Die Verarbeitungskette

Zwischen einem empfangenen Radarecho und einem Alarm in der Leitstelle liegen mehrere Stufen, von denen jede eine andere Fehlerart abfängt.

Die Stufen ab „Optionale Kamera“ sind Entwicklungsziele der Förderphase, keine belegte Produktleistung.

Was jede Stufe leistet
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Radar-Frontend

Ein kostengünstiges 77-GHz-Single-Chip-FMCW-Radar mit 3 Sende- und 4 Empfangsantennen. Über TDM-MIMO entsteht daraus ein virtuelles Array, das gegenüber einer Einzelantenne zusätzlichen kohärenten Gewinn und Winkelauflösung ermöglicht. Die eingesetzte Plattform stammt aus der Automobilindustrie – und ist damit für Ziele ausgelegt, die einen um 25 bis 35 dB größeren Radarquerschnitt haben als eine Kleindrohne. Genau diese Übertragung ist ein Kern der Entwicklungsarbeit.

  • 77 GHz FMCW
  • 3TX/4RX TDM-MIMO
  • COTS-Single-Chip
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Detektion

Range-FFT und Doppler-FFT erzeugen aus den Chirp-Echos eine Entfernungs-Geschwindigkeits-Karte. Ein adaptiver Clutter-Filter lernt die statischen Anteile der Szene und unterdrückt sie, ohne bewegungsarme Zielanteile pauschal mit zu löschen. Ein OS-CFAR-Detektor setzt anschließend eine an die lokale Umgebung angepasste Schwelle und liefert die Kandidatenliste.

  • Range-Doppler-FFT
  • Adaptiver Clutter-Filter
  • OS-CFAR statt fester Schwelle
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Tracking

Der Tracker verknüpft Detektionen über die Zeit, schätzt den Bewegungszustand mit einem Kalman-Filter und überbrückt kurze Aussetzer. Ein Track wird erst nach mehreren konsistenten Beobachtungen bestätigt. Das kostet Reaktionszeit, verhindert aber, dass jede zufällige Detektion als Ziel erscheint.

  • 3D-Tracker mit Beschleunigungsmodell
  • Track-Promotion über mehrere Frames
  • Coasting bei kurzen Detektionslücken
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Track-Gültigkeit

Bewegte Vegetation, Mehrwegeausbreitung und Verarbeitungsartefakte erzeugen Strukturen, die einem Track sehr ähnlich sehen. Diese Stufe entscheidet, ob überhaupt ein physisches Ziel vorliegt – bevor irgendeine Aussage über dessen Art getroffen wird. Sie wird bewusst getrennt geführt, damit Clutter nicht als gleichwertige Objektklasse behandelt wird.

  • Physischer Zieltrack vs. Artefakt
  • Geisterziel-Behandlung
  • Strukturelle Fehlalarmreduktion
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Semantische Bewertung

Erst ein gültiger Flugobjekttrack wird bewertet: Drohne, Vogel bzw. anderes Flugobjekt oder Unknown. Merkmalsbasis sind Micro-Doppler-Signaturen, Schwankungen des Radarquerschnitts sowie Track- und Zeitmerkmale. Die Modelle laufen lokal auf der Edge-Einheit.

  • Micro-Doppler & RCS-Statistik
  • Track- und Zeitmerkmale
  • Sequenzielle Evidenzaggregation
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Unknown als Systementscheidung

Ein Klassifikator, der bei dünner Evidenz eine Klasse erzwingt, erzeugt selbstbewusste Fehlentscheidungen. Genau die sind für eine Leitstelle am teuersten, weil sie Vertrauen kosten. Ozense behandelt Unsicherheit deshalb explizit: Reicht die Evidenz nicht, wird der Track als unsicher gemeldet. Verfahren zur Unsicherheitskalibrierung können ihre Zusagen nur unter ihren Annahmen einhalten – eine Feld-Fehlalarmrate garantieren sie nicht.

  • Kalibrierte Unsicherheit
  • Definierter Degradationspfad
  • Erkennung von Domain Shift (FuE-Ziel)
Architektur und Betrieb
AspektAktuelle Festlegung
Sensorplattformkostengünstiges 77-GHz-Single-Chip-Radar (COTS)
Auswertungein Edge-Rechner je Radarknoten
Wo läuft die Klassifikationauf der Edge-Einheit, nicht auf dem Radar-SoC
Cloudfür Detektion und Alarmierung nicht erforderlich
Rohdaten im Standortnetzim aktuellen Entwurf bewusst vermieden
Kameravorhandene PTZ ereignisgesteuert; keine dauerhafte Videoaufzeichnung vorgesehen
Integrationnachgelagerter Pfad zu VMS/EMA/PSIM; kein Hersteller festgelegt
Aktive Abwehrausdrücklich nicht Teil des Systems

Der korrekte Architektur-Claim lautet: kostengünstige Single-Chip-Radarhardware plus ressourcenbegrenzte lokale Edge-Auswertung. Eine spätere Verlagerung weiterer Schritte auf den Radar-DSP wäre ein Optimierungsziel, keine bereits belegte Eigenschaft.

Wie Fehlalarme gemessen werden

Die Fehlalarmleistung eines Detektionssystems lässt sich nicht sinnvoll mit einer einzigen Prozentzahl beschreiben. Ozense misst sie deshalb als Funnel: Jede Stufe reduziert das Aufkommen an der nächsten, und jede Stufe wird einzeln ausgewiesen.

StufeGemessener Ausgang
DetektorRohkandidaten pro Zeiteinheit
Trackerbestätigte, fragmentierte und verworfene Tracks
Track-Gültigkeitphysische Zieltracks gegenüber Clutter/Artefakten
Semantische BewertungDrohne, Vogel/anderes Flugobjekt, Unknown und Verwechslungen
Optionale Kameraverifizierte, widerlegte und nicht verifizierbare Ereignisse
Leitstelletatsächlich angezeigte Alarme und End-to-End-Latenz

Es werden weder Vogel-Basisraten noch zulässige Fehlalarmwerte erfunden. Die standortspezifischen Eingangs- und Basisraten werden in realen Messkampagnen erhoben; Zielkorridore werden vor der jeweiligen formalen Auswertung festgelegt und danach nicht mehr verschoben.

Weiterführend

Validierung und Entwicklungsstand

Was heute gemessen ist, wie Abtastgrenze, Modellprognose und Feldergebnis auseinanderfallen und welche Punkte offen sind.

Zur Validierung →

Micro-Doppler

Warum Rotoren und Flügelschlag unterschiedliche Signaturen erzeugen – und warum die Trennung im Feld schwer bleibt.

Zum Lernmodul →

Clutter & CFAR

Der Mechanismus hinter jeder Fehlalarmbetrachtung: adaptive Detektionsschwellen und ihre Grenzen.

Zum Lernmodul →

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Fachlicher Widerspruch ist willkommen – besonders von Radar-, Mess- und Integrationsseite.

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