DE10042105A1 - Verfahren zum Justieren einer Richtantenne eines Radarsystems - Google Patents

Verfahren zum Justieren einer Richtantenne eines Radarsystems

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Justieren einer Richtantenne (11) eines Radarsystems (10), insbesondere für eine Anwendung bei einem Kraftfahrzeug (12), wobei die Richtantenne (11) in einem z. B. mit einem Kraftfahrzeug (12) in Wirkverbindung stehenden Gehäuse (13) angeordnet ist, und wobei das Radarsystem (10) eine Steuereinrichtung (14) aufweist. Das Justieren der Richtantenne (11) des Radarsystems (10) erfolgt durch eine indirekte Justierung der Richtantenne (11) in Bezug auf das Gehäuse (13) über eine Meßwert-Erfassung und eine softwaremäßige Speicherung der Fehlstellung und eine anschließende entsprechende Verstellung der Richtantenne (11) bezüglich des Gehäuses (13).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Justieren einer Richtantenne eines Radarsystems, insbesondere für eine Anwendung bei einem Kraftfahrzeug, wobei die Richtantenne in einem z. B. mit einem Kraftfahrzeug in Wirkverbindung stehenden Gehäuse angeordnet ist, und wobei das Radarsystem eine Steuereinrichtung aufweist.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Justieren einer Richtantenne eines Radarsystems bzw. entsprechende Radarsysteme zur Durchführung eines solchen Verfahrens bekannt. So ist beispielsweise aus der DE 196 42 811 C2 ein Verfahren zum Justieren einer Richtantenne eines Radarsystems, insbesondere eines Mikrowellen-Radarsystems für Anwendungen in oder an Kraftfahrzeugen bekannt, sowie ein Radarsystem zur Durchführung dieses Verfahrens. Bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Verfahren und dem entsprechendem Radarsystem für dieses Verfahren wird eine direkte Justierung der Richtantenne eines Radarsystems durchgeführt. Es wird dabei mindestens eine Laserquelle zur Erzeugung mindestens eines Laserstrahls derart gegenüber dem Radarsystem positioniert, daß der mindestens eine von der mindestens einen Laserquelle erzeugte Laserstrahl in einem bekannten Winkel zu einer gewünschten Strahlachse der Richtantenne verläuft und wenigstens einen spiegelreflektierenden Bereich, welcher mit der Richtantenne des Radarsystems verbunden ist, beleuchtet. Der erzeugte Laserstrahl wird dabei von dem spiegelreflektierenden Bereich reflektiert, dabei wird die Richtantenne so justiert, daß der reflektierende Laserstrahl eine vorgegebene Zielmarkierung beleuchtet.
Ein derartiges Verfahren bzw. ein Radarsystem zur Durchführung dieses Verfahrens haben an sich den Vorteil, daß bei der Anwendung eine Bestimmung von Geschwindigkeiten, Entfernungen und Richtungen in zufriedenstellender Weise erfolgen kann, wobei die Durchführung der Justierung einer Richtantenne eines Radarsystems in diesem Falle z. B. bei einem Kraftfahrzeug im Rahmen eines normalen Werkstattbesuches erfolgen kann. Nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Anordnung der für die Durchführung des Justierens der Richtantenne eines Radarsystems erforderliche hohe konstruktive Aufwand und die sich daraus ergebenden hohen Kosten für die Durchführung der Justierung der Richtantenne eines Radarsystems.
Eine ähnliche Anordnung zur Durchführung einer Justierung eines Radarsystems für ein Kraftfahrzeug ist aus der EP 0 905 526 A1 bekannt. In diesem Falle weist die Vorrichtung zur Justierung eines Radarsystems eine Anordnung zur Messung der Winkelabweichung eines Ein- und Ausgangsstrahles einer gegenüber der Radaranordnung befindlichen Reflektionsfläche auf. Die Anordnung der Reflektionsfläche zu dem Radarsystem und zu einem Meßwertaufnehmer für die aufzunehmenden Winkel kann dabei auf unterschiedliche Weise erfolgen. Auch in diesem Falle ist nachteilig der hohe konstruktive Aufwand für die Durchführung der Justierung des Radarsystems, sowie die damit verbundenen erhöhten Kosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren für eine Justierung einer Richtantenne eines Radarsystemes unter Beibehaltung der bisherigen Vorteile in der Weise zu verbessern, daß eine Justierung einer Richtantenne eines Radarsystems auf einfache und kostengünstige Weise durchgeführt werden kann, wobei die Justierung der Richtantenne eine gute Genauigkeit aufweisen soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Justieren der Richtantenne des Radarsystems durch eine indirekte Justierung der Richtantenne in Bezug auf das Gehäuse über eine Meßwerterfassung und eine softwaremäßige Speicherung der Fehleinstellung und eine anschließende entsprechende Verstellung der Richtantenne bezüglich des Gehäuses erfolgt. Auf diese Weise ist ein gegenüber den bekannten Verfahren und Vorrichtungen wesentlich einfacheres und kostengünstigeres Justieren einer Richtantenne eines Radarsystems, insbesondere für eine Anwendung bei einem Kraftfahrzeug, möglich.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Verfahrensschritte vorgeschlagen:
  • - zum indirekten Justieren der Richtantenne des Radarsystems wird bei der Herstellung des Radarsystems oder der Steuereinrichtung des Radarsystems die Fehlstellung zwischen der Richtantenne und dem Gehäuse gemessen,
  • - die gemessenen Werte werden softwaremäßig erfaßt und gespeichert,
  • - nach dem Einbau des Radarsystems, insbesondere in ein Kraftfahrzeug, wird das Gehäuse der Richtantenne auf einen geeigneten Bezugspunkt, wie z. B. die Achse des Kraftfahrzeuges ausgerichtet, danach werden die gespeicherten, die Fehlstellung zwischen der Richtantenne und dem Gehäuse betreffenden Werte ausgelesen und es wird eine entsprechende Verstellung der Richtantenne bezüglich des Gehäuses vorgenommen.
Auf diese Weise ist eine besonders einfache und kostengünstige Justierung einer Richtantenne eines Radarsystems realisiert.
Nach einem weiteren Vorschlag der vorliegenden Erfindung erfolgt die Verstellung der Richtantenne bezüglich des Gehäuses zum Ausgleich der Fehlstellung durch eine Verstellung der Richtantenne. Es ist dies der konstruktiv einfachste Weg zum Justieren einer Richtantenne eines Radarsystems.
Nach einem anderen Vorschlag der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, die Verstellung der Richtantenne bezüglich des Gehäuses zum Ausgleich der Fehlstellung durch eine Verstellung des Gehäuses erfolgen zu lassen.
Nach einem letzten Vorschlag der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Verstellung der Richtantenne bezüglich des Gehäuses zum Ausgleich der Fehlstellung durch eine Verstellung des das Gehäuse festlegenden Bauelementes, wie z. B. einem Spiegel, erfolgt.
Die Erfindung ist in den einzigen Figuren der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einem Radarsystem, dessen Richtantenne nach dem erfindungsgemäßen Verfahren justiert werden soll,
Fig. 2 die schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einem Radarsystem und deren angedeuteter Sensorkeule in zwei Ansichten,
Fig. 3 die schematische Darstellung einer Anordnung zur Ausrichtung der Meßeinrichtung auf einem Achsmeßprüfstand,
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Ausrichtung der Spiegelachse zur Fahrzeuglängsachse und
Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Ausrichtung der Radarachse zur Fahrzeuglängsachse.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Justieren einer mit 11 bezeichneten Richtantenne eines generell mit 10 bezeichneten Radarsystems, und zwar insbesondere für eine Anwendung bei einem in der Fig. 1 mit 12 bezeichneten Kraftfahrzeug. Bei dem Radarsystem 10 kann es sich beispielsweise um ein Abstandsradar-System handeln.
Die Richtantenne 11 ist in einem beispielsweise mit einem Kraftfahrzeug 12 in Wirkverbindung stehenden Gehäuse 13 angeordnet, es weißt dabei das Radarsystem 10 eine Steuereinrichtung 14 auf.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Justieren der Richtantenne 11 des Radarsystems 10 durch eine indirekte Justierung der Richtantenne 11 in Bezug auf das Gehäuse 13 über eine Meßwert-Erfassung und eine softwaremäßige Speicherung der Fehlstellung und eine anschließende entsprechende Verstellung der Richtantenne 11 bezüglich des Gehäuses 13.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt das indirekte Justieren der Richtantenne 11 eines Radarsystems 10 durch die folgenden Verfahrensschritte:
  • - zum indirekten Justieren der Richtantenne 11 des Radarsystems 10 wird bei der Herstellung des Radarsystems 10 oder der Steuereinrichtung 14 des Radarsystems 10 die Fehlstellung zwischen der Richtantenne 11 und dem Gehäuse 13 gemessen,
  • - die gemessenen Werte werden softwaremäßig erfaßt und gespeichert,
  • - nach dem Einbau des Radarsystems 10, insbesondere in ein Kraftfahrzeug 12, wird das Gehäuse 13 der Richtantenne 11 auf einen geeigneten Bezugspunkt, wie z. B. die Achse des Kraftfahrzeuges 12 ausgerichtet, danach werden die gespeicherten, die Fehlstellung zwischen der Richtantenne 11 und dem Gehäuse 13 betreffenden Werte ausgelesen und eine entsprechende Verstellung der Richtantenne 11 bezüglich des Gehäuses 13 vorgenommen.
Es wird dadurch die Richtantenne 11 in die gewünschte Position in Bezug auf das Gehäuse 13 justiert.
Die Verstellung der Richtantenne 11 bezüglich des Gehäuses 13 zum Ausgleich der Fehlstellung kann durch eine Verstellung der Richtantenne 11 erfolgen. Bei einer abgewandelten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann aber auch die Verstellung der Richtantenne 11 bezüglich des Gehäuses 13 durch eine Verstellung des Gehäuses 13 erfolgen, nach einer weiteren Möglichkeit kann die Verstellung der Richtantenne 11 bezüglich des Gehäuses 13 durch eine Verstellung des das Gehäuse 13 festlegenden, in der Fig. 1 der Zeichnung nicht bezeichneten Bauelementes, wie beispielsweise einem Spiegel, erfolgen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einer indirekten Justierung der Richtantenne 11 eines Radarsystems 10 wird eine wesentlich einfachere und kostengünstigere Justierung als bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen erreicht. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird außerdem eine gute Genauigkeit bei der Justierung der Richtantenne 11 des Radarsystems 10 erzielt.
Eine automatische Distanzregelung, bei der ein Radarsystem 10, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren justiert werden soll, zum Einsatz kommt, ist eine Weiterentwicklung einer Geschwindigkeits-Regelanlage, die den Fahrer in unkritischen Fahrsituationen von Routinetätigkeiten entlasten soll. Die automatische Distanzregelung ist dabei als reines Komfortsystem konzipiert, deren Haupteinsatzbereich auf Autobahnen bzw. autobahnähnlichen Straßen mit großen Kurvenradien liegt.
Der ADR-Sensor 15 ist bei dem dargestellten Kraftfahrzeug 12 vorne hinter dem Stoßfänger etwas aus der Mitte mit einem Halter am Querträger angebaut, siehe insbesondere die Fig. 2 der Zeichnung. Es kann dabei für eine optimale Funktion der ADR-Sensor 15 so ausgerichtet sein, daß die Radarachse sowohl vertikal (mit 1° Neigung) als auch horizontal mit der Fahrachse 19 übereinstimmt. Die Sendekeule 16 des Radars hat hier einen Ausbreitungswinkel von ca. 11°, die Einstellgenauigkeit muß wegen der Zielerkennung 0,25° in vertikaler und 0,1° in horizontaler Richtung betragen. Die Justage erfolgt optisch mit Hilfe eines externes Laserstrahles, der die Winkelstellung des auf dem Sensorgehäuse aufgeklebten Spiegels feststellt. Es muß nach jeder Neueinstellung des Fahrwerks zwingend auch der ADR-Sensor 15 neu justiert werden. Bei mechanischer Belastung des Querträgers (Auffahrunfall) kann auch eine Nachjustage erforderlich sein.
Es kann für die Justage des ADR-Sensors 15 außerhalb der Produktionslinie folgendes Meßverfahren ausgewählt werden:
  • 1. Ausrichtung des Kraftfahrzeuges 12 auf einem Achsmeßprüfstand
  • 2. Justage des ADR-Sensors auf den Spiegel
  • 3. Korrektur der Mißweisung.
Bezüglich der Meßeinrichtung auf einem Achsmeßprüfstand sei auf Fig. 3 hingewiesen. Wenn bei einem Kraftfahrzeug 12 die Fahrachse 17 vermessen wird, ist die Meßeinrichtung des Achsmeßprüfstandes parallel zur Fahrachse 17 ausgerichtet. Mit den Meßwertaufnehmern 20 der Vorderachse, die auf die ADR-Justage-Vorrichtung 21 umgesetzt werden, erfolgt in Verbindung mit den an der Hinterachse verbliebenen Meßaufnehmern die Ausrichtung des Meßsystems auf die Fahrachse 17. Die Lasereinheit wird so horizontal und vertikal eingestellt, daß der Laserstrahl, der aus der Mitte der "Zielscheibe" austritt, den auf dem ADR-Sensor 15 festangebauten Spiegel trifft.
Im folgenden wird die Justage des ADR-Sensoren 15 beschrieben. Nach Ausrichtung der ADR-Justage-Vorrichtung 21 müßte der vom Spiegel reflektierte Laserstrahl, der aus der Mitte der "Zielscheibe" austritt, wieder die an der Vorrichtung befindliche "Zielscheibe" treffen. In der Fig. 4 wird aber z. B. der Quadrant 4 der Zielscheibe getroffen, die Spiegelrichtung "schielt" also nach links oben. Es wird nun durch Drehen einer entsprechenden Stellschraube der Auftreffpunkt nach unten verstellt, so daß die Trennlinie zwischen Quadrant 3 und 4 getroffen wird. Durch Drehen entsprechender Stellschrauben (nacheinander oder gleichzeitig) um eine bestimmte Umdrehungszahl z. B. nach rechts wandert der Treffpunkt in Richtung Mittelpunkt der Zielscheibe. Der ADR- Sensor 15 ist auf die Spiegelachse justiert, wenn der Laserstrahl wieder auf seinen Ausgangspunkt reflektiert wird. Zu der Justage des ADR-Sensors 15 ist dazu in der Fig. 4 der Zeichnung ein fahrzeugfestes Koordinatensystem 23 dargestellt, es ist hierbei mit 24 die ADR-Drehachse Z', mit 25 die ADR-Drehachse Y', mit 26 und Spiegelnormale, mit 27 die Fahrzeuglängsachse und mit 28 der Schirm bezeichnet. Weiterhin gibt der Winkel α die Drehung um Y' und der Winkel β die Drehung um Z' an.
Zur Durchführung der Korrektur der Mißweisung sei auf die Fig. 5 verwiesen. Es werden, da aus fertigungstechnischen Gründen die Radar-Sende-Richtung mit relativ großen Toleranzen von der Spiegelnormale 26 abweicht, die ADR-Sensoren 15 im Herstellerwerk vermessen und die "Mißweisung" als Festwerte im Speicher abgelegt. Es können mit einer Testeinrichtung, wie z. B. einem VAG-Tester, diese Werte in einem Meßwertblock als Meßwert 31 für die vertikale Mißweisung und als Meßwert 30 für die horizontale Mißweisung angesehen werden. Um diese Winkel muß dann der ADR- Sensor 15 verstellt werden, damit die Radarachse mit der Fahrachse übereinstimmt. Zur Vermeidung von Fehlern bei der Umrechnung der Winkel z. B. in Schraubenumdrehungen können in einem Meßwertblock für die verwendeten Justierschrauben die erforderlichen Schraubenumdrehungen abgelegt sein. Beim Drehen der Schrauben wandert dabei der Laserpunkt auf der Zielscheibe aus dem Nullpunkt nach außen in einen der vier Quadranten. Zur Kontrolle, daß die Justierschrauben richtig herum gedreht wurden, wird der Zielquadrant als dritter Meßwert mit angezeigt.
Bezüglich der Justage am Fahrzeug, insbesondere der Zugänglichkeit zu den Justageschrauben werden nachfolgend noch einige Erläuterungen gegeben. Der ADR- Sensor 15 verbirgt sich hinter einer ausklippbaren Klappe. Die Zugangslöcher zu den Justierschrauben werden erst nach dem Abschrauben des bspw. mit zwei Schrauben befestigten Abdeckteils sichtbar. Die Klemmschraube, die den Drehpunkt des Sensors fixiert, ist vor der Justage zu lösen und nach Beendigung wieder anzuziehen. Die Stellschrauben sind keine Normteile, da sie mit einem speziellem Kopf versehen sind (kugelförmige Unterseite und Sechskant). Hierdurch wird ein Verkanten der Schrauben verhindert und in Verbindung mit einer Sicherungsfeder eine rastende Fixierung beim Drehen in 60°-Schritten erreicht.
Zur Ausrichtung des Sensors in horizontaler Richtung erfolgt die Verstellung desselben durch Drehen beider Stellschrauben in gleicher Drehrichtung und um die gleichen Rastungen. Es gibt dabei pro Umdrehung sechs Rastschritte, die damit eine Auflösung von 0,07° ergeben. Es erfolgt dabei bei der Ausrichtung der Spiegelachse eine Verstellung nach rechts (Laserpunkt auf der Zielscheibe wandert nach rechts) durch Drehen der Stellschraube rechtsherum und umgekehrt. Bei der Korrektur der Mißweisung kann die Anzahl der Rastschritte rechts herum mit +-Vorzeichen, linksherum mit --Vorzeichen angegeben werden. Dabei ist bereits eine Verknüpfung mit der horizontalen Verstellung berücksichtigt, die untere Stellschraube braucht nicht noch ein weiteres Mal verstellt zu werden. Die Ausrichtung des Sensors in vertikaler Richtung erfolgt mit der unteren Stellschraube. Dabei bewirkt eine Drehung im Uhrzeigersinn eine Schwenkung des Sensors um ca. 0,183° nach unten, eine aufwärtige Bewegung erfolgt in umgekehrter Richtung.
Zur Kompensation der Mißweisung werden die aus dem entsprechenden Meßwertblock ausgelesenen Schraubenumdrehungen für beide Stellschrauben durchgeführt. Es wird anschließend überprüft, ob der Laserpunkt im richtigen Zielquadranten steht. Sofern dies nicht der Fall ist, muß eine erneute Einstellung durchgeführt werden.
Wie bereits erwähnt, sind die dargestellten Ausführungsformen nur beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung, diese ist nicht darauf beschränkt, es sind vielmehr noch mancherlei Abänderungen und Ausführungen möglich. So sind insbesondere Variationen des Verfahrens bezüglich der Verstellung der Richtantenne 11 bezüglich des Gehäuses 13 denkbar.
BEZUGSZEICHENLISTE
10
Radarsystem
11
Richtantenne
12
Kraftfahrzeug
13
Gehäuse (für
11
)
14
Steuereinrichtung (von
10
)
15
Radar-Sensor
16
Sendekeule
17
Fahrachse
18
Radarachse
19
Fahrbahn
20
Meßwertaufnehmer Vorderachse
21
ADR-Justage-Vorrichtung
22
Laser- und Zielscheibe
23
fahrzeugfestes Koordinatensystem
24
ADR-Drehachse Z'
25
ADR-Drehachse Y'
26
Spiegelnormale
27
Fahrzeuglängsachse
28
Schirm
29
Radarnormale
30
Mißweisung horizontal
31
Mißweisung vertikal

Claims (5)

1. Verfahren zum Justieren einer Richtantenne (11) eines Radarsystems (10), insbesondere für eine Anwendung bei einem Kraftfahrzeug (12), wobei die Richtantenne (11) in einem z. B. mit einem Kraftfahrzeug (12) in Wirkverbindung stehenden Gehäuse (13) angeordnet ist, und wobei das Radarsystem (10) eine Steuereinrichtung (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Justieren der Richtantenne (11) des Radarsystems (10) durch eine indirekte Justierung der Richtantenne (11) in Bezug auf das Gehäuse (13) über eine Meßwert-Erfassung und eine softwaremäßige Speicherung der Fehlstellung und eine anschließende entsprechende Verstellung der Richtantenne (11) bezüglich des Gehäuses (13) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zum indirekten Justieren der Richtantenne (11) des Radarsystems (10) bei der Herstellung des Radarsystems (10) oder der Steuereinrichtung (14) des Radarsystems (10) die Fehlstellung zwischen der Richtantenne (11) und dem Gehäuse (13) gemessen wird,
daß die gemessenen Werte softwaremäßig erfaßt und gespeichert werden,
und daß nach dem Einbau des Radarsystems (10), insbesondere in ein Kraftfahrzeug (12), das Gehäuse (13) der Richtantenne (11) auf einen geeigneten Bezugspunkt, wie z. B. die Achse des Kraftfahrzeuges (12), ausgerichtet wird, danach die gespeicherten, die Fehlstellung zwischen der Richtantenne (11) und dem Gehäuse (13) betreffenden Werte ausgelesen werden und eine entsprechende Verstellung der Richtantenne (11) bezüglich des Gehäuses (13) vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Richtantenne (11) bezüglich des Gehäuses (13) zum Ausgleich der Fehlstellung durch eine Verstellung der Richtantenne (11) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Richtantenne (11) bezüglich des Gehäuses (13) zum Ausgleich der Fehlstellung durch eine Verstellung des Gehäuses (13) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Richtantenne (11) bezüglich des Gehäuses (13) zum Ausgleich der Fehlstellung durch eine Verstellung des das Gehäuse (13) festlegenden Bauelementes erfolgt.
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