Echtzeitfähige Verfahren zur Bewegtzielextraktion aus Radardaten

Prinzip der Verkehrsbeobachtung mittels flugzeuggetragenem Radar.

Ein wesentliches Ziel in VABENE ist es, mit dem Luftmonitoring Straßenverkehrslagen auch in Gebieten erfassen zu können, in denen keinerlei Infrastruktur wie Induktionsschleifen, FCD usw. verfügbar sind. Der Einsatz von flugzeuggetragenem Radar hat gegenüber optischen Sensoren den Vorteil, dass Messungen unabhängig von den Licht-, Sicht- und Witterungsverhältnissen durchführbar sind. In VABENE kommt hierfür das flugzeuggetragene Radarsystem F-SAR zum Einsatz.

F-SAR verfügt über mehrere Empfangsantennen, die in Flugrichtung versetzt voneinander angeordnet sind. Damit sind die technischen Voraussetzungen gegeben, bei der Radarsignalprozessierung bewegte Objekte (Straßenfahrzeuge) aus einer stationären Szene herausfiltern zu können.

Pro Empfangsantenne fallen für eine beobachtete Szene von typischerweise 3 mal 5 Quadratkilometern ca. 4.5 GB an Radar-Rohdaten an. Die Prozessierung der Radardaten erfolgt noch an Board des Flugzeugs. Als Ergebnis werden nur mehr wenige Kilobyte extrahierter Verkehrsparameter aus der Luft an eine Bodenstation übertragen. Die Herausforderung liegt in der sicheren Detektion von Straßenfahrzeugen und der nahezu verzugslosen Bestimmung ihrer Bewegungsgrößen.

Die erforderlichen Prozessierungsschritte können im Wesentlichen wie folgt zusammengefasst werden:

• Adaptive Kalibrierung der einzelnen Empfangskanäle bzw. Empfangsantennen.
• Unterdrückung von Signalen der stationären Szene.
• Detektion und Extraktion von Signalen der Straßenfahrzeuge.
• Schätzung der Verkehrsparameter der detektierten Straßenfahrzeuge.
• Übertragung der Verkehrsparameter an die Bodenstation und von dort Weiterleitung zur Traffic Data Platform (TDP).

Im Rahmen von VABENE werden leistungsfähige Algorithmen entwickelt, welche die oben genannten Prozessierungsschritte mit relativ geringen Hardwareressourcen in Echtzeit ausführen sollen. So wird z.B. die Prozessierungszeit erheblich reduziert, indem die Beobachtung auf ein zuvor festgelegtes Straßennetz beschränkt wird und nur Signale aus unmittelbarer Umgebung der darin bekannten Straßenachsen berücksichtigt und ausgewertet werden.

Weitere wissenschaftliche Schwerpunkte in VABENE sind die Verbesserung der Performance der Fahrzeugdetektion, die Verbesserung der Verkehrsparameterschätzung sowie die Verringerung von Falschdetektionen.

Prinzip der Radarsignalprozessierung für die Verkehrsdatenextraktion.