CASCADE-Projekt

4D-Radar mit kaskadierter Architektur zur Objekterkennung und -verfolgung

Ein Prototyp auf Basis der Multichip-Kaskade TI AWR2243 (RF-EVM) und des Erfassungsmoduls MMWCAS-DSP-EVM. Das Radar „sieht“ in Dunkelheit, Nebel und Rauch, wo Optik und Lidar versagen — und eignet sich daher für autonome Plattformen, Perimeterschutz und Such- und Rettungseinsätze.

Technische Daten Dem Team beitreten
350 m
Erfassungsreichweite
12 TX / 16 RX
Sender / Empfänger
86
virtuelle MIMO-Kanäle
ziehen zum Drehen
100 m 200 m 300 m 0° 90° 180° 270° 243m
Warum Radar statt Kamera oder Lidar

Mikrosekundenkurze 76–81-GHz-Chirps durchdringen Regen, Staub und Dunkelheit und messen gleichzeitig Entfernung, Winkel und Geschwindigkeit. Die Kaskadierung mehrerer AWR2243-Chips vergrößert die Apertur der phasengesteuerten Antennengruppe, sodass das System weiter sieht und Objekte präziser unterscheidet als ein gewöhnlicher Einzelchip-Sensor.

Radarvariante wählen
REC · Hardware rotation capture
360° RF BOARDS
AWR2243 · MMWCAS-DSP-EVM 360°-Ansicht der kaskadierten RF-Platinen
Prototyp-Hardware

Hardware-Plattform

4 × AWR2243, 76–81 GHz

Radarmodul

Nahbereichsradar mit hoher Winkelauflösung

Platinen MMWCAS-RF-EVM + MMWCAS-DSP-EVM
Sender / Empfänger 12 TX / 16 RX
Virtuelles MIMO-Array 86 Kanäle
Verarbeitung DSP-Platine (TDA2)

Erfassungsreichweite und Kosten

Laut TI-Daten

Geschätzte Erfassungsreichweite für verschiedene Objekttypen und ungefähre Kosten der Prototyp-Platinen.

Erfassungsreichweite · FPV-Drohne ~50–90 m
Erfassungsreichweite · Person 150 m
Erfassungsreichweite · Auto 350+ m
Preis der Platinen 4.275 $ + 3.844,65 $
Funktionsprinzip

Vom Chirp zu den Objektkoordinaten

01

Chirp-Aussendung

Antennen auf der Platine erzeugen ein frequenzmoduliertes 76–81-GHz-Signal in Richtung des Objekts in einem 120°-Azimutsektor.

02

Kaskadierter Empfang

Vier synchronisierte AWR2243-Chips empfangen das reflektierte Signal wie eine einzige phasengesteuerte Antennengruppe.

03

DSP-Erfassung

Das MMWCAS-DSP-EVM liest rohe ADC-Daten und Rohdaten von der DSP-FPGA-Platine aus und führt anschließend deren weitere Verarbeitung durch.

04

Objektdatenausgang

Entfernung, Winkel und Geschwindigkeit der Objekte werden über CAN-FD, Ethernet oder an das Host-System gesendet.

Prototyp in Hardware

Vom Evaluation-Board zum funktionsfähigen Muster

Ein FMCW Image Radar, aufgebaut zu einem funktionsfähigen Stand, das eine Drehplattform mit zwei optischen Kanälen auf Basis von KI-Objekterkennung mithilfe eines Hailo-Hardwarebeschleunigers für den Echtzeitbetrieb steuert.

Kaskadierte AWR2243-RF-Platine, Draufsicht, freigestellt
01 · Kaskadierte AWR2243-RF-Platine
Montiertes MMWCAS-DSP-EVM mit aktiven Betriebsanzeigen, freigestellt
02 · Montiertes MMWCAS-DSP-EVM
Hailo-Beschleunigerplatine auf einem HAT+ für Raspberry Pi 5, freigestellt
03 · Hailo-Beschleuniger auf einem Raspberry Pi 5
Dual-Kameramodul auf einem Servo-Gimbal, freigestellt
04 · Dual-Kameramodul auf einem Servo-Gimbal
Feldaufbau mit Kamera auf einer Drehplattform und Stativ, freigestellt
05 · Funktionsfähiger Stand mit Drehplattform
Live-Demonstration

Kamera und Radar — synchron

Das erste Video zeigt die synchrone Aufnahme von Kamera und Radar-Punktwolke (Range-Azimuth) im nächtlichen Stadtverkehr: Das Radar hält die Objekte sicher, wo entgegenkommende Scheinwerfer die Kamera blenden. Das zweite zeigt eine Aufnahme des Live-3D-Punktwolken-Viewers mit denselben Daten in Echtzeit und im Raum.

REC · Live capture
02:50 RANGE-AZIMUTH
AWR2243 · MMWCAS-DSP-EVM Nachtaufnahme · Stadtverkehr
REC · Viewer capture
3D VIEWER POINT CLOUD
AWR2243 · MMWCAS-DSP-EVM 3D-Viewer · Live-Punktwolke
Einsatzbereiche

Anwendungsszenarien

Autonome Boden- und Luftplattformen

Hinderniserkennung und Objektverfolgung unabhängig von Licht und Wetter.

Perimeterschutz und Überwachung

Erkennung von Bewegungen entlang einer Grenze oder eines Sicherheitsperimeters auf bis zu 350 m Entfernung.

Such- und Rettungseinsätze

Suche nach Personen in Rauch, Dunkelheit oder dichter Vegetation, wo Optik versagt.

Industrielle und landwirtschaftliche Überwachung

Überwachung von Fahrzeugen und Objekten auf offenen Flächen und Feldern.

Projektautoren

Team

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Team CASCADE
Fakultät / Lehrstuhl Polytechnisches Institut Igor Sikorsky Kyjiw, Bildungs- und Forschungsinstitut für Physik und Technik
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Software

SIEHT DURCH DUNKELHEIT. ERKENNT ALS ERSTES. REAGIERT SCHNELLER.

Ein kaskadiertes 4D-Radar auf Basis des TI AWR2243 zur Erkennung und Verfolgung von Objekten in Dunkelheit, Nebel und Rauch.

CASCADE-Radarsoftware: 3D-Punktwolke, Kamerabild mit Objekterkennung, XY-Projektion und eine Range-Doppler-Karte