the corresponding fiber output 395, 395-n.

Das übertragene optische Signal kann in der Radarkopfeinrichtung 300, 300-n in ein elektronisches Signal gewandelt werden, wobei die Radarsignalinformation von dem Trägersignal getrennt wird. Die Radarsignalinformation wird in der Radarkopfeinrichtung in der Regel verstärkt und häufig auch dessen Frequenz vervielfacht und dann als elektromagnetische Strahlung von der entsprechenden Antenne 350 der Radarkopfeinrichtung 300, 300-n als Radarsignal abgestrahlt.The transmitted optical signal can be converted into an electronic signal in the radar head unit 300, 300-n, whereby the radar signal information is separated from the carrier signal. The radar signal information is typically amplified in the radar head unit, and its frequency is often also multiplied. It is then emitted as electromagnetic radiation from the corresponding antenna 350 of the radar head unit 300, 300-n as a radar signal.

Die an einem Objekt in der Umgebung reflektiert elektromagnetische Strahlung wird als Radarechosignal ebenfalls von einer Antenne 350, 350-n einer der Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n oder mehreren Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n empfangen. In einem Mischprozess wird in der Regel aus dem Radarechosignal eine Radarechosignalinformation abgeleitet und als ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt und bearbeitet und anschließend optisch auf das durch die Radarkopfeinrichtung transmittierte Trägersignal moduliert und zu der Zentralstation 200 über das entsprechende Rückübertragungsmedium 500, 500-n zurückübertragen. In der Radarkopeinrichtung 300, 300-n wird aktiv kein Trägerisgnal erzeugt, dieses aber durch Modulation durchaus verändert.The electromagnetic radiation reflected from an object in the vicinity is also received as a radar echo signal by an antenna 350, 350-n, one of the radar head units 300, 300-n, or several radar head units 300, 300-n. In a mixing process, radar echo signal information is usually derived from the radar echo signal and generated and processed as an intermediate frequency signal. This intermediate frequency signal is then optically modulated onto the carrier signal transmitted by the radar head unit and transmitted back to the central station 200 via the corresponding return transmission medium 500, 500-n. The radarscope device 300, 300-n does not actively generate a carrier signal, but it can be modified by modulation.

In der Zentralstation 200 wird in einer Detektionseinrichtung 260 beim Wandeln in ein elektronisches Signal die Radarechoinformation wieder von dem optischen Trägersignal getrennt und in ein elektrisches Signal überführt. Die über die verschiedenen Rückübertragungsmedien erhaltenen Radarechoinformationen werden in einer Berechnungseinheit 270 der Zentralstation gemeinsam ausgewertet, um eine Entfernung, eine Relativgeschwindigkeit und eine relative Winkelposition von einzelnen Objekten im Umfeld zu ermitteln. Bei der Weiterleitung an die Berechnungseinheit 270 können elektrische Signale in einer Digitalisierungseinrichtung 280 digitalisiert und in einer Aufbereitungseinrichtung 290 vorbearbeitet werden, beispielsweise einer Fouriertransformation unterzogen werden, die in speziellen Bausteinen realisiert sein kann.In the central station 200, a detection unit 260 separates the radar echo information from the optical carrier signal and converts it into an electrical signal during conversion into an electronic signal. The radar echo information received via the various transmission media is evaluated together in a processing unit 270 of the central station to determine the distance, relative velocity, and relative angular position of individual objects in the surrounding area. Upon transmission to the processing unit 270, electrical signals can be digitized in a digitization unit 280 and pre-processed in a processing unit 290, for example, by undergoing a Fourier transform, which can be implemented in special modules.

In 2a bis 2c ist eine mögliche Verteilung der Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n mit ihren Antennen 350, 350-n an einem Kraftfahrzeig 1000 schematisch dargestellt. Hiermit ist eine nahezu 360°-Umfelderfassung mit hoher Winkelauflösung möglich.In 2a to 2c A possible distribution of the radar head units 300, 300-n with their antennas 350, 350-n on a motor vehicle 1000 is shown schematically. This enables almost 360° surround detection with high angular resolution.

In 2a das Fahrzeug 1000 schematisch von seiner Vorderseite 1002 (2a), in 2b von seiner linken Seite 1004 und in 2c von seiner Rückseite 1006 gezeigt. Die rechte Fahrzeugseite ist hier nicht dargestellt, ist jedoch vorzugsweise analog zur linken Seite 1004 ausgebildet.In 2a the vehicle 1000 schematically from its front 1002 ( 2a) , in 2b from his left side 1004 and in 2c The rear side is shown in section 1006. The right side of the vehicle is not shown here, but is preferably designed analogously to the left side in section 1004.

Dargestellt sind schematische kleine Antennensymbole 1100, welche Positionen von Radarkopfeinrichtungen kennzeichnen. An der Vorderseite 1002 des Fahrzeugs 1000 sind diese beispielsweise beabstandet zueinander an einer Unterkante 1012, einer Windschutzscheibe 1010 und von vorne betrachtet an einer linken Seitenkante 1014 der Windschutzscheibe im Wesentlichen vertikal beabstandet zueinander angeordnet. Zusätzlich sind entlang eines vorderen Stoßfängers 1020 horizontal zueinander beabstandet ebenfalls Radarkopfeinrichtungen 1100 angeordnet.The diagram shows schematic small antenna symbols 1100, which indicate the positions of radar head units. On the front 1002 of the vehicle 1000, these are arranged, for example, at intervals between them, on a lower edge 1012 of a windshield 1010 and, viewed from the front, on a left side edge 1014 of the windshield, essentially vertically spaced apart from each other. Additionally, radar head units 1100 are also arranged horizontally spaced apart from each other along a front bumper 1020.

An der linken Fahrzeugseite 1004 des Fahrzeugs 1000, die in 2b dargestellt ist, sind horizontal voneinander beabstandet Radarkopfeinrichtungen 1100 entlang eines Schwellers 1050 sowie ebenfalls horizontal beabstandet zueinander Radarkopfeinrichtungen 1100 entlang einer Dachkante 1030 angeordnet. Zusätzlich sind im Wesentlichen vertikal zueinander beabstandet Radarkopfeinrichtungen entlang einer B-Säule 1040 beabstandet.On the left side of vehicle 1004 of vehicle 1000, which is in 2b As shown, radar head units 1100 are arranged horizontally spaced from each other along a sill 1050, and radar head units 1100 are also arranged horizontally spaced from each other along a roof edge 1030. In addition, radar head units are arranged essentially vertically spaced from each other along a B-pillar 1040.

An der Rückseite 1006,die in 2c dargestellt ist, sind die Antennensymbole 1100, die die Radarkopfeinrichtungen darstellen, entlang des hinteren Stoßfängers 1070 horizontal zueinander beabstandet sowie entlang einer unteren Seitenkante 1064 der Heckscheibe 1060 horizontal sowie vertikal zueinander beabstandet entlang der von hinten gesehen linken Seitenkante 1066 der Heckscheibe 1060 angeordnet.On the back 1006, which are in 2c As shown, the antenna symbols 1100, which represent the radar head devices, are arranged horizontally spaced apart from each other along the rear bumper 1070 and horizontally and vertically spaced apart from each other along a lower side edge 1064 of the rear window 1060, and along the left side edge 1066 of the rear window 1060 as seen from the rear.

Der Betriebszustand der Umfelderfassung ist hier nur vereinfacht und knapp dargestellt und ist dem Fachmann für ein photonisches Radarsystem mit einer Mehrzahl von Radarkopfeinrichtungen, die als Sende- und/oder Empfangsmodul ausgebildet sind, bekannt.The operating state of the environmental detection system is only simplified and briefly presented here and is known to those skilled in the art for a photonic radar system with a plurality of radar head devices designed as transmitting and/or receiving modules.

Die dargestellte Ausführungsform nach 1 umfasst auch eine Überwachungseinrichtung 600, die verteilt mittels verschiedener Bestandteile der Zentralstation 200 ausgebildet ist. Eine Überwachungssteuereinrichtung 610 die auch ist in der Steuereinrichtung 210 mit ausgebildet. Diese Steuert den alternativen, vorzugsweise abwechselnden Betrieb in dem Umfelderfassungsbetriebszustand und dem Überwachungsbetriebszustand.The illustrated embodiment according to 1 It also includes a monitoring device 600, which is distributed across various components of the central station 200. A monitoring control device 610 is also integrated into the control device 210. This controls the alternative, preferably alternating, operation in the environmental detection operating state and the monitoring operating state.

In einem Überwachungsbetriebszustand sorgt die in die Steuereinrichtung 210 integrierte Überwachungssteuereinrichtung 610 dafür, dass mittels des Lasers 220 und der Modulationseinrichtung 230 eine Prüfsignalerzeugungseinheit 620 ausgebildet ist. Im Überwachungsbetriebsmodus wird ein optisches Prüfsignal erzeugt und bereitgestellt.In a monitoring operating state, the monitoring control unit 610 integrated into the control unit 210 ensures that a test signal generation unit 620 is formed by means of the laser 220 and the modulation unit 230. In monitoring operating mode, an optical test signal is generated and provided.

Bei einer Ausführungsform wird das optische Prüfsignal als optisches Signal mit einem kurzen zeitlich eingegrenzten Puls erzeugt. Analog zum Umfelderfassungsbetriebszustand wird über den 1:N-Schalter 250 oder 1:N-Teiler (Mehrfachsplitter) das Prüfsignal wahlweise zu einer der Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n über das entsprechende Übertragungsmedium 400, 400-n übertragen. Aufgrund der Transmissionseigenschaften der Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n wird das Prüfsignal über das entsprechende Rückübertragungsmedium 500, 500-n zu der Zentralstation 200 zurückübertragen. Dort wird das Prüfsignal entsprechend in ein elektronisches Signal gewandelt. Die Detektionseinrichtung 260 dient somit als Erfassungseinheit 630 der Überwachungseinrichtung 600. Als Auswerteeinrichtung 640 dient die Berechnungseinheit 270 der Zentralstation. Diese erhält von der Steuereinrichtung 210, 610 Signale, die mit dem Erzeugen und Aussenden des Prüfsignals korreliert sind. Die Berechnungseinheit 270, die über einen internen Oszillator (nicht dargestellt) verfügt, ist in der Lage die Laufzeitdauer des Prüfsignals als einen Übertragungsparameter zu ermitteln. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Intensität des zurückübertragenen Prüfsignals ausgewertet werden. Wird gar keine Signalintensität erfasst, so kann eine Unterbrechung des entsprechenden Übertragungsmedium 400-n oder Rückübertragungsmediums 500, 500-n oder ein Ausfall der Radarkopfeinrichtung 300, 300-n festgestellt werden. Sind das Übertragungsmedium 400, 400-n und das Rückübertragungsmedium 500, 500-n jeweils gleich lang ausgeführt, so kann deren Länge anhand der Laufzeit des Prüfsignals bestimmt werden und so zu Kalibrierungszwecken verwendet werden. Andernfalls kann nur die Gesamtlänge ermittelt werden, eine Aufteilung in die Längen oder Laufzeiten, in die mit der Übertragung der Radarsignalinformation oder der Radarechosignalinformation verknüpften Abschnitte, kann anhand von Kalibrierdaten erfolgen, die bei der Herstellung des Radarsystems mit anderen Methoden erhoben sind.In one embodiment, the optical test signal is generated as an optical signal with a short, time-limited pulse. Analogous to the environmental detection operating state, the test signal is selectively transmitted via the 1:N switch 250 or 1:N divider (multiple splitter) to one of the radar head units 300, 300-n via the corresponding transmission medium 400, 400-n. Due to the transmission characteristics of the radar head units 300, 300-n, the test signal is transmitted back to the central station 200 via the corresponding return transmission medium 500, 500-n. There, the test signal is converted into an electronic signal. The detection unit 260 thus serves as the acquisition unit 630 of the monitoring unit 600. The processing unit 270 of the central station serves as the evaluation unit 640. This unit receives signals from the control unit 210, 610, which are correlated with the generation and transmission of the test signal. The processing unit 270, which has an internal oscillator (not shown), is able to determine the propagation time of the test signal as a transmission parameter. Additionally or alternatively, the intensity of the transmitted test signal can also be determined. The signal intensity is evaluated. If no signal intensity is detected, an interruption of the corresponding transmission medium 400-n or return transmission medium 500, 500-n, or a failure of the radar head assembly 300, 300-n, can be identified. If the transmission medium 400, 400-n and the return transmission medium 500, 500-n are of the same length, their length can be determined based on the transit time of the test signal and thus used for calibration purposes. Otherwise, only the total length can be determined; a division into the lengths or transit times into the sections associated with the transmission of the radar signal information or the radar echo signal information can be performed using calibration data obtained during the manufacture of the radar system using other methods.

Vorzugsweise werden die Übertragungsparameter in einer Kalibrierungsdatei abgelegt, in der sie für weitere Überwachungszyklen bereitstehen, um Veränderungen schnell detektieren zu können. Darüber hinaus kann die Berechnungseinheit auf die Kalibrierungsdatei zugreifen, um die darin enthaltenen Daten für die Auswertung im Umfelderfassungsbetriebszustand zu nutzen.Preferably, the transmission parameters are stored in a calibration file, where they are available for further monitoring cycles to enable rapid detection of changes. Furthermore, the processing unit can access the calibration file to use the data it contains for evaluation during environmental monitoring operation.

In der Kalibrierungsdatei können auch zusätzliche Informationen wie die oben erwähnten Kalibrierungsdaten abgelegt sein, die beispielsweise bei der Herstellung des entsprechenden Radarsystems durch andere Kalibrierungsverfahren erhoben sind. Hierzu können beispielsweise Werte gehören, die ein Verhältnis von den Längen des Übertragungsmediums und des zugehörigen Rückübertragungsmediums angeben.The calibration file may also contain additional information, such as the calibration data mentioned above, which may be obtained during the manufacture of the radar system using other calibration procedures. This could include, for example, values indicating the ratio of the lengths of the transmission medium and the associated return transmission medium.

Bei einer anderen Ausführungsform kann das Prüfsignals auch als Signal erstellt werden, dessen Frequenz sich zeitkontinuierlich abschnittsweise monoton konstant verändert. Das von dem Laser erzeugte Trägersignal kann beispielsweise im Modulator entsprechend verändert werden. Bei anderen Ausführungsformen ist die Trägerfrequenz des Lasers unmittelbar veränderbar. Bei dieser Ausführungsform sind die entsprechenden Frequenzrampen des Prüfsignals länger gewählt als eine maximale gesamte Übertragungsdauer des Prüfsignals über das Übertragungsmedium durch die Radarkopfeinrichtung und das Rückübertragungsmedium dauert. Bei dieser Ausführungsform wird ein Teil des Prüfsignals über eine im Strahlengang zwischen der Modulationseinrichtung 230 und dem 1:N-Schalter 250 oder 1:N-Teiler (Mehrfachsplitter) befindliche optische Steuereinrichtung 240 zu der Detektionseinrichtung 260 bzw. Erfassungseinheit 630 ausgekoppelt. In der Detektionseinrichtung 260 bzw. Erfassungseinheit 630 wird das aktuell erzeugte Prüfsignal mit dem über das Übertragungsmedium 400, 400-n, die Radarkopfeinrichtung 300, 300-n und das Rückübertragungsmedium 500, 500-n zurückübertragene Prüfsignal optisch überlagert und zur Interferenz gebracht. Es entsteht hierdurch ein Schwebungssignal auf dem Wandler zum Wandeln des optischen Signals in ein elektrisches Signal. Die Frequenz dieses Schwebungssignals ist über die zeitabhängige Frequenzrampenfunktion des Prüfsignals mit einer Übertragungsdauer korreliert. Kennt man die Ausbreitungsgeschwindigkeit in den Übertragungsmedien und in dem Abschnitt der Radarkopfeinrichtung 300, 300-n so kann die Gesamtübertragungszeit in eine Länge umgerechnet werden. Die Frequenz gibt somit unmittelbar eine Zeitdauer an, die das Prüfsignal für die Übertragung durch das Übertragungsmedium zu der Radarkopfeinrichtung durch die Radarkopfeinrichtung und zurück über das Rückübertragungsmedium zu der Zentralstation benötigt hat. Auch hierüber kann somit eine Kalibrierung ausgeführt werden. Die zweite Variante mit dem frequenzveränderlichen Rampensignal wird bevorzugt, da diese zu einem besseren Signalrauschverhältnis führt.In another embodiment, the test signal can also be generated as a signal whose frequency changes monotonically and continuously over time in segments. The carrier signal generated by the laser can, for example, be modified accordingly in the modulator. In other embodiments, the carrier frequency of the laser can be changed directly. In this embodiment, the corresponding frequency ramps of the test signal are selected to be longer than the maximum total transmission time of the test signal via the transmission medium through the radar head assembly and the return transmission medium. In this embodiment, a portion of the test signal is coupled out to the detection unit 260 or acquisition unit 630 via an optical control device 240 located in the beam path between the modulation device 230 and the 1:N switch 250 or 1:N splitter (multiple splitter). In the detection unit 260 or acquisition unit 630, the currently generated test signal is optically superimposed and interfered with the test signal transmitted back via the transmission medium 400, 400-n, the radar head unit 300, 300-n, and the return transmission medium 500, 500-n. This creates a beat signal on the converter for converting the optical signal into an electrical signal. The frequency of this beat signal is correlated with a transmission duration via the time-dependent frequency ramp function of the test signal. If the propagation speed in the transmission media and in the section of the radar head unit 300, 300-n is known, the total transmission time can be converted into a length. The frequency thus directly indicates the duration that the test signal required for transmission through the transmission medium to the radar head unit, through the radar head unit, and back via the return transmission medium to the central station. Calibration can also be performed using this method. The second variant with the frequency-varying ramp signal is preferred because it results in a better signal-to-noise ratio.

In 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Radarsystems mit einer Überwachungseinrichtung 600 schematisch dargestellt. Gleiche technische Merkmale sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Ausführungsform nach 3 weist eigene Prüfsignalerzeugungseinrichtung auf. Ein Vorteil besteht darin, dass mit einer solchen Ausführungsform ein Frequenzmultiplexing möglich wird, welches eine zeitgleiche Diagnose und Umfelderfassung gestattet. Hierzu wird das Prüfsignal mit einer optischen Frequenz erzeugt, die sich von der optischen Frequenz des Trägersignals unterscheidet, welches von dem Radarsystem im Umfelderfassungsbetriebszustand genutzt wird. Erneut wird das Prüfsignal vorzugsweise als Frequenzrampen aufweisendes Dauerstrichsignal erzeugt. Ein Teil der Steuereinrichtung 610, der die Prüfsignalerzeugung und eine Strahlaufteilung in einer optischen Steuereinrichtung 650 steuert, ist in eine externe Überwachungseinrichtung 600' ausgelagert. In der externen Überwachungseinrichtung 600' sind auch die Prüfsignalerzeugungseinheit 620 welche mehrere optische Komponenten, zum Beispiele einen Laser, einen Modulator, einen Signalgenerator zu erzeugen des Rampensignals etc. umfassen, die hier aus Gründen der Vereinfachung nicht getrennt dargestellt sind. Ferner ist die optische Steuereinrichtung 650 in der externe Überwachungseinrichtung 600' ausgebildet.In 3 Another embodiment of a radar system with a monitoring device 600 is shown schematically. Identical technical features are identified in all figures by the same reference numerals. The embodiment according to 3 The system features its own test signal generation unit. One advantage is that this embodiment enables frequency division multiplexing, which allows for simultaneous diagnostics and environmental sensing. For this purpose, the test signal is generated with an optical frequency that differs from the optical frequency of the carrier signal used by the radar system in the environmental sensing operating state. Again, the test signal is preferably generated as a continuous wave signal with frequency ramps. Part of the control unit 610, which controls the test signal generation and beam splitting in an optical control unit 650, is located in an external monitoring unit 600'. The external monitoring unit 600' also includes the test signal generation unit 620, which comprises several optical components, for example, a laser, a modulator, a signal generator for generating the ramp signal, etc., which are not shown separately here for the sake of simplicity. Furthermore, the optical control unit 650 is integrated into the external monitoring unit 600'.

In einem abwechselnden Betreib im Überwachungsbetriebszustand und Umfelderfassungsbetriebszustand arbeitet diese Ausführungsform nach 3 analog zu der nach 1.In alternating operation between monitoring mode and environmental sensing mode, this embodiment operates according to 3 analogous to the one after 1 .

Wird ein Frequenzmultiplexing angewendet, so kann die Überwachung zeitgleich zu der Umfelderfassung durchgeführt werden. Notwendig ist es jedoch in der Detektionseinrichtung neben dem Wandler auf dem das zurückübertragenen Prüfsignal, , gegebenenfalls überlagert mit dem aktuell erzeugten Prüfsignal in ein elektronisches Signal gewandelt wird, einen weiteren Wandler vorzusehen, auf dem das Radarechosignal in ein elektronisches Signal gewandelt wird. Hierfür können frequenzselektive, d. h. wellenlängenselektive optische Komponenten das Prüfsignal von dem Radarechosignal in der Detektionseinheit trennen. In den Radarkopfeinrichtungen können ebenfalls wellenlängenselektive bzw. von der optischen Frequenz abhängige optische Komponenten eingesetzt werden, um zu verhindern, dass das Prüfsignal die Wandlung der Radarübertragungsinformation und/oder die Modulation der Radarechoinformation auf das Trägersignal für die Rückübertragung zur Zentralstation 200 beeinträchtigt.If frequency division multiplexing is used, monitoring can be carried out simultaneously with the environment. Detection is carried out. However, in addition to the converter in the detection unit where the transmitted test signal, possibly superimposed with the currently generated test signal, is converted into an electronic signal, it is necessary to provide another converter where the radar echo signal is converted into an electronic signal. For this purpose, frequency-selective, i.e., wavelength-selective, optical components can separate the test signal from the radar echo signal in the detection unit. Wavelength-selective or optical frequency-dependent optical components can also be used in the radar head units to prevent the test signal from interfering with the conversion of the radar transmission information and/or the modulation of the radar echo information onto the carrier signal for transmission back to the central station 200.

In 4 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der das Überwachungseinrichtung 600" komplett getrennt von der Zentralstation 200 ausgebildet ist. Zusätzlich zu dem mindestens einen oder den mehreren Übertragungsmedien 400, 400-n und dem mindestens einen oder den mehreren Rückübertragungsmedien 500, 500-n, über die die Prüfsignale übertragen werden, sind mindestens eine weiteres oder mehrere weitere Übertragungsmedien 450, 450-n und mindestens ein weiteres oder mehrere weitere Rückübertragungsmedien 550, 550-n zwischen der Zentralstation 200 und der mindestens einen Radarkopfeinrichtung oder den mehreren Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n ausgebildet, über die die Radarsignalinformation und die Radarechosignalinformation übertragen und zurückübertragen werden.In 4 Another embodiment is shown in which the monitoring device 600" is completely separate from the central station 200. In addition to the at least one or more transmission media 400, 400-n and the at least one or more return transmission media 500, 500-n, via which the test signals are transmitted, at least one further transmission media 450, 450-n and at least one further return transmission media 550, 550-n are provided between the central station 200 and the at least one radar head unit or the several radar head units 300, 300-n, via which the radar signal information and the radar echo signal information are transmitted and returned.

Zum Verteilen des Prüfsignals auf die Übertragungsmedien 400, 400-n umfasst die Überprüfungseinrichtung eine optische Verteileinrichtung 660, die ein Mehrfachsplitter oder ein 1:N-Schalter oder Ähnliches sein kann.To distribute the test signal to the transmission media 400, 400-n, the testing device includes an optical distribution device 660, which may be a multi-splitter or a 1:N switch or similar.

Bei dieser Ausführungsform werden von der Überwachungseinrichtung 600" die notwendigen Kalibrierinformationen als Steuerinformationen unmittelbar an die Berechnungseinheit 270 der Zentralstation 200 übermittelt. Vorteil dieser Ausführungsform ist es, dass ein paralleler Betrieb in einem Überwachungsbetriebszustand und in einem Umfelderfassungsbetriebszustand möglich ist und man nicht auf Multiplexlösungen angewiesen ist. Abweichungen zwischen den Übertragungsmedien 400-n und entsprechenden weiteren Übertragungsmedien 450-n sowie Rückübertragungsmedien 500-n und den weiteren Rückübertragungsmedien 550-n können bei der Konfektionierung der entsprechenden Fasern vermessen und entsprechend berücksichtigt werden.In this embodiment, the necessary calibration information is transmitted directly from the monitoring device 600" to the processing unit 270 of the central station 200 as control information. The advantage of this embodiment is that parallel operation in a monitoring mode and an environmental sensing mode is possible, eliminating the need for multiplexing. Deviations between the transmission media 400-n and corresponding further transmission media 450-n, as well as between the return transmission media 500-n and further return transmission media 550-n, can be measured and taken into account during the assembly of the respective fibers.

In 5 ist ein schematisches Flussdiagramm 2000 zum Betreiben eines photonischen Radarsystems dargestellt.In 5 A schematic flowchart 2000 for operating a photonic radar system is shown.

Das Radarsystem kann einem Umfelderfassungszustand, der einem Radarbetreib entspricht und in einem Überwachungsbetreibzustand betrieben werden,. Bei einigen Ausführungsformen, die ein Frequenzmultiplexing verwenden oder eine baulich getrennte Ausführung der Überwachungseinrichtung von der Zentralstation aufweisen, könne auch beide Betriebszustände zeitgleich eingenommen werden. Hier wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Betriebszustände alternativ, gegebenenfalls zeitlich verschachtelt angenommen werden.The radar system can be operated in an environmental detection state, corresponding to radar operation, and in a monitoring state. In some embodiments that use frequency division multiplexing or have a structurally separate design of the monitoring device from the central station, both operating states can be assumed simultaneously. Here, an embodiment is described in which the operating states are assumed alternatively, possibly interleaved in time.

Wenn das photonische Radarsystem in Betrieb genommen wird, wechselt es zunächst in den Überwachungsbetreibzustand 2100. Andere Ausführungsformen können mit dem Umfelderfassungsbetriebszustand beginnen.When the photonic radar system is activated, it first switches to the monitoring operating state 2100. Other embodiments may begin with the environment sensing operating state.

Als nächstes wird eine Kalibrierdatei geladen 2200, in der Angaben über das Radarsystem und früher ausgeführte Diagnoseschritte, insbesondre Überwachungsparameter für die einzelnen Radarkopfeinrichtungen des Radarsystems abgelegt sind.Next, a calibration file 2200 is loaded, containing information about the radar system and previously performed diagnostic steps, in particular monitoring parameters for the individual radar head units of the radar system.

Es wird anschließend eine Laufzeitmessung für eine, mehrere bevorzugt alle Radarkopfeinrichtungen des Radarsystems ausgeführt und die entsprechenden Übertragungsparameter ermittelt und daraus die Kalibrierinformationen abgeleitet 2300.A time-of-flight measurement is then performed for one, several, preferably all radar head devices of the radar system, and the corresponding transmission parameters are determined and the calibration information is derived from them 2300.

Dann werden die so abgeleiteten Übertragungsparameter und Kalibrierinformationen auf Anomalien und/oder Abweichungen zu den bekannten Informationen aus der Kalibrierdatei ausgewertet und geprüft, ob das Radarsystem funktionstüchtig ist 2400.Then the derived transmission parameters and calibration information are evaluated for anomalies and/or deviations from the known information in the calibration file and checked to see if the radar system is functioning correctly.

Ist dieses nicht der Fall wird dieses der Berechnungseinheit und/oder der Steuereinrichtung der Zentralstation mitgeteilt, so dass eine Anpassung des Radarsystems vorgenommen wird. Hierdurch werden beispielsweise eine Steuerung der Radarsignalinformationserzeugung, des optischen 1:N-Schalters, Veränderungen in der Signalverarbeitung etc. bewirkt. 2500. Ferner wird die Kalibrierdatei entsprechend angepasst und das Verfahren mit dem Laden der Kalibrierdatei 2200 fortgesetzt.If this is not the case, the processing unit and/or the control unit of the central station is notified, so that the radar system is adjusted. This results, for example, in the control of radar signal information generation, the optical 1:N switch, changes in signal processing, etc. 2500. Furthermore, the calibration file is adjusted accordingly, and the procedure continues with the loading of the calibration file. 2200.

Wird in Verfahrensschritt 2400 hingegen festgestellt, dass keine Anomalien oder Abweichungen vorliegen, so wird im Schritt 2600 geprüft, ob die Kalibration des Radarsystems aktuell ist.If, however, it is determined in process step 2400 that no anomalies or deviations are present, then in step 2600 it is checked whether the calibration of the radar system is up to date.

Ist die Kalibration nicht aktuell, wird eine Kalibration des Radarsystems angestoßen 2700 und die Kalibrierdatei entsprechend angepasst und das Verfahren mit dem Laden der Kalibrierdatei 2200 fortgesetzt.If the calibration is not up-to-date, a calibration of the radar system is initiated (2700) and the calibration file is adjusted accordingly. The procedure continued with the loading of calibration file 2200.

Wird in Verfahrensschritt 2600 hingegen festgestellt, dass die Kalibration aktuell ist, wird in den Umfelderfassungsbetriebszustand 2800 gewechselt. Die Steuereinrichtung des Radarsystems initiiert dann vorzugsweise in Intervallen erneut den Überwachungsbetriebszustand.If, however, it is determined in process step 2600 that the calibration is up to date, the system switches to the environmental sensing operating state 2800. The radar system's control unit then preferably re-initiates the monitoring operating state at intervals.

Es versteht sich für den Fachmann, dass hier lediglich beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind. Die in den unterschiedlichen Ausführungsformen gezeigten Merkmale können in beliebiger Kombination zur Umsetzung der Erfindung verwendet werden.It will be understood by those skilled in the art that only exemplary embodiments are described here. The features shown in the different embodiments can be used in any combination to implement the invention.

BezugszeichenlisteReference symbol list

100100
photonisches Radarsystemphotonic radar system
200200
ZentralstationCentral station
210210
SteuereinrichtungControl unit
220220
LaserLaser
230230
ModulationseinrichtungModulation device
240240
optische Steuereinrichtungoptical control device
250250
1:N-Schalter1:N switch
260260
DetektionseinrichtungDetection device
270270
BerechnungseinheitUnit of calculation
280280
DigitalisierungseinrichtungDigitization facility
290290
AufbereitungseinrichtungProcessing facility
300, 300-n300, 300-n
RadarkopfeinrichtungRadar head assembly
305, 305-n305, 305-n
FasereingangFiber input
310310
PhotoempfangskopplerPhotoreceiver coupler
315315
elektronisch-photonisch-integrierten Schaltkreis (EPIC)electronic photonic integrated circuit (EPIC)
350350
Antenneantenna
395, 395-n395, 395-n
FaserausgangFiber output
400, 400n400, 400n
Übertragungsmediumtransmission medium
401, 401n401, 401n
Lichtwellenleiteroptical fibers
402, 402-n402, 402-n
Faserfiber
450, 450-n450, 450-n
weiteres Übertragungsmediumother transmission medium
460460
elektronische Steuerleitungelectronic control line
500, 500-n500, 500-n
RückübertragungsmediumReturn transmission medium
501, 501-n501, 501-n
Lichtwellenleiteroptical fibers
502, 502-n502, 502-n
Faserfiber
550, 550-n550, 550-n
weiters Rückübertragungsmediumfurther return transmission medium
560560
elektronische Rückleitungelectronic return
600600
ÜberwachungseinrichtungMonitoring device
610610
ÜberwachungssteuereinrichtungMonitoring control unit
620620
PrüfsignalerzeugungseinrichtungTest signal generation device
630630
ErfassungseinheitRecording unit
640640
AuswerteeinrichtungEvaluation unit
650650
optische Steuereinrichtungoptical control device
660660
optische Verteileinrichtungoptical distribution device
10001000
Kraftfahrzeugmotor vehicle
10021002
Vorderseitefront
10041004
Linke SeiteLeft side
10061006
Rückseiteback
11001100
AntennensymbolAntenna symbol
10101010
Windschutzscheibewindshield
10121012
Unterkantelower edge
10141014
linke Seitenkanteleft side edge
10201020
vorderer Stoßfängerfront bumper
10301030
Dachkanteroof edge
10401040
B-SäuleB-pillar
10501050
SchwellerSill
10601060
Heckscheiberear window
10641064
unteren Seitenkantelower side edge
10701070
hinteren Stoßfängersrear bumper
11001100
AntennensymbolAntenna symbol
20002000
Flussdiagrammflow chart
21002100
Wechsel in ÜberwachungsbetreibzustandSwitch to monitoring operating mode
22002200
Laden KalibrierdateiLoad calibration file
23002300
LaufzeitmessungTime-of-flight measurement
24002400
FunktionstüchtigkeitsprüfungFunctionality test
25002500
Anpassung des RadarsystemsRadar system adaptation
26002600
Ist Kalibration aktuellIs the calibration up to date?
27002700
Anstoßen KalibrationInitiate calibration
28002800
Wechsel in UmfelderfassungsbetriebszustandSwitch to environment detection operating state

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2020/084408 A1 [0008]WO 2020/084408 A1 [0008]
  • EP 2 026 094 A1 [0009]EP 2 026 094 A1 [0009]
  • WO 2018/134617 A1 [0010]WO 2018/134617 A1 [0010]

Claims (10)

Photonisches Radarsystem (100) umfassend eine Zentralstation (200) und mindestens eine als Sende- und/oder Empfangsmodul ausgebildete Radarkopfeinrichtung (300, 300-n), wobei die mindestens eine Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) mit mindestens einem Übertragungsmedium (400, 400-n) zum Übertragen eines optischen Signals zu der Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) und mit mindesten einem Rückübertragungsmedium (500, 500-n) verbunden ist, um ein optisches Signal zurückzuübertragen, wobei eine optisch lichtdurchlässige Übertragungsstrecke von dem Übertragungsmedium zu dem Rückübertragungsmedium (500, 500-n) in der Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) ausgebildet ist, sodass zumindest ein Teil des über das mindestens eine Übertragungsmedium zu der mindestens einen Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) übertragenen optischen Signals über das Rückübertragungsmedium (500, 500-n) zurückübertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungseinrichtung (600) eine Prüfsignalerzeugungseinheit zum Erzeugen eines optischen Prüfsignals für die Übertragung über das mindestens eine Übertragungsmedium zu der mindestens einen Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) und Zurückübertragen über das mindestens eine Rückübertragungsmedium (500, 500-n) und eine Erfassungseinheit (630) zum Erfassen des zurückübertragenen Prüfsignals sowie eine Auswerteinrichtung (640), die ausgebildet ist, zumindest eine Übertragungseigenschaft zu ermitteln und mindestens eine anhand der zumindest einen Übertragungseigenschaft abgeleitete Kalibrierinformation an eine Berechnungseinheit (270) der Zentralstation (200) auszugeben.Photonic radar system (100) comprising a central station (200) and at least one radar head assembly (300, 300-n) configured as a transmitting and/or receiving module, wherein the at least one radar head assembly (300, 300-n) is connected to at least one transmission medium (400, 400-n) for transmitting an optical signal to the radar head assembly (300, 300-n) and to at least one return transmission medium (500, 500-n) for transmitting an optical signal back, wherein an optically transparent transmission path from the transmission medium to the return transmission medium (500, 500-n) is formed in the radar head assembly (300, 300-n) such that at least part of the optical signal transmitted via the at least one transmission medium to the at least one radar head assembly (300, 300-n) is transmitted via the return transmission medium (500, 500-n) is transmitted back, characterized in that a monitoring device (600) includes a test signal generation unit for generating an optical test signal for transmission via the at least one transmission medium to the at least one radar head device (300, 300-n) and back transmission via the at least one return transmission medium (500, 500-n) and a detection unit (630) for detecting the transmitted test signal and an evaluation device (640) configured to determine at least one transmission characteristic and to output at least one calibration information derived from the at least one transmission characteristic to a calculation unit (270) of the central station (200). Photonisches Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfsignalerzeugungseinheit (620) ausgebildet ist, dass Prüfsignal als kurzen das zeitbegrenzten Puls zu erzeugen.Photonic radar system according to Claim 1 , characterized in that the test signal generation unit (620) is designed to generate the test signal as a short, time-limited pulse. Photonisches Radarsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfsignalerzeugungseinrichtung ausgebildet ist, ein mit einer Frequenzrampe versehenes Prüfsignal zu erzeugen und die Überwachungseinrichtung (600) ausgebildet ist, entweder einen Teil des erzeugten Prüfsignals an der Erfassungseinheit (630) mit dem zurückübertragenen optischen Prüfsignal optisch zu überlagern oder ein den einen Teil des erzeugten Prüfsignals repräsentirendes Signal elektronisch mit dem erfassten zurückübertragenen elektronischen Prüfsignal zu überlagern, wobei die Auswerteeinrichtung (640) ausgebildet ist, eine Laufzeit des Prüfsignals anhand einer Schwebungsfrequenz des überlagerten Signals zu ermitteln.Photonic radar system according to Claim 1 or 2 , characterized in that the test signal generation device is configured to generate a test signal provided with a frequency ramp and the monitoring device (600) is configured either to optically superimpose a part of the generated test signal at the detection unit (630) with the transmitted optical test signal or to electronically superimpose a signal representing a part of the generated test signal with the detected transmitted electronic test signal, wherein the evaluation device (640) is configured to determine a transit time of the test signal on the basis of a beat frequency of the superimposed signal. Photonisches Radarsystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (630) in die Detektionseinrichtung der Zentralstation integriert ist und ausgebildet ist, zum Wandeln des zurückübertragenen optischen Prüfsignals in ein elektrisches erfasstes Prüfsignal denselben Wandler wie für das Wandeln des von der Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) zurückübertragenen Radarechosignals in ein elektrisches Radarechosignal zu nutzen.Photonic radar system (100) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the detection unit (630) is integrated into the detection device of the central station and is designed to use the same converter for converting the transmitted optical test signal into an electrically detected test signal as for converting the radar echo signal transmitted back by the radar head device (300, 300-n) into an electrical radar echo signal. Photonisches Radarsystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (630) in die Detektionseinrichtung der Zentralstation integriert ist und im optischen Strahlengang ein wellenlängenselektiver Strahlteiler angeordnet ist, der das über das mindestens eine Rückübertragungsmedium (500, 500-n) zurückübertragene optischen Prüfsignal von dem zurückübertragenen optischen Radarechosignal trennt und zusätzlich zu einem Wandler für ein Wandeln des optischen zurückübertragenen Prüfsignals in ein elektrisches zurückübertragenes Prüfsignal des optischen Radarechosignals ein weiterer Wandler zum Wandeln einer Radarechosignalinformation des in elektrisches in der Detektionseinrichtung ausgebildet ist.Photonic radar system (100) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the detection unit (630) is integrated into the detection device of the central station and a wavelength-selective beam splitter is arranged in the optical beam path, which separates the optical test signal transmitted back via the at least one return transmission medium (500, 500-n) from the transmitted optical radar echo signal and, in addition to a converter for converting the transmitted optical test signal into an electrical signal, a further converter for converting radar echo signal information into electrical information is formed in the detection device. Photonisches Radarsystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfsignalerzeugungseinheit (620) baulich getrennt von der Zentralstation (200) ausgebildet ist.Photonic radar system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the test signal generation unit (620) is structurally separate from the central station (200). Photonisches Radarsystem (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (600) baulich getrennt von der Zentralstation (200) ausgebildet ist und zusätzlich zu dem mindestens einen Übertagungsmedium (400, 400-n) und dem mindesten einen Rückübertagungsmedium (500, 500-n), die zum Übertragen des Prüfsignals zu der mindestens einen Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) und Zurückübertragen von der mindestens einen Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) zu der Erfassungseinheit (630) mit der mindestens einen Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) mindestens eine weiteres Übertragungsmedium (450, 450-n) und ein weiteres Rückübertragungsmedium (550, 550-n) verbunden sind, um die von der Zentralstation (200) erzeugte auszusendende Radarsignalinformation zu der Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) und die Radarechosignalinformation zu Detektionseinrichtung (260) der Zentralstation (200) zu übertragen.Photonic radar system (100) according to Claim 4 , characterized in that the detection unit (600) is structurally separate from the central station (200) and, in addition to the at least one transmission medium (400, 400-n) and the at least one return transmission medium (500, 500-n), which are used to transmit the test signal to the at least one radar head unit (300, 300-n) and to transmit it back from the at least one radar head unit (300, 300-n) to the detection unit (630) with the at least one radar head unit (300, 300-n), at least one further transmission medium (450, 450-n) and one further return transmission medium (550, 550-n) are connected to the detection unit (630) with the at least one radar head unit (300, 300-n) in order to transmit the radar signal information generated by the central station (200) to the radar head unit (300, 300-n) and the radar echo signal information to the detection unit (260) to transfer to the central station (200). Photonisches Radarsystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfsignalerzeugungseinheit (620) ausgebildet ist, das Prüfsignal zeitversetzt zu dem optischen Signal zur Übermittlung der Radarsignalinformation mit Komponenten der Zentralstation (200) zu erzeugen, mit denen das optische Signal zur Übermittlung der Radarsignalinformation erzeugt wird.Photonic radar system (100) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the test signal generation unit (620) is designed to transmit the test signal with a time delay to the optical signal for transmitting the radar signal information to generate information with components of the central station (200) with which the optical signal for transmitting the radar signal information is generated. Verfahren zum Diagnostizieren und/oder kalibrieren eines photonischen Radarsystems mit einer Zentralstation und mindestens einer hiermit optisch über ein Übertragungsmedium und ein Rückübertragungsmedium verbundenen Radarkopfeinrichtung (300, 300-n), die als Sende- und/oder Empfangsmodul ausgebildet ist, wobei die mindestens eine Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) mit dem mindestens einen Übertragungsmedium zum Übertragen eines optischen Signals zu der Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) und mit dem mindesten einen Rückübertragungsmedium (500, 500-n) verbunden ist, , wobei eine optisch transmissive Übertragungsstrecke von dem Übertragungsmedium (400, 400-n) zu dem Rückübertragungsmedium (500, 500-n) in der Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) ausgebildet ist, sodass zumindest ein Teil des über das mindestens eine Übertragungsmedium (400, 400-n) zu der mindesten einen Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) übertragenen optischen Signals über das Rückübertragungsmedium (500, 500-n) zurückübertragen wird, umfassend die Schritte: Erzeugen eines Prüfsignals und Übertragen des Prüfsignals über das mindestens eine Übertragungsmedium (400, 400-n), die mindestens eine Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) und das mindestens eine Rückübertragungsmedium (500, 500-n) zu einer Erfassungseinheit (630); Erfassen des zurückübertragenen Prüfsignals; Ermitteln mindestens eines Übertragungsparameters anhand des erfassten zurückübertragenen Prüfsignals, Ableiten mindestens einer Kalibierinformation anhand des ermittelten Übertragungsparameters und Ausgeben der Kalibierinformation.Method for diagnosing and/or calibrating a photonic radar system with a central station and at least one radar head assembly (300, 300-n) optically connected thereto via a transmission medium and a return transmission medium, the radar head assembly being configured as a transmit and/or receive module, wherein the at least one radar head assembly (300, 300-n) is connected to the at least one transmission medium for transmitting an optical signal to the radar head assembly (300, 300-n) and to the at least one return transmission medium (500, 500-n), wherein an optically transmissive transmission path from the transmission medium (400, 400-n) to the return transmission medium (500, 500-n) is formed in the radar head assembly (300, 300-n), such that at least part of the signal transmitted via the at least one transmission medium (400, 400-n) to the radar head assembly is transmitted to the radar head assembly (300, 300-n). (300, 300-n) transmitted optical signal is transmitted back via the return transmission medium (500, 500-n), comprising the steps: Generating a test signal and transmitting the test signal via the at least one transmission medium (400, 400-n), the at least one radar head assembly (300, 300-n) and the at least one return transmission medium (500, 500-n) to a detection unit (630); Accepting the returned test signal; Determining at least one transmission parameter based on the detected returned test signal; Deriving at least one calibration information based on the determined transmission parameter and outputting the calibration information. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Prüfsignals mit einer konstant monotonen Frequenzrampe erzeugt wird, wobei eine Rampendauer länger als eine maximale Gesamtlaufzeit eines optischen Signals für eine Übertragung über das mindestens eine Übertragungsmedium (400, 400-n), die mindestens eine Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) und das mindestens eine Rückübertragungsmedium (500, 500-n) ist, und wobei das zurückübertragene Prüfsignal entweder mit einem Teil des von der Prüfsignalerzeugungseinrichtung (620) erzeugten und nicht übertragenen Prüfsignals optisch überlagert wird, um als elektrisches zurückübertragenes Prüfsignal ein Schwebungssignal mit einer Schwebungsfrequenz zu erfassen, oder das zurückübertragenes Prüfsignal erfasst wird und mit einem das nicht übertragenen Prüfsignals repäsentierenden elektronischen Signals überlagert wird, um das Schwebungssignal zu erzeugen, und als Übertragungsparameter eine Laufzeit anhand der ermittelten Frequenz des Schwebungssignals abgeleitet wird.Procedure according to Claim 9 , characterized in that a test signal is generated with a constant monotonic frequency ramp, wherein a ramp duration is longer than a maximum total transit time of an optical signal for transmission via the at least one transmission medium (400, 400-n), which is the at least one radar head device (300, 300-n) and the at least one return transmission medium (500, 500-n), and wherein the returned test signal is either optically superimposed with a part of the test signal generated by the test signal generation device (620) and not transmitted in order to detect a beat signal with a beat frequency as an electrically returned test signal, or the returned test signal is detected and superimposed with an electronic signal representing the untransmitted test signal in order to generate the beat signal, and a transit time is derived as a transmission parameter based on the determined frequency of the beat signal.
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