Dissertação

{en_GB=Deterministic automotive radar channel modeling: A physics optics approach} {} EVALUATED

{pt=Com o objectivo de implementar eficientemente condução autónoma, um modelo determinístico de um canal de radar, que simule com precisão o comportamento do radar, é necessário. Uma abordagem focada na simulação determinística do scattering de ondas electromagnéticas é investigada, aplicando a aproximação da óptica física em condutores eléctricos. Através da implementação de um programa em C++ baseado num algoritmo de ray tracing, adaptado para dispersar raios no momento de scattering por uma superfície dispersiva, gráficos de Radar Cross Section de variados objectos são obtidos e comparados com expectativas teóricas e com resultados de outras ferramentas de software de simulação, como o CST Studio Suite. Os resultados obtidos sugerem que a análise se deve focar no número de raios que representam a onda electromagnética incidente. Um factor de correcção é implementado, ajustando a gama de valores dos gráficos obtidos, especialmente no caso de múltiplos raios incidirem numa superfície plana reflectiva de grandes dimensões. Ao simular superfícies irregulares, contudo, a abordagem da óptica física apresenta resultados precisos, surgindo como uma boa alternativa aos modelos não-determinísticos existentes. Uma conclusão final estabelece que na simulação de superfícies planas de grande dimensão, a simplicidade de outros algoritmos como a óptica geométrica é uma vantagem. Apesar de menos precisa, a estratégia da óptica geométrica é, ainda assim, mais eficiente em termos de tempo de execução e recursos computacionais do que o algoritmo implementado com o factor de correcção adicional. Em contrapartida, para obstáculos altamente dispersivos, a óptica física prova ser notavelmente vantajosa., en=With the objective of efficiently developing autonomous driving, a deterministic radar channel model that accurately simulates the behaviour of a radar is necessary. An approach focused on the deterministic simulation of the scattering of electromagnetic waves is pursued, by applying the physical optics approximation on perfect electric conducting targets. Through the implementation of a program in C++ based on a ray tracing algorithm, adapted to perform the diffusion of rays at the moment of scattering by a scattering surface, Radar Cross Sections of various objects are obtained and compared with the theoretical expectations and with results from other simulation software tools, such as CST Studio Suite. The results obtained suggest that the focus of the analysis should be the number of rays that represent the incident electromagnetic wave. A correction factor is implemented, adjusting the range of values of the obtained plots, especially in the case of multiple rays inciding on a large plane reflective surface. Nevertheless, for irregular surfaces, the physical optics approach presents accurate results, emerging as a good alternative to the existing non-deterministic methods. A final conclusion establishes that for the simulation of large planar surfaces, the simplicity of other algorithms such as the geometrical optics is an advantage. Although not as accurate as the physical optics, the geometrical optics strategy is still more efficient in terms of time and computational resources than the developed algorithm with the additional correction factor. On the other hand, for highly scattering obstacles, the physical optics proves to be remarkably advantageous.}
{pt=ondas electromagnéticas, scattering, radar cross section, óptica física, ray tracing, radar automotivo, en=electromagnetic waves, scattering, radar cross section, physical optics, ray tracing, automotive radar}

Julho 27, 2020, 10:0

Orientação

ORIENTADOR

Thomas Zwick

Karlsruhe Institute of Technology

Professor Catedratico

ORIENTADOR

António José Castelo Branco Rodrigues

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar