Effects of Bumper Integration on Low-, Mid-, and High-Resolution Imaging Radars
Creators: name: Schwarz, Dominik
name: Linder, Matthias
name: Riekenbrauck, Ron
name: Bord, Robin
name: Waldschmidt, Christian
Publisher: name: Universität Ulm
Year: 2024
Subjects: subject: Automotive radar
subject: Chirp sequence modulation
subject: Direction-of-arrival (DoA) estimation
subject: Frequency modulated continuous wave (FMCW)
subject: High channel count
subject: Imaging radar
subject: Mm-wave
subject: Multiple-input multiple-output (MIMO)
subject: DDC 620 / Engineering &amp; allied operations
subject: Millimeter waves
subject: MIMO systems
subject: FMCW-Radar
subject: Millimeterwelle
subject: MIMO

description: Radar sensors are widely used for advanced driver assistance systems as they enable an accurate perception of the surroundings. Typically, the sensors are hidden behind bumpers or radomes to protect them from environmental influences, but also for design reasons. Since the bumper possibly affects not only the receive power but also the direction-of-arrival (DoA) estimation, the bumper is typically taken into account in the calibration. Thus, a re-calibration is required after a bumper change or a paint job. In this work, the influence of the bumper on the DoA estimation performance and radar image quality is compared for low-, mid-, and high-resolution sensors. Therefore, a thorough measurement series is conducted. As reference, a setup without bumper is deployed and no re-calibrations are conducted, i.e. the radar is calibrated only once without the bumper. The degradation due to a muddy bumper that can not be included in the calibration is analyzed, also. In all cases, the high-resolution radar shows the greatest robustness, with a DoA estimation error of only 0.2° for the muddy bumper, compared to 0.8° and 22° for the mid- and low-resolution sensor.
description: Radarsensoren werden häufig für fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme eingesetzt, da sie eine genaue Wahrnehmung der Umgebung ermöglichen. In der Regel werden die Sensoren hinter Stoßfängern oder Radomen montiert, um sie vor Umwelteinflüssen zu schützen, aber auch aus Designgründen. Da der Stoßfänger möglicherweise nicht nur die Empfangsleistung, sondern auch die Schätzung des Einfallswinkels beeinflusst, wird der Stoßfänger in der Regel bei der Kalibrierung berücksichtigt. Daher ist nach einem Wechsel der Stoßstange oder einer neuen Lackierung eine Neukalibrierung erforderlich. In dieser Arbeit wird der Einfluss des Stoßfängers auf die Winkelschätzung und die Radarbildqualität für Sensoren mit niedriger, mittlerer und hoher Auflösung verglichen. Dazu wird eine umfangreiche Messreihe durchgeführt. Als Referenz wird ein Aufbau ohne Stoßstange verwendet und es werden keine Neukalibrierungen durchgeführt, d. h. das Radar wird nur einmal ohne Stoßstange kalibriert. Die Beeinträchtigung durch eine schlammige Stoßstange, die nicht in die Kalibrierung einbezogen werden kann, wird ebenfalls analysiert. In allen Fällen zeigt das hochauflösende Radar die größte Robustheit, mit einem DoA-Schätzfehler von nur 0,2° für den schlammigen Stoßfänger, verglichen mit 0,8° und 22° für den Sensor mit mittlerer und niedriger Auflösung.