DE102005021226A1 - Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung eines Fahrzeuges - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung eines Fahrzeuges Download PDF

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Abstract

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass die Vorrichtung eine bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung aufweist, welche an dem Fahrzeug angeordnet ist. Dabei ist die bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung derart eingerichtet, dass sie mindestens in zwei unterschiedliche Richtungen emittierte Signalwellen emittiert und aus diesen unterschiedlichen Richtungen den emittierten Signalwellen entsprechende reflektierte Signalwellen empfängt. Zudem ist eine Signalverarbeitungseinrichtung vorgesehen, welche mindestens ein Signal als Maß für eine Geschwindigkeit in mindestens eine der unterschiedlichen Richtungen, basierend auf den emittierten Signalwellen und den entsprechenden reflektierten Signalwellen, generiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung eines Fahrzeuges.
  • Fahrzeuglenker werden in zunehmender Weise bei der Führung eines Fahrzeuges durch Fahrdynamikregelungs-Systeme unterstützt. Ein Fahrdynamik-Regelungssystem soll u.a: ein Untersteuern und/oder ein Übersteuern eines Fahrzeuges in Kurven verhindern, indem in geeigneter Weise eine Antriebsleistung auf einzelne Räder des Fahrzeuges verteilt wird und/oder die Räder individuell gebremst werden. Für die Erfassung eines Unter- bzw. Übersteuerns und der Bestimmung geeigneter Maßnahmen ist eine genaue Erfassung der Geschwindigkeit, der Fortbewegungsrichtung, und des Winkels zwischen der Forbewegungsrichtung und der Längsachse, also des so genannten Schwimmwinkels notwendig.
  • Ein allgemein bekanntes Verfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung eines Fahrzeuges entlang einer Längsachse des Fahrzeuges nutzt Drehzahlsensoren, welche an den Rädern oder an Radachsen angebracht sind, und bestimmt anhand der Drehgeschwindigkeit und mittels eines bekannten Radumfangs die Geschwindigkeit der Laufoberfläche des Rades, welche der Geschwindigkeit des Fahrzeuges gleichgesetzt wird. Bei Schlupf des Rades bzw. durchdrehenden oder blockierenden Rädern besteht jedoch ein erheblich Unterschied zwischen der Geschwindigkeit der Laufoberfläche des Rades und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Ein sogenanntes Antiblockiersystem umgeht die Problematik von blockierenden Rädern, indem kurzzeitig für ein Zeitintervall die Bremswirkung an ausgewählten Rädern unterbrochen wird. Während des Zeitintervalls wird dann die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Jedoch reduziert dies die effektive Bremswirkung aufgrund dieser Zeitintervalle, in welchen nicht gebremst wird.
  • Der Schwimmwinkel wird nicht direkt bestimmt, sondern mittels der Laufgeschwindigkeit der einzelnen Räder, einer Gierrate des Fahrzeuges und Beschleunigungssensoren bestimmt, welche eine Beschleunigung quer zur Längsachse des Fahrzeuges bestimmen. Eine Schätzung des Schwimmwinkels auf diese Weise erreicht jedoch nicht die gewünschte Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit, um in Fahrdynamik-Regelungssystemen verwendbar zu sein.
  • Optische Erfassungssysteme zur Geschwindigkeitsbestimmung erweisen sich als störanfällig bei Schnee und Wasser auf der Straße. Eine Bestimmung der Geschwindigkeit basierend auf dem Global-Positioning-System (GPS); kann in Tunneln und Häuserschluchten zu fehlerhaften Ergebnissen führen. Daher können die beiden vorgenannten Verfahren nur unterstützend zur Bestimmung der Geschwindigkeit verwendet werden.
  • Die US-Patentschrift US 4,633,252 beschreibt ein radarbasiertes System, welches an einem Fahrzeug zur Messung von dessen Geschwindigkeit befestigt werden kann. Jedoch verfügt dieses System nur über die Möglichkeit, die Geschwindigkeit in Längsrichtung des Fahrzeuges zu messen.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbestimmung eines Fahrzeuges, welche in dem Fahrzeug integrierbar ist. Insbesondere misst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges in Längs- und Querrichtung und ist in einem kompakten Gehäuse angeordnet.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass die Vorrichtung eine bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung aufweist, welche an dem Fahrzeug angeordnet ist. Dabei ist die bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung derart eingerichtet, dass sie gleichzeitig aus einer einzigen Antennenapertur mindestens in zwei unterschiedliche Richtungen Signalwellen emittiert und aus diesen unterschiedlichen Richtungen den emittierten Signalwellen entsprechende reflektierte Signalwellen empfängt. Zudem ist eine Signalverarbeitungseinrichtung vorgesehen, welche mindestens ein Signal als Maß für eine Geschwindigkeit basierend auf den emittierten Signalwellen und den entsprechenden reflektierten Signalwellen generiert.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren ordnet eine bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung in einem Fahrzeug an. Die bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung emittiert mindestens zwei Signalwellen in unterschiedliche Richtungen und die bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung empfängt reflektierte Signalwellen, welche auf den emittierten Signalwellen basieren, aus den unterschiedlichen Richtungen. Die emittieren Signalwellen werden mit den empfangenen reflektierten Signalwellen zum Generieren eines Signals als Maß für die Geschwindigkeit in die unterschiedlichen Richtungen verglichen.
  • In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung in mindestens vier unterschiedliche Richtungen emittiert, und die Signalverarbeitungseinrichtung mindestens zwei Signale als Maß für zwei zueinander orthogonale Geschwindigkeiten generiert. Somit lassen sich die Geschwindigkeiten des Fahrzeuges in Längs- und Querrichtung bestimmen.
  • Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass die bifokale, gefaltete Antenneneinrichting in mindestens ein Paar zweier entgegengesetzter Richtungen emittiert, und die Signalverarbeitungseinrichtung mindestens ein Signal als Maß für eine Nickbewegung und/oder Wankbewegung des Fahrzeuges generiert. Die zusätzliche Bestimmung der Nick- und Wankbewegung ermöglichen einerseits die gemessenen Geschwindigkeitswerte zu korrigieren. Andererseits lassen sich diese Nick- und Wankbewegung auch zur Steuerung der Fahrzeugdynamik, z.B. für ein Anpassen der Dämpfung von Stoßdämpfern, einsetzen.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung eine erste Reflektoreinrichtung und eine dazu gegenüberliegend parallel angeordnete zweite Reflektoreinrichtung aufweist, und auf der ersten Reflektoreinrichtung mindestens zwei Einspeisungspunkte zum Einspeisen je einer der emittierten Signalwellen angeordnet sind, wobei die erste und zweite Reflektoreinrichtung eine derart strukturierte Oberfläche aufweisen, dass die emittierten Signalwellen in die unterschiedlichen Richtungen emittiert werden. Diese Antenneneinrichtung ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau.
  • Eine Ausgestaltung weist planare strukturierte Oberflächen der ersten und zweiten Reflektoreinrichtungen auf.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Einspeisepunkte kreisförmig um eine Achse der Antenneneinrichtung angeordnet sind.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Signalwellen verschiedene Trägerfrequenzen aufweisen. Es ist weiterhin möglich den Signalwellen eine Amplituden-, Frequenz- und/oder Phasen-modulation, z.B. eine Frequenzrampe für ein Frequenzmodulations-Dauerstrich (FMCW)-Verfahren, oder eine Codierung aufzuprägen.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Signalverarbeitungseinrichtung für jede Signalwelle je einen Homodyndetektor oder einen Heterodyndetektor aufweist, welcher mit den Einspeisepunkten der bifokalen gefalteten Antenneneinrichtung verbunden sind und welche die reflektierten Signalwellen mit den emittierten Signalwellen mischen.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die bifokale gefaltete Antenneneinrichtung derart ausgerichtet angeordnet ist, dass die emittierten Signalwellen in Richtung einer Oberfläche emittiert werden, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt.
  • Zeichnungen
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, sowie vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Figuren der Zeichnungen schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Figuren zeigen:
  • 1 eine Aufsicht auf ein Fahrzeug;
  • 2 eine schematische Darstellung zur Illustration von Beobachtungspunkten;
  • 3 einen Querschnitt durch eine bifokale gefaltete Antenneneinrichtung; und
  • 4 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
  • Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Merkmale.
  • In 1 ist schematisch ein Fahrzeug 1, z.B. ein Pkw, dargestellt. Das Fahrzeug 1 weist eine Längsachse 10 und eine Querachse 11 auf, welche im Wesentlichen parallel zu den Radachsen des Fahrzeuges 1 verläuft. Die Längsachse 10 und die Querachse 11 spannen somit eine Ebene auf, welche im Wesentlichen parallel zu dem Untergrund ist, auf welchem sich das Fahrzeug 1 bewegt.
  • Durch den Antrieb des Fahrzeuges 1 bewegt sich das Fahrzeug 1 vorwiegend mit einer Geschwindigkeit des Betrages v10 in Richtung der Längsachse 10. Zusätzlich ergeben sich jedoch aufgrund von seitlichen Lenkbewegungen, zumindest teilweise durchdrehenden oder blockierenden einzelnen Rädern, oder schleudern, eine seitliche Bewegung des Fahrzeuges 1, welche zu einer Geschwindigkeit des Betrages v11 parallel zur Querachse 11 führt. Dann ist die Fahrtrichtung 2 des Fahrzeuges nicht parallel zur Längsachse 10 des Fahrzeuges 1. Der entsprechende Geschwindigkeitsbetrag v entlang der Fahrtrichtung ist aus den Geschwindigkeiten in Längs- und Querrichtung bestimmbar. Der Winkel zwischen der Längsachse 10 und der Bewegungsrichtung 2 wird als Schwimmwinkel β bezeichnet.
  • Der Betrag v10 der Geschwindigkeit des Fahrzeuges in Richtung der Längsachse 10 wird z.B. mittels Drehzahlsensoren an den Rädern oder Radachsen des Fahrzeuges 1 bestimmt. Der Schwimmwinkel β oder die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 1 in Richtung der Querachse 11 kann jedoch nur geschätzt werden, indem z.B. Unterschiede der Drehgeschwindigkeiten von zwei Rädern ausgewertet werden oder eine Gierrate oder eine Querbeschleunigung bestimmt wird. Jedoch sind die auf diese Weise geschätzten Werte der Geschwindigkeit in Querrichtung 11 bzw. des Schwimmwinkels β nicht ausreichend genau, um sie in Systemen zur Fahrdynamikregelung verlässlich nutzen zu können.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht daher vor, eine Antenneneinrichtung 20 bereitzustellen, welche an dem Fahrzeug 1 angebracht wird (2). Die verwendete Antenneneinrichtung 20 ist bifokal, d.h. sie emittiert eine Radiowelle (Signalwelle) in mindestens zwei Richtungen, vorteilhafterweise jedoch in vier Richtungen 126a, 126b, 126c, 126d, und empfängt aus diesen Richtungen 126a, 126b, 126c, 126d gestreute oder reflektierte Signalwellen, welche sich aus den zuvor abgestrahlten Signalwellen ergeben. In 2 ist dazu exemplarisch eine bifokale Antenneneinrichting 20 dargestellt, welche vier Signalwellen in vier unterschiedliche Richtungen 126a, 126b, 126c, 126d in Richtung zum Untergrund 100 emittiert, auf welchem sich das Fahrzeug 1 bewegt. Dadurch ergeben sich auf dem Untergrund 100 vier zumindest teilweise getrennte angestrahlte Bereiche 26a, 26b, 26c, 26d. Die bifokale Antenneneinrichtung 20 ist derart eingerichtet, dass sie die von den beleuchteten Bereichen 26a, 26b, 26c, 26d reflektierten oder gestreuten Signalwellen wieder aus den Richtungen 126a, 126b, 126c, 126d empfängt.
  • Die emittierte Signalwelle und die reflektierte Signalwelle einer Richtung 126a, 126b, ... weisen eine unterschiedliche Frequenz (Frequenzverschiebung) auf. Nach dem sogenannten Dopplereffekt ist diese Frequenzverschiebung ein Maß für die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 1. Die Frequenzverschiebung ist von dem Betrag der Geschwindigkeit und einem Winkel zwischen der Bewegungsrichtung 2 und Abstrahlung abhängig. Die Winkelabhängigkeit wird genutzt um die Fahrtrichtung 2 des Fahrzeuges 1 bzw. die Geschwindigkeitskomponenten in Richtung der Längsachse 10 und der Querachse 11 zu bestimmen. Vorteilhafterweise weist eine erste Richtung 126a der Abstrahlung eine Richtungskomponente entlang der Längsachse 10 des Fahrzeuges und keine Richtungskomponente entlang der Querachse 11 auf. Bei dieser Abstrahlrichtung ergibt sich der für die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 1 entlang der Längsachse 10 maximale Beitrag zur Frequenzverschiebung. Eine zweite Richtung 126b der Abstrahlung weist in umgekehrter Weise eine Richtungskomponente entlang der Querachse 11 des Fahrzeuges und keine Richtungskomponente entlang der Längsachse 10 auf. Bei der Abstrahlung in die zweite Richtung 126b wird der Beitrag der Geschwindigkeit des Fahrzeuges entlang der Querachse 11 maximal. Dies ist jedoch nur eine Ausgestaltung, im Prinzip sind zwei unterschiedliche Abstrahlungsrichtungen ausreichend, deren Abstrahlungsrichtung bekannt ist. Durch eine zusätzliche einfache geometrische Transformation lassen sich aus den Frequenzverschiebungen in zwei beliebige Richtungen ebenfalls die Geschwindigkeitskomponenten entlang der Längsachse 10 und der Querachse 11 bestimmen. Eine besonders bevorzugte Geometrie, betrachtet in einer Projektion auf den Untergrund 100, sieht vor, die Signalwellen nicht parallel zu der Längsrichtung 10 und der Querachse 11 des Fahrzeuges zu emittieren, sondern jeweils unter einem Winkel von 45°. Der Vorteil dieser geometrischen Anordnung besteht darin, dass im Normalfall der Geradeausfahrt mit verschwindender Quergeschwindigkeit (bzw. verschwindendem Schwimmwinkel) jede der reflektierten Signalwellen eine von 0 Hz deutlich verschiedene Frequenzverschiebung aufweist, welche einfacher bestimmt werden kann, als eine Frequenzverschiebung im Bereich von 0 Hz.
  • Vorzugsweise verläuft keine der vier Richtungen 126a, 126b, 126c, 126d parallel zu der kürzesten Verbindung zwischen der Antenneneinrichtung 20 und dem Untergrund 100, also senkrecht zu dem Untergrund 100.
  • Das Fahrzeug kann so genannte Nick- und Wankbewegungen ausführen, d.h. ein Wippen des Fahrzeuges um eine zur Querachse 11 bzw. zur Längsachse 10 parallele Achse. Diese Wippbewegungen führen ebenfalls zu einer Frequenzverschiebung durch die Veränderung des Einfallswinkels der emittierten Signalwellen auf die Oberfläche. Diese Wippbewegungen werden vorteilhafterweise auch bestimmt, um deren Einfluss auf die Bestimmung der Geschwindigkeit und des Schwimmwinkels zu korrigieren. Vorzugsweise weist eine dritte Richtung 126c der Abstrahlung eine Richtungskomponente entlang der Längsachse 10 des Fahrzeuges und keine Richtungskomponente entlang der Querachse 11 auf und ist von der ersten Richtung 126a verschieden. Eine vierte Richtung 126d der Abstrahlung weist in umgekehrter Weise eine Richtungskomponente entlang der Querachse 11 des Fahrzeuges und keine Richtungskomponente entlang der Längsachse 10 auf und ist von der zweiten Richtung 126b verschieden.
  • In 3 ist schematisch die bifokale Antenneneinrichtung 20 in einem Querschnitt dargestellt, welche auch aus der Patentschrift DE 10 11 28 93 C2 bekannt ist. In dem Querschnitt sind zwei Einspeisepunkte 23a, 23b oberhalb einer ersten Reflektoreinrichtung 21 dargestellt. Der ersten Reflektoreinheit 21 gegenüberliegend ist parallel eine zweite Reflektoreinheit 22 angeordnet. Von den Einspeisepunkten 23a, 23b werden polarisierte Radiowellen bzw. Signalwellen in Richtung zu der zweiten Reflektoreinrichtung 22 abgestrahlt. Die Polarisation der Signalwellen und die Strukturierung der zweiten Reflektoreinrichtung 22 sind derart gestaltet, dass die Radiowellen von der zweiten Reflektoreinrichtung 22 zurück in Richtung zu der ersten Reflektoreinrichtung 21 reflektiert werden und dabei die Phase ortsabhängig eingestellt wird. Die Signalwelle wird dann an der ersten Reflektoreinrichtung 21 reflektiert, so dass sie wieder in Richtung zu der zweiten Reflektoreinrichtung 22 verläuft. Dabei wird wiederum die Phase ortsabhängig eingestellt und zusätzlich die Polarisation um 90° gedreht. Durch diese Drehung der Polarisation durchläuft die Signalwelle nun die zweite Reflektoreinrichtung 22. Die erste und zweite Reflektoreinrichtung 21 und 22 sind derart strukturiert, dass alle von einem Einspeisepunkt 23a emittierten Signalwellen in eine Richtung 24a und alle Signalwellen, welche von einem zweiten Einspeisepunkt 23b ausgehen, in eine zweite Richtung 24b abgestrahlt werden, welche von der ersten Abstrahlungsrichtung 24a unterschiedlich ist. Vorzugsweise werden die Einspeisepunkte 23a, 23b in gleichem Abstand zu einer Achse der bifokalen, gefalteten Antenneneinrichtung angeordnet. Die Abstrahlungsrichtungen 24a, 24b verlaufen dann in entsprechender Weise ebenfalls symmetrisch angeordnet zu der Symmetrieachse der Antenneneinrichtung 20. In einer weiteren Ausgestaltung können beliebig viele Einspeisepunkte 23a, 23b entlang eines Kreises um die Symmetrieachse der Antenneneinrichtung 20 angeordnet werden. In diesem Fall ergibt sich ein kegelförmiges Emissionsprofil der Antenneneinrichtung 20. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind vier Einspeisepunkte 23a, 23b, ..., um jeweils 90° zueinander versetzt um die Rotationsachse in gleichem Abstand zu der Rotationsachse der Antenneneinrichtung 20 angeordnet, entsprechend ergibt sich eine Abstrahlung wie in 2 dargestellt.
  • Die Einspeisepunkte 23a, 23b können eine Hohlleitereinspeisung an einer Rückseite der ersten Reflektoreinrichtung 21 aufweisen. Eine andere Möglichkeit ist es, ein Halbleiterbauelement auf der ersten Reflektoreinrichtung 21 aufzubringen, welches einen Hochfrequenzoszillator zum Generieren der Radiowellen, eine integrierte Speiseantenneneinrichtung und einen Empfangsmischer beinhaltet. Die Einspeisepunkte 23a, 23b können auch flächig ausgebildete Antenneneinrichtungen sein, so genannte Patches. Zusätzlich können auf den Patches oder über den Halbleiterbauelementen Elemente zur Strahlformung, z.B. Polyrods, angeordnet sein. Andere Arten der Speisung sind auch möglich.
  • Mit Bezug auf 4 wird in einem schematischen Blockdiagramm die Bestimmung der Geschwindigkeit anhand einer exemplarischen emittierten Signalwelle 25 und einer empfangenen reflektierten Signalwelle 27 dargestellt. Die empfangene reflektierte Signalwelle 27, welche durch Reflexion der emittierten Signalwelle 25 an dem Untergrund 100 entsteht, gelangt durch die bifokale gefaltete Antenneneinrichtung 20 zu dem Einspeisepunkt 23, an welchem die emittierte Signalwelle 25 emittiert wurde. Die emittierte und die reflektierte Signalwelle 25, 27 weisen wie beschrieben einen Frequenzunterschied auf, welcher sich aufgrund der relativen Bewegung des Fahrzeuges 1 zu dem Untergrund 100 ergibt. Die empfangene reflektierte Signalwelle 27 wird über eine Verbindung 32 einem Homodyn- oder Heterodyndetektor 30 zugeführt, welcher die empfangene Signalwelle 27 mit einer Signalwelle eines Grundoszillators mischt. Dabei entspricht die Frequenz der Signalwelle des Grundoszillators der Frequenz der emittierten Signalwelle 25. Das entsprechend gemischte Signal wird weiter verarbeitet, z.B. durch eine Datenverarbeitungseinrichtung 40, um daraus die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu bestimmen, also den Betrag der Geschwindigkeit und den Schwimmwinkel β. Der Datenverarbeitungseinrichtung 40 werden die gemischten Signale entsprechend mindestens zweier unterschiedlicher Richtungen, vorzugsweise aus vier unterschiedlichen Richtungen, übermittelt.
  • Typische Frequenzen für die Signalwellen liegen im Bereich von 24 GHz, 77 GHz, 122 GHz oder 140 GHz. Andere Frequenzen sind ebenso möglich.
  • Eine Weiterbildung sieht vor, die Signalwellen zu modulieren, um z.B. eine Entfernungsselektivität in der Messung zu erreichen. In einfachster Weise ist dies z.B. durch einen Empfang in vorgegebenen Zeitschlitzen möglich. Somit werden nur Signalwellen berücksichtigt, welche an einem Ort reflektiert werden, welcher einen Abstand zu der Antenneneinrichtung 20 aufweist, welcher dem Zeitschlitz entspricht.
  • Die einzelnen Signalwellen in die unterschiedlichen Richtungen 126a, 126b, ... weisen vorzugsweise unterschiedliche Oszillatorfrequenzen auf. Dies ermöglicht in einfacher Weise, z.B. durch geeignete Filteranordnungen, die reflektierten Signalwellen den abgestrahlten Signalwellen zuzuordnen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die einzelnen Signalwellen sequentiell abzustrahlen oder sie durch Modulation zu codieren.
  • Die Antenneneinrichtung kann an einer beliebigen Position des Fahrzeuges angebracht werden, von welcher aus die Antenneneinrichtung 20 in Richtung zum Untergrund 100 emittieren kann. Der Schwimmwinkel β und die Geschwindigkeit v wird vorzugsweise in einem Schwerpunkt-basiertem Koordinatensystem erfasst. Wird die Antenneneinrichtung horizontal versetzt zum Schwerpunkt oder zu einer vertikal durch den Schwerpunkt des Fahrzeuges verlaufenden Achse angeordnet, wird zusätzlich eine Geschwindigkeitskomponente durch die Drehrate des Fahrzeuges um die vertikale Achse erfasst. Die Drehrate kann z.B. mit einem zusätzlichen Drehratensensor erfasst werden. Mittels der Drehrate und dem Abstand der Antenneneinrichtung zu dem Schwerpunkt ist eine entsprechende Transformation der erfassten Geschwindigkeit und des erfassten Schwimmwinkels in das Schwerpunkt-basierte Koordinatensystem möglich. Ebenso kann die Bewegungsrichtung 2 auf eine Hinterachse des Fahrzeuges bezogen werden, dabei wird ein Winkel zwischen der Hinterachse des Fahrzeuges und der Bewegungsrichtung 2 als Hinterachsschräglaufwinkel bezeichnet. Eine Transformation zwischen dem Schwerpunkt-basierten und dem Hinterachsen-basieren Koordinatensystem ist mittels einer einfachen Transformation und Kenntnis der Drehrate und des Abstandes von Schwerpunkt und Hinterachse möglich.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung eines Fahrzeuges (1) mit einer bifokalen, gefalteten Antenneneinrichtung (20), welche an dem Fahrzeug (1) angeordnet ist, wobei die bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung (20) zum Emittieren von emittierten Signalwellen (25) in mindestens zwei unterschiedliche Richtungen (126a, 126b, ...) und zum Empfangen von den emittierten Signalwellen (25) entsprechenden reflektierten Signalwellen (27) aus den mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen (126a, 126b, ...) eingerichtet ist; und einer Signalverarbeitungseinrichtung (30, 40) zum Generieren von mindestens einem Signal als Maß für eine Geschwindigkeit (v10, v11) in mindestens eine der unterschiedlichen Richtungen (10, 11) basierend auf den emittierten Signalwellen (25) und den entsprechenden reflektierten Signalwellen (27).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung (20) in mindestens vier unterschiedliche Richtungen (126a, 126b, 126c, 126d) emittiert, und die Signalverarbeitungseinrichtung (30, 40) mindestens zwei Signale als Maß für zwei zueinander orthogonale Geschwindigkeiten (v10, v11) generiert.
  3. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung (20) in mindestens ein Paar zweier entgegengesetzter Richtungen (126a, 126c; 126b, 126d) emittiert, und die Signalverarbeitungseinrichtung (30, 40) mindestens ein Signal als Maß für eine Nickbewegung und/oder Wankbewegung des Fahrzeuges generiert.
  4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bifokale gefaltete Antenneneinrichtung (20) eine erste Reflektoreinrichtung (21) und eine dazu gegenüberliegend parallel angeordnete zweite Reflektoreinrichtung (22) aufweist, und auf der ersten Reflektoreinrichtung (21) mindestens zwei Einspeisungspunkte (23a, 23b) zum Einspeisen je einer der emittierten Signalwellen (24a, 24b, 25) angeordnet sind, wobei die erste und zweite Reflektoreinrichtung (21, 22) eine derart strukturierte Oberfläche aufweisen, dass die emittierten Signalwellen (24a, 24b, 25) in die unterschiedlichen Richtungen (126a, 126b, ...) emittiert werden.
  5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierten Oberflächen der ersten und zweiten Reflektoreinrichtungen (21, 22) planar sind.
  6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisepunkte (23a, 23b) kreisförmig um eine Achse der bifokalen gefalteten Antenneneinrichtung (20) angeordnet sind.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalwellen verschiedene Trägerfrequenzen aufweisen.
  8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalwellen amplituden-, frequenz- und/oder phasen-moduliert sind.
  9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (30) mindestens zwei Homodyndetektoren und/oder Heterodyndetektoren aufweist, welche mit den Einspeisepunkten (23a, 23b) der bifokalen gefalteten Antenneneinrichtung (20) verbunden sind und welche die reflektierten Signalwellen (27) mit den emittierten Signalwellen (25) mischen.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bifokale, gefaltete Antenneneinrichtung (20) derart ausgerichtet angeordnet ist, dass die emittierten Signalwellen (25) in Richtung einer Oberfläche emittiert werden, auf welcher sich das Fahrzeug (1) bewegt.
  11. Verfahren zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung eines Fahrzeuges, mit den Schritten: Anordnen einer bifokalen gefalteten Antenneneinrichtung (20); Emittieren von mindestens zwei emittierten Signalwellen in unterschiedliche Richtungen (126a, 126b, 126c, 126d) mittels der bifokalen gefalteten Antenneneinrichtung (20); Empfangen von reflektierten Signalwellen, welche auf den emittierten Signalwellen basieren, aus den unterschiedlichen Richtungen mittels der bifokalen gefalteten Antenneneinrichtung (20); Mischen der emittierten Signalwellen mit den empfangenen reflektieren Signalwellen zum Generieren eines Signals als Maß für die Geschwindigkeit in die unterschiedlichen Richtungen.
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DE102007034329A1 (de) 2007-07-24 2009-01-29 Robert Bosch Gmbh Radarvorrichtung
CN113178680A (zh) * 2021-04-26 2021-07-27 深圳市拓海通用电气有限公司 一种可实现多路时序控制的车载天线倒伏装置

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