DE10255309A1 - Pulse radar system varies pulse repetition frequency and target illumination time depending on target distance so as to reduce integrated echo dynamic range - Google Patents

Pulse radar system varies pulse repetition frequency and target illumination time depending on target distance so as to reduce integrated echo dynamic range Download PDF

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Abstract

A pulse radar system (1) pulse (2) repetition frequency and target (3) illumination time are varied (6) to adjust the integrated echo (4) and reduce its dynamic range depending on the distance of the target from the transmitter (6) / receiver (8) as determined by a target monitoring unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Puls-Radarsystems, bei dem Radarpulse mit einer vorgebbaren Pulswiederholfrequenz und einer vorgebbaren Zielbeleuchtungsdauer ausgesandt und durch Reflexion der Radarpulse an einem Zielobjekt entstehende Echopulse empfangen und integriert werden, wodurch integrierte Echopulse erhalten werden.The present invention relates to a method for operating a pulse radar system in which radar pulses with a predefinable pulse repetition rate and a predefinable one Target illumination duration emitted and by reflection of the radar pulses Echo pulses arising at a target object are received and integrated be, whereby integrated echo pulses are obtained.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Puls-Radarsystem, bei dem Radarpulse mit einer vorgebbaren Pulswiederholfrequenz und einer vorgebbaren Zielbeleuchtungsdauer ausgesandt und durch Reflexion der Radarpulse an einem Zielobjekt entstehende Echopulse empfangen und integriert werden, wodurch integrierte Echopulse erhalten werden.The present invention further relates to a pulse radar system, with the radar pulses with a predeterminable pulse repetition frequency and a predefinable target illumination duration and emitted by reflection the radar pulses received at a target object and received be integrated, whereby integrated echo pulses are obtained.

Herkömmliche Puls-Radarsysteme weisen eine extrem große Entfernungsdynamik auf, weil eine Signalleistung eines zunächst als Radarpuls ausgesandten und nach einer Reflexion an einem Zielobjekt als Echopuls empfangenen Radarsignals gemäß der allgemeinen Radargleichung abhängig ist vom Kehrwert der vierten Potenz des Abstandes zwischen dem Puls-Radarsystem und dem Zielobjekt.Conventional pulse radar systems have one extremely large Distance dynamics because a signal power is initially considered a Radar pulse emitted and after a reflection on a target object received as an echo pulse radar signal according to the general radar equation dependent is the reciprocal of the fourth power of the distance between the pulse radar system and the target object.

Die Entfernungsdynamik ist hierbei definiert als die vierte Potenz des Quotienten aus dem größten Abstand zwischen Radarsystem und Zielobjekt und dem kleinsten Abstand zwischen Radarsystem und Zielobjekt und wird üblicherweise in dB angegeben. Bei gängigen Bodenradarsystemen für den 77-GHz-Bereich, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Abstandsmessung und Geschwindigkeitsregelung eingesetzt werden, beträgt die Entfernungsdynamik beispielsweise bis zu 80 dB.The distance dynamics is here defined as the fourth power of the quotient from the greatest distance between the radar system and the target and the smallest distance between Radar system and target and is usually given in dB. With common Ground radar systems for the 77 GHz range, such as those used in motor vehicles for distance measurement and Speed control are used, the distance dynamics is, for example up to 80 dB.

Da es neben der Entfernungsdynamik noch weitere Einflussfaktoren gibt, beispielsweise eine sog. Zieldynamik, die von einem Rückstrahlquerschnitt eines Zielobjekts abhängt, ist die Dynamik eines Radarsignals insgesamt sehr hoch. Um sowohl die schwachen Echopulse weit vom Radarsystem entfernter Zielobjekte und die vielfach stärkeren Echopulse von Zielobjekten aus dem Nahbereich richtig verarbeiten zu können, weisen herkömmliche Puls-Radarsysteme üblicherweise eine sogenannte Nahechodämpfung (sensitivity time control, STC) oder eine Verstärkung entfernter Echos (time gain control, TGC) auf.Since it is in addition to the distance dynamics there are other influencing factors, such as so-called target dynamics, that of a retroreflective cross section depends on a target object, the overall dynamic range of a radar signal is very high. To both the weak echo pulses far from the radar system of target objects and the much stronger echo pulses to be able to process target objects from close range correctly conventional pulse radar systems usually a so-called near-attenuation (sensitivity time control, STC) or amplification of distant echoes (time gain control, TGC).

Die Nahechodämpfung basiert auf einem gesteuerten Dämpfungsglied, das entweder unmittelbar vor einem Empfänger des Puls-Radarsystems oder in einem Zwischenfrequenzkreis des Puls-Radarsystems angeordnet ist. Das gesteuerte Dämpfungsglied weist einen von der Aussendung eines Radarpulses an kontinuierlich sinkenden Dämpfungsfaktor auf, mit dem empfangene Echopulse gedämpft werden. Aufgrund von Laufzeitdifferenzen zwischen den Echopulsen, die von unterschiedlich weit entfernten Zielobjekten herrühren, ergeben sich durch das gesteuerte Dämpfungsglied unterschiedliche Dämpfungsfaktoren für die jeweiligen Echopulse. Auf diese Weise wird die Signalleistung von Echopulsen aus dem Nahbereich verringert und an die Signalleistung von Echopulsen von weiter entfernt liegenden Zielobjekten angepasst.The near echo attenuation is based on a controlled one Attenuator either directly in front of a receiver of the pulse radar system or arranged in an intermediate frequency circuit of the pulse radar system is. The controlled attenuator has one continuously from the emission of a radar pulse decreasing damping factor, attenuated with the received echo pulses become. Due to transit time differences between the echo pulses, that originate from differently distant target objects through the controlled attenuator different damping factors for the respective echo pulses. In this way the signal power of Echo pulses from close range and reduced to the signal power of Echo pulses from distant targets adjusted.

Durch die Verstärkung entfernter Echos (TGC) ist ein ähnlicher Effekt erzielbar.By amplifying distant echoes (TGC) is a similar one Effect achievable.

Sowohl das gesteuerte Dämpfungsglied (STC) als auch der gesteuerte Verstärker (TGC) bedingen einen erheblichen schaltungstechnischen Aufwand, der die Komplexität und damit auch die Fertigungskosten des Puls-Radarsystems erhöht.Both the controlled attenuator (STC) as well as the controlled amplifier (TGC) require a considerable amount of circuitry, of the complexity and thus also increases the manufacturing costs of the pulse radar system.

Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Puls-Radarsystem dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine Reduzierung der Entfernungsdynamik bei gleichzeitiger Verringerung der Komplexität des Puls-Radarsystems erzielt wird.Accordingly, it is an object of the present invention to further develop a generic pulse radar system, that a reduction in distance dynamics while reducing of complexity of the pulse radar system is achieved.

Diese Aufgabe wird bei einem Puls-Radarsystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer zur Beeinflussung der integrierten Echopulse verändert wird. Damit ist es möglich, die integrierten Echopulse ohne den Einsatz eines gesteuertes Dämpfungsgliedes oder eines gesteuerten Verstärkers in ihrer Signalamplitude bzw. Signalleistung zu beeinflussen.This task is done with a pulse radar system of the type mentioned in the invention solved in that the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration Influencing the integrated echo pulses is changed. So it is possible to integrated echo pulses without the use of a controlled attenuator or a controlled amplifier to influence in their signal amplitude or signal power.

Eine Erhöhung der Zielbeleuchtungsdauer bewirkt bei konstanter Pulswiederholfrequenz beispielsweise, dass eine größere Anzahl von Echopulsen je Zielobjekt empfangen und integriert wird. Ebenso bewirkt eine Erhöhung der Pulswiederholfrequenz bei konstanter Zielbeleuchtungsdauer, dass eine größere Anzahl von Echopulsen je Zielobjekt empfangen und integriert wird. Hierdurch ergibt sich jeweils eine Verstärkung der integrierten Echopulse. Es ist auch möglich, die Zielbeleuchtungsdauer und die Pulswiederholfrequenz gleichzeitig zu verändern.An increase in the target illumination duration causes at a constant pulse repetition frequency, for example, that a larger number is received and integrated by echo pulses per target object. As well causes an increase the pulse repetition frequency with constant target illumination duration, that a larger number is received and integrated by echo pulses per target object. hereby there is an amplification in each case of the integrated echo pulses. It is also possible to set the target lighting duration and change the pulse repetition frequency at the same time.

Durch eine Verringerung der Zielbeleuchtungsdauer oder der Pulswiederholfrequenz wird eine geringere Anzahl von Echopulsen je Zielobjekt empfangen und integriert. Dies entspricht einer Dämpfung der integrierten Echopulse.By reducing the target lighting duration or the pulse repetition frequency becomes a smaller number of echo pulses received and integrated for each target object. This corresponds to a damping of the integrated echo pulses.

Eine Veränderung der Zielbeleuchtungsdauer kommt häufig bei Radarsystemen in Betracht, die mechanisch drehende Antennen oder sog. phased arrays, d.h. Antennengruppen aufweisen, deren Richtcharakteristik beispielsweise über Phasenschieber elektronisch steuerbar ist. Für Radarsysteme mit konstanter Zielbeleuchtungsdauer ist eine Variation der Pulswiederholfrequenz erforderlich, um die integrierten Echopulse zu beeinflussen.A change in the target lighting duration comes often considered in radar systems, the mechanically rotating antennas or so-called phased arrays, i.e. Have antenna groups, their directional characteristics for example about Phase shifter is electronically controllable. For radar systems with constant Target illumination duration is a variation of the pulse repetition rate required to influence the integrated echo pulses.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer zur Steuerung und/oder Regelung einer Entfernungsdynamik des Puls-Radarsystems verändert. Aufgrund der Abhängigkeit der vom Puls-Radarsystem empfangenen Signalleistung eines Echopulses von der vierten Potenz der Entfernung eines Zielobjekts vom Puls-Radarsystem steigt/fällt die empfangene Signalleistung des Echopulses mit sich verringerndem/zunehmendem Abstand von dem Puls-Radarsystem sehr stark. Um nicht den Dynamikbereich des Empfängers des Puls-Radarsystems zu überschreiten, ist es beispielsweise bei einem sich nähernden Zielobjekt erfindungsgemäß möglich, die Pulswiederholfrequenz oder auch die Zielbeleuchtungsdauer zu verringern, so dass eine kleinere Anzahl von an dem sich nähernden Zielobjekt reflektierten Echopulsen integriert wird. Umgekehrt ist es bei sich entfernenden Zielobjekten möglich, die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer zu erhöhen, um damit die Anzahl der integrierten Echopulse zu vergrößern. Insgesamt ist mit dieser Methode eine gezielte Verstärkung/Abschwächung der integrierten Echopulse möglich, die eine Reduktion der Entfernungsdynamik des Puls-Radarsystems erlaubt, wobei gleichzeitig keine gesteuerten Verstärker/Dämpfungsglieder erforderlich sind.According to a very advantageous embodiment of the present invention, the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration for controlling and / or regulating an Ent distance dynamics of the pulse radar system changed. Due to the dependence of the signal power of an echo pulse received by the pulse radar system on the fourth power of the distance of a target object from the pulse radar system, the received signal power of the echo pulse increases / decreases very rapidly with a decreasing / increasing distance from the pulse radar system. In order not to exceed the dynamic range of the receiver of the pulse radar system, it is possible, for example, in the case of an approaching target object, to reduce the pulse repetition frequency or the target illumination duration, so that a smaller number of echo pulses reflected on the approaching target object are integrated. Conversely, when target objects are moving away, it is possible to increase the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration in order to increase the number of integrated echo pulses. Overall, this method enables a targeted amplification / attenuation of the integrated echo pulses, which allows a reduction in the distance dynamics of the pulse radar system, with no controlled amplifiers / attenuators being required at the same time.

Durch die erfindungsgemäße Reduktion der Entfernungsdynamik, die in der Regel den größten Beitrag zu der Dynamik des Radarsignals darstellt, ist es beispielsweise möglich, Empfänger mit geringerer Rauschzahl oder preisgünstigere A/D-Wandler einzusetzen. Dadurch ergibt sich neben dem Verzicht auf schaltungstechnische Mittel zur Dämpfung/Verstärkung der Radarsignale eine weitere Vereinfachung der gattungsgemäßen Puls-Radarsysteme.Through the reduction according to the invention the distance dynamics, which usually make the greatest contribution to the dynamics represents the radar signal, it is possible, for example, with receiver use a lower noise figure or cheaper A / D converter. This results in the waiver of circuitry Means for damping / reinforcing the Radar signals further simplify the generic pulse radar systems.

Ganz besonders vorteilhaft ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer in Abhängigkeit von einer Entfernung eines Zielobjekts zu einem Sender beziehungsweise zu einem Empfänger des Puls-Radarsystems verändert wird. Neben der bereits vorgeschlagenen Steuerung bzw. Regelung der Entfernungsdynamik durch eine Veränderung der Pulswiederholfrequenz und/oder der Zielbeleuchtungsdauer ist auch eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses eines empfangenen Radarsignals möglich. Dies kann erfindungsgemäß beispielsweise dadurch erreicht werden, dass bei einem sich nähernden Zielobjekt die Dämpfung der integrierten Echosignale, z.B. durch Verringerung der Pulswiederholfrequenz, nicht so groß gewählt wird, dass die Entfernungsdynamik ausgeglichen wird. Vielmehr kann eine etwas geringere Dämpfung gewählt werden, so dass das Signal-Rausch-Verhältnis des empfangenen Radarsignals steigt, bis es einen vorgebbaren Schwellwert überschritten hat. Danach kann bei weiterer Annäherung des Zielobjekts an das Radarsystem eine weitere Abschwächung der integrierten Echopulse durch eine weitere Reduktion der Pulswiederholfrequenz und/oder Zielbeleuchtungsdauer vorgenommen werden. Hierdurch kann die Entfernungsdynamik und gleichzeitig die Messgenauigkeit des Puls-Radarsystems insbesondere im Nahbereich optimiert werden.One is particularly advantageous further embodiment of the method according to the invention, at which the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration dependent on from a distance of a target object to a transmitter or to a recipient of the pulse radar system changed becomes. In addition to the control or regulation already proposed distance dynamics by changing the pulse repetition rate and / or the target illumination duration is also an improvement in the Signal-to-noise ratio of a received radar signal possible. This can be done according to the invention, for example can be achieved in that the attenuation of the integrated echo signals, e.g. by reducing the pulse repetition rate, is not chosen so large that the distance dynamics are balanced. Rather, one somewhat lower damping chosen so the signal-to-noise ratio of the received radar signal rises until it exceeds a predefinable threshold value Has. Thereafter, when the target object approaches the Radar system another weakening the integrated echo pulses by further reducing the pulse repetition frequency and / or target illumination duration. This can the distance dynamics and at the same time the measurement accuracy of the Pulse radar systems can be optimized especially in the close range.

Ferner schlägt die vorliegende Erfindung vor, die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer gemäß einem vorgebbaren Raster zu verändern. Es ist beispielsweise möglich, verschiedene charakteristische Annäherungsprofile von Zielobjekten zu untersuchen, und diese im Radarsystem zusammen mit einem jeweils dafür optimierten Raster zu speichern, wobei das Raster u.a. einen von der Entfernung des jeweiligen Zielobjekts oder von weiteren Signalparametern abhängigen Verlauf z.B. der Pulswiederholfrequenz aufweist. Damit sind gezielt Dämpfungsverläufe für empfangene Echopulse vorgebbar.The present invention also proposes before, the pulse repetition rate and / or the target illumination duration according to one to change the predefinable grid. For example, it is possible different characteristic approximation profiles of target objects to investigate, and this in the radar system together with one each optimized for it Save the grid, whereby the grid includes one from a distance of the respective target object or course dependent on further signal parameters e.g. the pulse repetition frequency. This means that attenuation curves are targeted for those received Echo pulses can be specified.

In einer bevorzugten Ausführungsform sieht das Raster eine proportional zur vierten Potenz des Abstandes zwischen dem Zielobjekt und dem Radarsystem abfallende Dämpfung der integrierten Echopulse vor, wodurch die Entfernungsdynamik minimiert wird.In a preferred embodiment the grid sees one proportional to the fourth power of the distance attenuation between the target object and the radar system integrated echo pulses, which minimizes the distance dynamics becomes.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer in Abhängigkeit von einer Zielbeobachtungsrichtung verändert. Diese Verfahrensvariante kann insbesondere bei Systemen mit mechanisch drehender Antenne(n) oder elektronisch steuerbarer Richtcharakteristik eingesetzt werden, um die Entfernungsdynamik bzw. die Empfindlichkeit und die Messgenauigkeit des Puls-Radarsystems an von der Raumrichtung abhängige Überwachungsaufgaben anzupassen.According to another advantageous embodiment In the present invention, the pulse repetition rate and / or the Target illumination duration depending changed from a target observation direction. This process variant can be used especially in systems with mechanically rotating antenna (s) or electronically controllable directional characteristics are used, distance dynamics or sensitivity and measurement accuracy the pulse radar system to adapt to monitoring tasks dependent on the spatial direction.

Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abstandsmessung im Straßenverkehr und/oder zur Messung der Relativgeschwindigkeit von Kraftfahrzeugen zueinander und/oder zur Hinderniserkennung vorgeschlagen.As another solution to the The object of the present invention is to use the method according to the invention for distance measurement in road traffic and / or for measuring the relative speed of motor vehicles to each other and / or proposed for obstacle detection.

Als noch eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist bei einem Pulsradarsystem der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer zur Beeinflussung der integrierten Echopulse veränderbar ist.As yet another solution to the The object of the present invention is in a pulse radar system of the type mentioned initially suggested that the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration for influencing the integrated echo pulses variable is.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind Steuerungsmittel zur Veränderung der Pulswiederholfrequenz und/oder der Zielbeleuchtungsdauer in einem Sender des Puls-Radarsystems vorgesehen.According to an advantageous embodiment Control means for change the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration in a transmitter of the pulse radar system intended.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are shown in the figures of the drawing. All of the features described or illustrated, individually or in any combination, form the subject matter of the invention, regardless of how they are summarized in the patent claims or their dependency and regardless of their wording or representation in the description or in the drawing.

1 zeigt schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Puls-Radarsystems, 1 schematically shows an embodiment of the pulse radar system according to the invention,

2 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Puls-Radarsystems, 2 shows a motor vehicle with a further embodiment of the pulse radar system according to the invention,

3 zeigt einen erfindungsgemäßen Verlauf der Pulswiederholfrequenz bei dem Puls-Radarsystem aus 2, und 3 shows a course of the pulse repetition frequency according to the invention in the pulse radar system 2 , and

4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. 4 shows a flow chart illustrating an embodiment of the method according to the invention.

Das in 1 dargestellte Puls-Radarsystem 1 sendet in eine Zielbeobachtungsrichtung Radarpulse 2 aus, die an einem Zielobjekt 3 reflektiert werden, wodurch Echopulse 4 entstehen. Die Echopulse 4 werden von dem Puls-Radarsystem 1 empfangen.This in 1 pulse radar system shown 1 transmits radar pulses in a target observation direction 2 from working on a target object 3 be reflected, causing echo pulses 4 arise. The echo pulses 4 are from the pulse radar system 1 receive.

Zum Senden und Empfangen der Radarpulse 2 bzw. der Echopulse 4 ist in dem Puls-Radarsystem 1 eine Antenne 5 vorgesehen, die vorliegend als Hornantenne ausgebildet ist. Alternativ hierzu kann auch eine Reflektorantenne oder ein anderer für den Frequenzbereich der eingesetzten Radarwellen geeigneter Antennentyp verwendet werden.For sending and receiving the radar pulses 2 or the echo pulse 4 is in the pulse radar system 1 an antenna 5 provided, which is designed here as a horn antenna. Alternatively, a reflector antenna or another type of antenna suitable for the frequency range of the radar waves used can also be used.

Die Zielbeobachtungsrichtung erstreckt sich in 1 von der Antenne 5 nach rechts.The target observation direction extends in 1 from the antenna 5 to the right.

Die Radarpulse 2 werden in einem Sender 6 des Puls-Radarsystems 1 erzeugt, der über eine Sende-/Empfangsweiche 7 mit einem Empfänger 8 verbunden ist. Die Sende-/Empfangsweiche 7 ermöglicht eine Abstrahlung von in dem Sender 6 erzeugten Radarpulsen 2 über die Antenne 5 und einen Empfang der Echopulse 4 mit dem Empfänger 8.The radar pulses 2 are in a transmitter 6 of the pulse radar system 1 generated by a send / receive switch 7 with a receiver 8th connected is. The send / receive switch 7 allows radiation from in the transmitter 6 generated radar pulses 2 over the antenna 5 and reception of the echo pulses 4 with the recipient 8th ,

Dem Empfänger 8 ist eine Signalverarbeitungsvorrichtung 9 nachgeschaltet, die empfangene Echopulse 4 auf eine noch zu erläuternde Weise weiterverarbeitet. In 1 nicht dargestellt sind Einrichtungen zur Darstellung bzw. Verfolgung von Zielobjekten 3, die üblicherweise mit der Signalverarbeitungsvorrichtung 9 verbunden sind.The recipient 8th is a signal processing device 9 downstream, the received echo pulses 4 processed in a manner yet to be explained. In 1 Devices for displaying or tracking target objects are not shown 3 , usually with the signal processing device 9 are connected.

Um die Entfernungsdynamik des Puls-Radarsystems 1 zu verringern, wird das nachfolgend beschriebene Verfahren durchgeführt, dessen Schritte in 4 dargestellt sind.The distance dynamics of the pulse radar system 1 to reduce, the method described below is carried out, the steps in 4 are shown.

Zunächst werden in Schritt 100 Radarpulse 2, vgl. 1, in dem Sender 6 erzeugt. Die Radarpulse 2 werden dann über die Sende-/Empfangsweiche 7 zur Hornantenne 5 geleitet, von der sie in Zielbeobachtungsrichtung abgestrahlt werden. Wie bereits erwähnt, gelangen die Radarpulse 2 nach einer Reflexion an dem Zielobjekt 3 in Form von Echopulsen 4 zurück zu der Hornantenne 5, von der sie in Schritt 110 (4) über die Sende-/Empfangsweiche 7 zu dem Empfänger 8 gelangen.First, in step 100 radar pulses 2 , see. 1 , in the transmitter 6 generated. The radar pulses 2 are then via the send / receive switch 7 to the horn antenna 5 from which they are emitted in the direction of target observation. As already mentioned, the radar pulses arrive 2 after reflection on the target object 3 in the form of echo pulses 4 back to the horn antenna 5 , from which in step 110 ( 4 ) via the send / receive switch 7 to the recipient 8th reach.

Der Empfänger 8 weist u.a. einen rauscharmen Verstärker auf, mit dem die Echopulse 4 rauscharm verstärkt werden.The recipient 8th has, among other things, a low-noise amplifier with which the echo pulses 4 be amplified with little noise.

Anschließend werden im Schritt 120 mehrere empfangene Echopulse 4 im Empfänger 8 integriert, wodurch ein oder mehrere integrierte Echopulse erhalten werden. Durch die Integration 120 mehrerer Echopulse 4 desselben Zielobjekts 3 wird ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis des vom Zielobjekt 3 empfangenen Radarsignals erreicht. Darüber hinaus wird die Möglichkeit zur Unterdrückung unerwünschter Echopulse durch die Integration 120 ebenfalls verbessert. Die empfangenen Echopulse 4 können kohärent oder auch nichtkohärent integriert werden.Then, in step 120, several received echo pulses 4 in the receiver 8th integrated, whereby one or more integrated echo pulses are obtained. Through integration 120 several echo pulses 4 the same target 3 becomes a higher signal-to-noise ratio of that of the target 3 received radar signal reached. In addition, the ability to suppress unwanted echo pulses through integration 120 also improved. The received echo pulses 4 can be integrated coherently or non-coherently.

Die Anzahl der Echopulse 4, die im Empfänger 8 integriert werden, hängt u.a. von einer Pulswiederholfrequenz ab, die angibt, wieviele Radarpulse 2 je Zeiteinheit von dem Puls-Radarsystem 1 (1) ausgesandt werden. Die Anzahl der im Schritt 120 zu integrierenden Echopulse 4 hängt ferner von einer Zielbeleuchtungsdauer ab, die angibt, wie lange ein bestimmter Raumbereich von dem Puls-Radarsystem 1 beleuchtet wird.The number of echo pulses 4 that are in the receiver 8th are integrated depends, among other things, on a pulse repetition frequency, which indicates how many radar pulses 2 per time unit from the pulse radar system 1 ( 1 ) are sent out. The number of echo pulses to be integrated in step 120 4 also depends on a target illumination duration, which indicates how long a certain area of space is from the pulse radar system 1 is illuminated.

Im vorliegenden Fall ist die Hornantenne 5 (1) fest montiert und weist auch keine elektronisch steuerbare Richtcharakteristik auf; die Zielbeleuchtungsdauer ist nicht durch das Puls-Radarsystem 1 variierbar, d.h. die Anzahl der zu integrierenden Echopulse 4 hängt nur von der Pulswiederholfrequenz ab.In the present case is the horn antenna 5 ( 1 ) permanently mounted and also has no electronically controllable directional characteristic; the target illumination duration is not through the pulse radar system 1 variable, ie the number of echo pulses to be integrated 4 depends only on the pulse repetition rate.

Bei Bedarf wird die Pulswiederholfrequenz von im Sender 6 dazu vorgesehenen Steuerungsmitteln 6' verändert. Ob eine Veränderung der Pulswiederholfrequenz erforderlich ist, wird gemäß 4 in Schritt 130 abgefragt.If necessary, the pulse repetition frequency is in the transmitter 6 provided control means 6 ' changed. Whether a change in the pulse repetition rate is required is determined according to 4 queried in step 130.

Es ist beispielsweise möglich, dass durch die Signalverarbeitungsvorrichtung 9 ermittelt wird, dass sich das Zielobjekt 3 dem Puls-Radarsystem 1 bzw. der Hornantenne 5 nähert. In diesem Fall wird in Schritt 130 entschieden, dass eine Veränderung der Pulswiederholfrequenz erforderlich ist, die hiernach in Schritt 135 durchgeführt wird.For example, it is possible for the signal processing device 9 it is determined that the target object 3 the pulse radar system 1 or the horn antenna 5 approaches. In this case, it is decided in step 130 that a change in the pulse repetition frequency is required, which is then carried out in step 135.

Um beispielsweise bei dem sich nähernden Zielobjekt 3 zu verhindern, dass aufgrund der Proportionalität der Signalleistung der vom Empfänger 8 empfangenen Echopulse 4 zum Kehrwert der vierten Potenz des Abstandes zwischen Hornantenne 5 und Zielobjekt 3 ein Dynamikbereich des Empfängers 8 überschritten wird, wird erfindungsgemäß die Pulswiederholfrequenz im Schritt 135 aus 4 verringert. Anschließend werden in Schritt 100 erneut Radarpulse 2 ausgesandt, die wiederum im Schritt 110 als Echopulse 4 empfangen und im Schritt 120 integriert werden.For example, for the approaching target object 3 to prevent due to the proportionality of the signal power of the receiver 8th received echo pulses 4 to the reciprocal of the fourth power of the distance between the horn antenna 5 and target object 3 a dynamic range of the receiver 8th is exceeded, the pulse repetition frequency is turned off in step 135 4 reduced. Then, in step 100, radar pulses again 2 sent out, which in turn in step 110 as echo pulses 4 received and integrated in step 120.

Aufgrund der verringerten Pulswiederholfrequenz werden dabei in Schritt 100 weniger Radarpulse 2 je Zeit ausgesendet, so dass im darauffolgenden Schritt 110 auch weniger Echopulse 4 empfangen werden, die schließlich integriert werden. Die geringere Zahl von zu integrierenden Echopulsen 4 resultiert in einer geringeren Signalamplitude der integrierten Echopulse und wirkt damit wie eine Dämpfung. Damit ist es möglich, auch bei sich nähernden Zielobjekten 3 eine zu große Änderung der Signalleistung der integrierten Echopulse zu vermeiden. Die Entfernungsdynamik des Puls-Radarsystems 1 wird dadurch verringert. Die erfindungsgemäße Lösung realisiert die Reduktion der Entfernungsdynamik ohne schaltungstechnischen Aufwand wie z.B. steuerbare Dämpfungsglieder. Auch steuerbare Verstärker können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ersetzt werden, indem die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeobachtungsdauer erhöht werden.Due to the reduced pulse repetition frequency, fewer radar pulses are generated in step 100 2 emitted per time, so that in the subsequent step 110 fewer echo pulses 4 received, which will eventually be integrated. The smaller number of echo pulses to be integrated 4 results in a lower signal amplitude of the integrated echo pulses and thus acts as an attenuation. This makes it possible, even when approaching the destination projects 3 to avoid a too large change in the signal power of the integrated echo pulses. The distance dynamics of the pulse radar system 1 is reduced. The solution according to the invention realizes the reduction of the distance dynamics without circuitry expenditure, such as controllable attenuators. Controllable amplifiers can also be replaced with the method according to the invention by increasing the pulse repetition frequency and / or the target observation duration.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt, die ein Kraftfahrzeug 10 zeigt. Das Kraftfahrzeug 10 bewegt sich in die Fahrtrichtung 11 und weist ein in seinem Frontbereich angebrachtes Puls-Radarsystem 12 auf .Another embodiment of the present invention is shown in 2 depicted a motor vehicle 10 shows. The car 10 moves in the direction of travel 11 and has a pulse radar system attached in its front area 12 on .

Das Puls-Radarsystem 12 ist dazu vorgesehen, den Abstand des Kraftfahrzeugs 10 zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (nicht gezeigt) zu bestimmen. Ferner ist es mit dem Puls-Radarsystem 12 möglich, eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug 10 und dem vorausfahrenden Fahrzeug zu ermitteln. Das Puls-Radarsystem 12 ist auch zur Hinderniserkennung im Frontbereich des Kraftfahrzeugs 10 geeignet.The pulse radar system 12 the distance of the motor vehicle is provided 10 to determine a preceding vehicle (not shown). It is also with the pulse radar system 12 possible a relative speed between the motor vehicle 10 and determine the vehicle in front. The pulse radar system 12 is also used for obstacle detection in the front area of the motor vehicle 10 suitable.

Das Puls-Radarsystem 12 aus 2 weist im wesentlichen den gleichen Aufbau auf, wie das Puls-Radarsystem 1 aus 1. Auch das Betriebsverfahren des Puls-Radarsystems 12 ist mit dem in 4 dargestellten Verfahren vergleichbar.The pulse radar system 12 out 2 has essentially the same structure as the pulse radar system 1 out 1 , Also the operating method of the pulse radar system 12 is with the in 4 illustrated procedures comparable.

Allerdings weist das Puls-Radarsystem 12 der zweiten Ausführungsform mehrere Beobachtungsbereiche auf, wobei sich ein Fernbeobachtungsbereich 13a im wesentlichen längs der mit dem Pfeil 11 angedeuteten Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 10 erstreckt. Ein Nahbeobachtungsbereich 13b ist unmittelbar vor dem Kraftfahrzeug 10 ausgebildet. Der aus 2 ersichtliche, im Vergleich zum Fernbeobachtungsbereich größere Winkelbereich des Nahbeobachtungsbereichs 13b wird durch eine elektronisch und/oder mechanisch in ihrer Richtcharakteristik änderbare Antenne erzielt.However, the pulse radar system shows 12 In the second embodiment, there are a plurality of observation areas, one being a remote observation area 13a essentially along the arrow 11 indicated direction of travel of the motor vehicle 10 extends. A close-up observation area 13b is immediately in front of the motor vehicle 10 educated. The one out 2 apparent angular range of the close-up observation area, which is larger in comparison to the remote observation area 13b is achieved by an antenna that can be changed electronically and / or mechanically in its directional characteristic.

Der Fernbeobachtungsbereich 13a wird für Fahrten mit großer Geschwindigkeit, also z.B. für Überland- bzw. Autobahnfahrten verwendet, während der Nahbeobachtungsbereich 13b zur Hinderniserkennung beispielsweise im Stadtverkehr vorgesehen ist.The remote observation area 13a is used for high-speed journeys, e.g. for overland or motorway journeys, during the close-up observation area 13b is provided for obstacle detection, for example in city traffic.

Um Zielobjekte 3a, 3b im Nahbereich zu erfassen, wird die Antenne entsprechend für den Nahbeobachtungsbereich 13b konfiguriert, und die Pulswiederholfrequenz wird gemäß 3 auf einen Normalwert eingestellt. Das Schaubild in 3 gibt die auf den Normalwert normierte Pulswiederholfrequenz in Abhängigkeit der Bereich a und b an, die dem Fernbeobachtungsbereich 13a und dem Nahbeobachtungsbereich 13b entsprechen.To target objects 3a . 3b To detect in the close range, the antenna is correspondingly for the close observation area 13b configured, and the pulse repetition rate is according to 3 set to a normal value. The graph in 3 specifies the pulse repetition frequency normalized to the normal value as a function of areas a and b, that of the remote observation area 13a and the close-up observation area 13b correspond.

Die auf den Normalwert eingestellte Pulswiederholfrequenz für den Betrieb im Nahbereich stellt sicher, dass der Dynamikbereich des Empfängers 8 des Puls-Radarsystems 12 trotz unmittelbar vor dem Kraftfahrzeug 10 befindlicher Zielobjekte 3a nicht überschritten wird.The pulse repetition frequency set to the normal value for operation at close range ensures that the dynamic range of the receiver 8th of the pulse radar system 12 despite immediately in front of the motor vehicle 10 located target objects 3a is not exceeded.

Um Zielobjekte 3c im Fernbereich zu erfassen, wird die Antenne des Puls-Radarsystems 12 entsprechend für den Fernbeobachtungsbereich 13a konfiguriert, und die Pulswiederholfrequenz wird gemäß 3 auf einen größeren Wert als den Normalwert eingestellt. Damit werden je Zeiteinheit mehr Radarpulse 2 ausgesendet, in Form von Echopulsen 4 wieder empfangen und im Empfänger 8 (1) integriert. Hierdurch ergibt sich eine Verstärkung des empfangenen Radarsignals im Vergleich zum Betrieb im Nahbeobachtungsbereich 13b mit geringerer Pulswiederholfrequenz. Diese Verstärkung ist allein durch Beeinflussung des Parameters Pulswiederholfrequenz erzielbar und erfordert keinen steuerbaren Verstärker.To target objects 3c the antenna of the pulse radar system is to be detected in the far range 12 accordingly for the remote observation area 13a configured, and the pulse repetition rate is according to 3 set to a larger value than normal. This means more radar pulses per unit of time 2 emitted, in the form of echo pulses 4 received again and in the receiver 8th ( 1 ) integrated. This results in an amplification of the received radar signal compared to the operation in the close-up observation area 13b with lower pulse repetition frequency. This amplification can be achieved solely by influencing the pulse repetition frequency parameter and does not require a controllable amplifier.

Ganz allgemein kann das erfindungsgemäße Verfahren sehr vorteilhaft bei z.B. phased arrays oder anderen Antennen mit elektronisch steuerbarer Richtcharakteristik eingesetzt werden, um eine vom Beobachtungswinkel abhängige Verstärkung/Dämpfung empfangener Radarsignale bzw. Echopulse 4 zu modifizieren.In very general terms, the method according to the invention can be used very advantageously in, for example, phased arrays or other antennas with electronically controllable directional characteristics, in order to amplify / attenuate received radar signals or echo pulses as a function of the observation angle 4 to modify.

Es ist erfindungsgemäß auch möglich, bei einer Antenne mit fester Richtcharakteristik, d.h. festgelegtem Zielbeobachtungsbereich, durch Laufzeitbetrachtungen jeweils nur bestimmte, auch als „range gates" bezeichnete Entfernungsbereiche im Zielbeobachtungsbereich zu untersuchen. In diesem Fall können Echopulse aus anderen Entfernungsbereichen aufgrund ihrer Laufzeit eliminiert werden, und die Entfernungsdynamik kann für den jeweiligen Entfernungsbereich mittels Variation der Pulswiederholfrequenz optimiert werden. Dabei kann beispielsweise eine Einteilung des gesamten Zielbeobachtungsbereichs in drei Entfernungsbereiche erfolgen, denen jeweils eine spezielle Pulswiederholfrequenz zugeordnet ist. Bei solchen Systemen ist es trotz des festgelegten Zielbeobachtungsbereiches auch möglich, die Zielbeleuchtungsdauer zu beeinflussen, indem die Zeit verändert wird, in der ein bestimmter Entfernungsbereich eingestellt ist. Je länger ein bestimmter Entfernungsbereich bzw. ein bestimmtes „range gate" ausgewählt bleibt, umso mehr Echopulse können von diesem Entfernungsbereich empfangen werden, was einer Erhöhung der Zielbeleuchtungsdauer entspricht. Umgekehrt entstehen bei nur kurzer Auswahl eines Entfernungsbereiches weniger Echopulse, wodurch sich eine kürzere Zielbeleuchtungsdauer ergibt.It is also possible according to the invention at an antenna with a fixed directional characteristic, i.e. fixed Target observation area, only by running time considerations certain, also called "range gates "denotes distance ranges in the target observation area to investigate. In this case, you can Echo pulses from other ranges due to their transit time can be eliminated, and the distance dynamics can be used for each Distance range optimized by varying the pulse repetition rate become. For example, a division of the entire target observation area can be made in three distance ranges, each with a special one Pulse repetition rate is assigned. It is with such systems Despite the specified target observation area, it is also possible that Influence target lighting duration by changing the time in which a certain distance range is set. The longer one certain distance range or a certain “range gate "is selected remains, the more echo pulses can be received by this range, which is an increase in Target illumination duration corresponds. Conversely arise with only a short one Selection of a range of fewer echo pulses, resulting in a shorter one Target illumination duration results.

Darüber hinaus ist es auch zumindest teilweise möglich, die von einem Rückstrahlquerschnitt eines Zielobjekts abhängige Zieldynamik durch Veränderung der Pulswiederholfrequenz zu kompensieren.Beyond that, at least it is partially possible that of a retroreflective cross section of a Target dependent Target dynamics through change to compensate for the pulse repetition rate.

Claims (8)

Verfahren zum Betrieb eines Puls-Radarsystems (1), bei dem Radarpulse (2) mit einer vorgebbaren Pulswiederholfrequenz und einer vorgebbaren Zielbeleuchtungsdauer ausgesandt (100) und durch Reflexion der Radarpulse (2) an einem Zielobjekt (3) entstehende Echopulse (4) empfangen (110) und integriert (120) werden, wodurch integrierte Echopulse erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer zur Beeinflussung der integrierten Echopulse verändert (135) wird.Method for operating a pulse radar system ( 1 ), at which radar pulses ( 2 ) with a predefinable pulse repetition frequency and a predefinable target illumination duration (100) and by reflection of the radar pulses ( 2 ) on a target object ( 3 ) resulting echo pulses ( 4 ) are received (110) and integrated (120), whereby integrated echo pulses are obtained, characterized in that the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration changes to influence the integrated echo pulses ( 135 ) becomes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer zur Steuerung und/oder Regelung einer Entfernungsdynamik des Puls-Radarsystems (1) verändert (135) wird.A method according to claim 1, characterized in that the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration for controlling and / or regulating a distance dynamics of the pulse radar system ( 1 ) changed ( 135 ) becomes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer in Abhängigkeit von einer Entfernung des Zielobjekts (2) zu einem Sender (6)/Empfänger (8) des Puls-Radarsystems (1) verändert (135) wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration as a function of a distance from the target object ( 2 ) to a transmitter ( 6 )/Receiver ( 8th ) of the pulse radar system ( 1 ) changed ( 135 ) becomes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer gemäß einem vorgebbaren Raster verändert (135) wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration changes according to a predeterminable grid ( 135 ) becomes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer in Abhängigkeit von einer Zielbeobachtungsrichtung verändert (135) wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration changes depending on a target observation direction ( 135 ) becomes. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Abstandsmessung im Straßenverkehr und/oder zur Messung der Relativgeschwindigkeit von Kraftfahrzeugen (10) zueinander und/oder zur Hinderniserkennung.Use of the method according to one of the preceding claims for measuring distance in road traffic and / or for measuring the relative speed of motor vehicles ( 10 ) to each other and / or for obstacle detection. Puls-Radarsystem (1), bei dem Radarpulse (2) mit einer vorgebbaren Pulswiederholfrequenz und einer vorgebbaren Zielbeleuchtungsdauer ausgesandt und durch Reflexion der Radarpulse (2) an einem Zielobjekt (3) entstehende Echopulse (4) empfangen und integriert werden, wodurch integrierte Echopulse erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulswiederholfrequenz und/oder die Zielbeleuchtungsdauer zur Beeinflussung der integrierten Echopulse veränderbar ist.Pulse radar system ( 1 ), at which radar pulses ( 2 ) with a predeterminable pulse repetition frequency and a predefinable target illumination duration and by reflection of the radar pulses ( 2 ) on a target object ( 3 ) resulting echo pulses ( 4 ) are received and integrated, whereby integrated echo pulses are obtained, characterized in that the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration can be changed in order to influence the integrated echo pulses. Puls-Radarsystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerungsmittel (6') zur Veränderung der Pulswiederholfrequenz und/oder der Zielbeleuchtungsdauer in einem Sender (6) des Puls-Radarsystems (1) vorgesehen sind.Pulse radar system ( 1 ) according to claim 7, characterized in that control means ( 6 ' ) to change the pulse repetition frequency and / or the target illumination duration in a transmitter ( 6 ) of the pulse radar system ( 1 ) are provided.
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