radioelectronicsИзвестия высших учебных заведений России. РадиоэлектроникаJournal of the Russian Universities. Radioelectronics1993-89852658-4794Saint Petersburg Electrotechnical University10.32603/1993-8985-2021-24-3-22-38radioelectronics-519Research ArticleРАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ, ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВRADIO ELECTRONIC FACILITIES FOR SIGNAL TRANSMISSION, RECEPTION AND PROCESSINGМакет автомобильного радара диапазона 77 ГГцA Prototype of Automotive 77 GHz Radarhttps://orcid.org/0000-0002-6169-454XБуреневаО. И.BurenevaO. I.

Буренева Ольга Игоревна – кандидат технических наук, доцент кафедры ВТ. Автор 96 печатных работ. Сфера научных интересов – разработка цифровых систем на базе ПЛИС, в том числе локальных систем контроля и управления, бит-потоковых вычислительных устройств, узлов для нейроморфных вычислений.

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376

Olga I. Bureneva, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor in Computer Science(2005). The Author of 96 printed works. Area of expertise: FPGA-based digital systems, including local control and management systems, bitstream computing devices, and units for neuromorphic computing.

5 Professor Popov St., St Petersburg 197376

OIBur@mail.ruГорбуновИ. Г.GorbunovI. G.

Горбунов Игорь Геннадьевич – научный сотрудник. Автор 31 публикации. Сфера научных интересов – комплексные вопросы построения радиолокационных систем, радиолокационные методы мониторинга морской поверхности.

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376

Igor G. Gorbunov, Research Fellow. The Author of 31 scientific publications. Area of expertise: complex issues of building radar systems, radar methods for monitoring the sea surface.

5 Professor Popov St., St Petersburg 197376

gor-ig@mail.ruКомаровГ. В.KomarovG. V.

Комаров Глеб Владимирович – аспирант кафедры РС. Автор четырех научных статей. Сфера научных интересов – антенные системы, электродинамическое моделирование, распространение радиоволн.

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376

Gleb V. Komarov, post-graduate student of the Department of radio system. The Author of 4 scientific articles. Area of expertise: antenna systems, electrodynamic modeling, radio wave propagation.

5 Professor Popov St., St Petersburg 197376

komarov_gleb@list.ruКоноваловА. А.KonovalovA. A.

Коновалов Александр Анатольевич – кандидат технических наук, старший научный сотрудник. Автор 52 публикаций, в том числе пяти монографий и двух учебных пособий. Сфера научных интересов – вторичная и третичная обработка радиолокационной информации, объединение данных, многопозиционная радиолокация, бистатические радиотехнические системы.

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376

Aleksandr A. Konovalov, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher. The Author of 52 scientific publications, including 5 monographs and 2 textbooks. Area of expertise: secondary and tertiary processing of radar information, data fusion, multi-position radar, bistatic radio systems.

5 Professor Popov St., St Petersburg 197376

al_an_kon@mail.ruКуприяновМ. С.KupriyanovM. S.

Куприянов Михаил Степанович – доктор технических наук, профессор, руководитель научного и образовательного направлений. Автор пяти монографий, 45 статей и тезисов докладов. Сфера научных интересов – программное обеспечение информационных систем реального времени (архитектурно зависимое программирование); методы и распределенные системы интеллектуального анализа данных и извлечения знаний; теория и методы исследования самовосстанавливающихся информационных систем; программное обеспечение встроенных систем; алгоритмы и параллельные системы цифровой обработки сигналов.

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376

Mikhail S. Kupriyanov, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of Scientific and Educational Directions. The Author of 5 monographs, 45 scientific articles and abstracts. Area of expertise: software for real-time information systems (architecture-dependent programming); methods and distributed systems for data mining and knowledge extraction; theory and research methods for self-healing information systems; embedded systems software; algorithms and parallel systems for digital signal processing.

5 Professor Popov St., St Petersburg 197376

mikhail.kupriyanov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7140-1686ШичкинаЮ. А.ShichkinaYu. A.

Шичкина Юлия Александровна, доктор технических наук, руководитель отдела "Технологии сильного искусственного интеллекта в физиологии и медицине" в составе международного инновационного института искусственного интеллекта, кибербезопасности и коммуникаций им. А. С. Попова. Автор двух монографий, 42 статей и тезисов докладов. Сфера научных интересов – математическое моделирование, параллельные вычисления на системах MPP и SMP; оптимизация доступа к базам данных; применение методов ИИ в прикладных задачах.

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376

Yulia A. Shichkina, Dr. Sci. (Eng.), Head of the Department "Technologies of Artificial Intelligence in Physiology and Medicine" as part of the International Innovative Institute of Artificial Intelligence, Cybersecurity and Communications named after V. I. A. S. Popov. The Author of 2 monographs, 42 scientific articles and abstracts. Area of expertise: mathematical modeling, parallel computing on MPP and SMP systems; optimization of access to databases; application of AI methods in applied problems.

5 Professor Popov St., St Petersburg 197376

strange.y@mail.ruСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)РоссияSaint Petersburg Electrotechnical UniversityRussian FederationНИИ "Прогноз"РоссияResearch Institute "Prognoz"Russian Federation2021210620212432238Copyright © Буренева О.И., Горбунов И.Г., Комаров Г.В., Коновалов А.А., Куприянов М.С., Шичкина Ю.А., 20212021Буренева О.И., Горбунов И.Г., Комаров Г.В., Коновалов А.А., Куприянов М.С., Шичкина Ю.А.Bureneva O.I., Gorbunov I.G., Komarov G.V., Konovalov A.A., Kupriyanov M.S., Shichkina Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://re.eltech.ru/jour/article/view/519

Введение. Автомобильные радары в настоящее время являются одним из основных средств обеспечения безопасности автомобильного движения. Их разработка сталкивается с целым рядом технических сложностей, связанных с изготовлением высокоточных печатных плат КВЧ-диапазона. Для ускорения и удешевления создания таких устройств целесообразно отладить алгоритмы обработки радиолокационной информации на макетных устройствах от производителей трансиверов миллиметрового диапазона. Однако параметры таких плат заранее неизвестны, а условия работы автомобильного радара ставят перед вторичной обработкой новые вызовы, поэтому проверка их работоспособности является актуальной задачей.Цель работы. Оценка работоспособности макета автомобильного радара миллиметрового диапазона и тестирование алгоритмов вторичной обработки на макете автомобильного радара.Материалы и методы. Использована оригинальная методика вторичной обработки радиолокационной информации с учетом ограничений на применение дополнительных источников данных о движении носителя радара.Результаты. Проведена экспериментальная оценка работоспособности макета автомобильного радара диапазона 77 ГГц, проверка эффективности первичной обработки для класса целей "автомобиль" в миллиметровом диапазоне, предложены и апробированы оригинальные алгоритмы вторичной обработки радиолокационной информации.Заключение. Полученные результаты показывают, что возможности макетной платы микросхемы-трансивера позволяют проводить апробацию алгоритмов вторичной обработки без создания собственного опытного образца автомобильного радара. Таким образом, время разработки может быть существенно уменьшено, а после создания собственного аппаратного решения у разработчиков есть образцовое изделие, что позволяет проводить проверки и настройки собственного продукта без использования крайне дорогого и редкого оборудования КВЧ-диапазона.

Introduction. Automotive radars are the main tools for providing traffic safety. The development of such radars involve a number of technical difficulties due to the manufacture of high-precision extremely high-frequency (EHF) printed circuit boards. To facilitate the process of creating such devices, the existing algorithms for radar information processing should be debugged using prototypes from manufacturers of mm-band transceivers. However, the parameters of such boards are not known in advance, and the actual operating conditions of the as-produced automotive radars raise new challenges to target tracking algorithms. Therefore, checking the performance of such boards is a relevant research problem.Aim. To evaluate the performance of a millimeter-wave automotive radar prototype and to test target tracking algorithms using this prototype.Materials and methods. An original target tracking method was used, which considers the constraints on the use of additional data sources about the radar carrier movement.Results. An experimental performance evaluation of a 77 GHz automotive radar prototype was carried out. The effectiveness of primary processing for the target class “vehicle” in the millimetre range was checked. Original algorithms for target tracking were proposed and tested.Conclusion. The obtained results show that the prototype board of a transceiver chip is capable of testing tracking algorithms without creating an own automotive radar prototype. Thus, the developmental process can be significantly shortened. Moreover, after creating a hardware solution, the developer obtains a reference device to test and configure an own product without using extremely expensive and rare EHF equipment.

ADASлинейный частотно-модулированный сигналавтомобильный радарадаптивное пороговое устройствотраекторное сопровождениеполярные координатыфильтр КалманаADASfrequency-modulated continuous wave signalautomotive radarconstant false alarm rate algorithmtarget trackingpolar coordinatesKalman filterReferencesAutomotive RADAR / H. Winner, S. Hakuli, F. Lotz, C. Singer // Handbook of Driver Assistance Systems. Basic Information, Components and Systems for Active Safety and Comfort. Springer, 2016. P. 325–430.Automotive RADAR / H. Winner, S. Hakuli, F. Lotz, C. Singer // Handbook of Driver Assistance Systems. Basic Information, Components and Systems for Active Safety and Comfort. Springer, 2016. P. 325–430.Белецкий Ю. С. Методы и алгоритмы контрастного обнаружения сигналов на фоне помех с априори неизвестными характеристиками. М.: Радиотехника, 2011. 436 c.Beletsky Y. S. Methods and algorithms for contrast detection of signals against the interference background with a priori unknown characteristics. M., Radiotechnika, 2011. (In Russ.)Richards M. A. Fundamentals of radar signal processing. Georgia Institute of Technology. New York: McGraw Hill, 2005. 539 p.Richards M. A. Fundamentals of radar signal processing. Georgia Institute of Technology. New York: McGraw Hill, 2005. 539 p.Schiementz M. Postprocessing Architecture for an Automotive Radar Network. Gettingen: Cuvillier Verlag, 2005. 192 p.Schiementz M. Postprocessing Architecture for an Automotive Radar Network. Gettingen: Cuvillier Verlag, 2005. 192 p.Eltrass A., Khalil M. Automotive radar system for multiple-vehicle detection and tracking in urban environments // IET Intelligent Transport System. 2018. Vol. 12, iss. 8. P. 783-792. doi: 10.1049/iet-its.2017.0370Eltrass A., Khalil M. Automotive radar system for multiple-vehicle detection and tracking in urban environments // IET Intelligent Transport System. 2018. Vol. 12, iss. 8. P. 783-792. doi: 10.1049/iet-its.2017.0370Tracking vehicles using radar detections / J. Gunnarsson, L. Svensson, L. Danielsson, F. Bengtsson // Proc. of the IEEE Intelligent Vehicles Symp., Istanbul, Turkey, 13-15 June 2007. P. 296-302. doi: 10.1109/IVS.2007.4290130Tracking vehicles using radar detections / J. Gunnarsson, L. Svensson, L. Danielsson, F. Bengtsson // Proc. of the IEEE Intelligent Vehicles Symp., Istanbul, Turkey, 13-15 June 2007. P. 296-302. doi: 10.1109/IVS.2007.4290130A New Vehicle Motion Model for Improved Predictions and Situation Assessment / J. Sorstedt, L. Svensson, F. Sandblom, L. Hammarstrand // IEEE Trans. on Intelligent Transport. Syst. 2011. Vol. 12, iss. 4. P. 1209-1219. doi: 10.1109/TITS.2011.2160342A New Vehicle Motion Model for Improved Predictions and Situation Assessment / J. Sorstedt, L. Svensson, F. Sandblom, L. Hammarstrand // IEEE Trans. on Intelligent Transport. Syst. 2011. Vol. 12, iss. 4. P. 1209-1219. doi: 10.1109/TITS.2011.2160342Кузьмин С. З. Цифровая радиолокация. Введение в теорию. Киев: КВИЦ, 2000. 428 c.Kuzmin S. Z. Digital radar. Introduction to theory Kiev, KVIC. 2000, 428 p. (in Russ.)Dickmanns E. D., Zapp A. A Curvature-based Scheme for Improving Road Vehicle Guidance by Computer Vision // Proc. SPIE 0727, Mobile Robots I, 25 Feb. 1987. P. 161–168. doi: 10.1117/12.937795Dickmanns E. D., Zapp A. A Curvature-based Scheme for Improving Road Vehicle Guidance by Computer Vision // Proc. SPIE 0727, Mobile Robots I, 25 Feb. 1987. P. 161–168. doi: 10.1117/12.937795Schubert R., Richter E., Wanielik G. Comparison and evaluation of advanced motion models for vehicle tracking // IEEE 11 th Intern. Conf. on Information Fusion, Cologne, Germany, 2008. P. 1–6. doi: 10.1109/ICIF.2008.4632283Schubert R., Richter E., Wanielik G. Comparison and evaluation of advanced motion models for vehicle tracking // IEEE 11 th Intern. Conf. on Information Fusion, Cologne, Germany, 2008. P. 1–6. doi: 10.1109/ICIF.2008.4632283Mörbe M. Vehicle Dynamics Sensors for DAS // Handbook of Driver Assistance Systems. Basic Information, Components and Systems for Active Safety and Comfort. Springer, 2016. P. 279–302.Mörbe M. Vehicle Dynamics Sensors for DAS // Handbook of Driver Assistance Systems. Basic Information, Components and Systems for Active Safety and Comfort. Springer, 2016. P. 279–302.Techmer A. Real time motion analysis for monitoring the rear and lateral road // IEEE Intelligent Vehicles Symp. Parma, Italy, 14-17 June 2004. P. 704–709. doi: 10.1109/IVS.2004.1336470Techmer A. Real time motion analysis for monitoring the rear and lateral road // IEEE Intelligent Vehicles Symp. Parma, Italy, 14-17 June 2004. P. 704–709. doi: 10.1109/IVS.2004.1336470Коновалов А. А. Основы траекторной обработки радиолокационной информации. Ч. 1. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2013. 164 с.Konovalov A. A. Osnovy traektornoy obrabotki radiolokatsyonnoy informatsii [Basic of the Radar Target Tracking]. Part I. SPb, LETI Publishers, 2013. (In Russ.)Konstantinova P., Udarev A., Semerdjiev T. A study of a target tracking algorithm using global nearest neighbor approach // Proc. of the 4 th Intern. Conf. on Computer Systems and Technologies, CompSysTech’2003. 2003. P. 1-6. doi: 10.1145/973620.973668Konstantinova P., Udarev A., Semerdjiev T. A study of a target tracking algorithm using global nearest neighbor approach // Proc. of the 4 th Intern. Conf. on Computer Systems and Technologies, CompSysTech’2003. 2003. P. 1-6. doi: 10.1145/973620.973668Pilgrim R. A. Munkres' Assignment Algorithm Modified for Rectangular Matrices. URL: https://csclab.murraystate.edu/~bob.pilgrim/445/munkres.html (дата обращения 27.04.2021)Pilgrim R. A. Munkres' Assignment Algorithm Modified for Rectangular Matrices. URL: https://csclab.murraystate.edu/~bob.pilgrim/445/munkres.html (дата обращения 27.04.2021)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.