Radar perception for obstacle detection in agricultural robotics

This paper describes a simulated continuous wave (CW) radar developed for obstacle detection in agricultural robotics. Overcoming drawbacks of laser, video-based and sonar sensors in outdoor environments, radar technology provides an alternative solution for environmental imaging. The objective is to simulate a radar scanner system surveying 360° around the vehicle. Due to radar displacements and the presence of moving obstacles, the radar must achieve unambiguous range and relative velocity measurements simultaneously. Two different radar waveforms are modeled. The first one uses a linear frequency modulation, but the beat frequency measurement leads to ambiguous range-velocity estimations. The second one is based on a digital intertwined linear frequency modulation: the phase difference between the two intertwined signal, combined with the beat frequency measurement, allows to achieve unambiguous target range and velocity measurements. Results are illustrated with simulated 360° radar images, considering fixed and moving targets around the radar. / Cet article présente la simulation d`un radar continu (CW) développé pour la détection d`obstacle en robotique agricole. Permettant de surmonter les limites des capteurs optique, infrarouge ou ultrasonore en milieu extérieur, la technologie radar offre une alternative intéressante pour la perception de l`environnement. L`objectif est de simuler un radar panoramique qui explore l`espace 360° autour du véhicule. En raison du déplacement du radar et de la présence d`obstacles mobiles, le radar doit réaliser simultanément et de façon non ambiguë des mesures de distance et de vitesse. Deux différentes formes d`ondes sont simulées. La première utilise une modulation de fréquence linéaire du signal émis, mais la mesure de la fréquence de battement conduit à une estimation ambiguë des distance et vitesse des cibles. La seconde associe une modulation de fréquence linéaire et un codage FSK : la mesure de la différence de phase entre les deux signaux entrelacés, combinée à la mesure de la fréquence de battement, permet de déterminer simultanément et sans ambiguïté la distance et la vitesse des différents obstacles. Les résultats obtenus sont illustrés avec des images radar simulées, en considérant des cibles fixes et mobiles disposées autour du radar.