DE102005060875A1

DE102005060875A1 - Method and device for signal processing at an angle determination by means of microwave motion sensors

Info

Publication number: DE102005060875A1
Application number: DE200510060875
Authority: DE
Inventors: Joerg Schoebel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-06-21
Also published as: FR2895089B1; ITMI20062433A1; GB0619633D0; FR2895089A1; GB2433664B; GB2433664A

Abstract

Die Erfindung schafft eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels einer elektromagnetischen Welle mit einer Sendeeinheit (102) zum Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle in einer Hauptabstrahlrichtung auf ein Zielobjekt hin; mindestens zwei Empfangseinheiten (101a, 101b) zum Empfangen der von dem Zielobjekt zurückgeworfenen elektromagnetischen Welle und eine Auswerteeinrichtung (500) zur Auswertung von Empfangssignalen der Empfangseinheiten (101a, 101b), derart, dass der Einfallswinkel der elektromagnetischen Welle in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit (102) und damit eine Winkelposition des Zielobjekts in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit (102) erhalten werden. Die Auswerteeinrichtung (500) ist in eine Winkelbestimmungseinrichtung (300) und eine Selektionseinrichtung (400) zur Auswahl eines korrekten der möglichen Einfallswinkel der elektromagnetischen Welle aufgeteilt.The invention provides a detection device for detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave, comprising a transmission unit (102) for emitting an electromagnetic wave in a main emission direction towards a target object; at least two receiving units (101a, 101b) for receiving the electromagnetic wave reflected by the target object and an evaluation device (500) for evaluating received signals from the receiving units (101a, 101b) such that the angle of incidence of the electromagnetic wave in relation to the main radiation direction of the transmitting unit (102) and thus an angular position of the target object in relation to the main emission direction of the transmitting unit (102) can be obtained. The evaluation device (500) is divided into an angle determination device (300) and a selection device (400) for selecting a correct one of the possible angles of incidence of the electromagnetic wave.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Signalverarbeitungsverfahren und -vorrichtungen zur Winkelbestimmung mittels Mikrowellen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels einer elektromagnetischen Welle, die von einer Sendeeinheit in einer Hauptabstrahlrichtung auf ein Zielobjekt hin abgestrahlt worden ist. Zum Empfang der elektromagnetischen Welle sind mindestens zwei Empfangseinheiten vorgesehen, die die von dem Zielobjekt zurückgeworfene elektromagnetische Welle empfangen und in mindestens ein Zwischenfrequenzsignal umsetzen. Mittels einer Wandlereinrichtung wird dieses Zwischenfrequenzsignal in mindestens ein erstes und zweites Erfassungssignal umgesetzt, wobei eine Auswerteeinrichtung die ersten und zweiten Erfassungssignale derart auswertet, dass der Einfallswinkel der elektromagnetischen Welle in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit und damit eine Winkelposition des Zielobjekts in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit erhalten werden.The The present invention relates generally to signal processing techniques and devices for determining angles by means of microwaves. Especially The present invention relates to a detection device for Detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave, that of a transmitting unit in a main emission direction on a Target object has been radiated out. To receive the electromagnetic wave At least two receiving units are provided, which are those of the Target object reflected electromagnetic Receive wave and convert into at least one intermediate frequency signal. By means of a converter device is this intermediate frequency signal implemented in at least a first and second detection signal, wherein an evaluation device receives the first and second detection signals evaluated such that the angle of incidence of the electromagnetic Shaft with respect to the main emission direction of the transmitting unit and thus an angular position of the target object with respect to the main emission direction the transmission unit can be obtained.

Stand der TechnikState of technology

Wie beispielsweise in 1 gezeigt, weisen Bewegungsmelder zur Detektion von Personen bzw. deren Bewegungen eine Kombination von Mikrowellensensoren und Passiv-Infrarotsensoren PIR auf. Die Mikrowellen-Sensorvorrichtung weist hierbei eine Hochfrequenzquelle auf die typischerweise ein Dauerstrich-Signal O liefert. Die HF-Quelle ist als ein Oszillator OSZ, der typischerweise im GHz-Bereich arbeitent, dargestellt. Das Hochfrequenz-Signal O wird einer Aufteilungseinrichtung A zugeführt, welche einerseits ein Sendesignal Tx erzeugt und andererseits ein Lokaloszillator-Signal O zur Mischung eines Empfangssignals Rx in einem Mischer M liefert. Das mit dem Lokaloszillator-Signal O gemischte Empfangssignal Rx wird aus dem Mischer M als ein Zwischenfrequenzsignal ZF gegebenenfalls mit In-Phasen- und Quadraturkomponenten zu einer Auswerteeinheit AE ausgegeben. Das in Abhängigkeit von dem Sendesignal Tx erhaltene Empfangssignal Rx kann entsprechend der Bewegungen eines Zielobjekts Z dopplerverschoben sein. Die Bewegungen sind durch Geschwindigkeitskomponenten v_tangential und v_radial in der 1 dargestellt. Ferner wird von dem Zielobjekt Z eine Infrarotstrahlung IR mittels eines Infrarotsensors PIR aufgenommen. Ein entsprechendes PIR-Signal wird ebenfalls der Auswerteeinheit AE zugeführt, welche dann mit einem herkömmlichen Verfahren die von dem Mikrowellenteil erhaltenen Signale mit jenen des Infrarotteils kombiniert und ein Alarmsignal AS ausgibt.Such as in 1 Motion detectors for detecting persons or their movements have a combination of microwave sensors and passive infrared sensors PIR. The microwave sensor device in this case has a high-frequency source to which typically provides a continuous wave signal O. The RF source is shown as an oscillator OSZ, typically operating in the GHz range. The high-frequency signal O is fed to a splitting device A, which on the one hand generates a transmission signal Tx and on the other hand supplies a local oscillator signal O for mixing a reception signal Rx in a mixer M. The mixed with the local oscillator signal O received signal Rx is output from the mixer M as an intermediate frequency signal ZF optionally with in-phase and quadrature components to an evaluation unit AE. The received signal Rx obtained in response to the transmission signal Tx may be Doppler-shifted according to the movements of a target object Z. The movements are _tangential and v _radial in the velocity components v 1 shown. Furthermore, infrared radiation IR is recorded by the target object Z by means of an infrared sensor PIR. A corresponding PIR signal is likewise fed to the evaluation unit AE, which then combines the signals obtained from the microwave part with those of the infrared part using a conventional method and outputs an alarm signal AS.

Mikrowellen-Sensoren sind vielfach derart ausgelegt, dass der Doppler-Effekt ausgenutzt wird. Im einfachsten Fall sind derartige Sensoren mit einer Hochfrequenz-(HF)Dauerstrich-Quelle (CW, Continuous Wave) aufgebaut, deren Ausgangssignal zwischen einer ersten Antenne, der Sendeantenne und dem Lokaloszillator-(LO)Eingang eines Mischers aufgeteilt wird. In vielen Fällen ist die Dauerstrich-Quelle abschaltbar, wodurch inaktive Perioden des Sensorbetriebs verwirklicht werden können. Das Signal einer zweiten Antenne, der sogenannten Empfangsantenne, wird dem Signaleingang des Mischers zugeführt. Am Ausgang des Mischers wird ein entsprechendes Doppler-Signal erhältlich. Die Doppler-Frequenz Δf des Doppler-Signals ist für eine Reflexion eines vom ruhenden Sensorsystem abgestrahlten Signals an einem bewegten Objekt zurück zu dem Sensorsystem durch die folgende Gleichung gegeben: Δf = 2 v f/cwobei c = Lichtgeschwindigkeit, f = Frequenz des Sendesignals (typischerweise 10 GHz) und v = Geschwindigkeit des Zielobjekts (ein positiver Wert bedeutet hier eine Geschwindigkeitsrichtung auf das Sensorsystem hin, ein negativer Wert bedeutet eine Geschwindigkeitsrichtung vom Sensorsystem weg). Die Geschwindigkeit des Zielobjekts liegt typischerweise in einem Bereich von 0,1 bis 3 m/s (0,36 bis 10,8 km/h), woraus sich eine Doppler-Frequenz zwischen 6,7 und 200 Hz ergibt. Zur Erkennung der Bewegungsrichtung (auf die Sensoreinrichtung zu oder von dieser weg) müssen die dem Fachmann bekannten In-Phasen und Quadraturkomponenten des Mischprodukts detektierbar sein. Zu diesem Zweck wird ein sogenannter IQ-Mischer eingesetzt, wobei eine "Einseitenband"-Signalverarbeitung verwendet werden kann, aus der das Vorzeichen der Dopplerfrequenz hervorgeht.Microwave sensors are often designed so that the Doppler effect is utilized. In the simplest case, such sensors are constructed with a high frequency (HF) continuous wave (CW) source whose output signal is split between a first antenna, the transmit antenna, and the local oscillator (LO) input of a mixer. In many cases, the continuous wave source can be switched off, whereby inactive periods of sensor operation can be realized. The signal of a second antenna, the so-called receiving antenna, is fed to the signal input of the mixer. At the output of the mixer, a corresponding Doppler signal is available. The Doppler frequency .DELTA.f of the Doppler signal is given for reflection of a signal emitted by the stationary sensor system on a moving object back to the sensor system by the following equation: Δf = 2 vf / c where c = speed of light, f = frequency of the transmission signal (typically 10 GHz) and v = speed of the target object (a positive value here means a direction of velocity towards the sensor system, a negative value means a direction of velocity away from the sensor system). The velocity of the target is typically in the range of 0.1 to 3 m / s (0.36 to 10.8 km / h), resulting in a Doppler frequency between 6.7 and 200 Hz. In order to detect the direction of movement (toward or away from the sensor device), the in-phase and quadrature components of the mixed product known to those skilled in the art must be detectable. For this purpose, a so-called IQ mixer is used, wherein a "single sideband" signal processing can be used, which shows the sign of the Doppler frequency.

Bei einer digitalisierten Auswertung erfolgt in einer Digital-Auswerteeinheit eine Fourier-Transformation derart, dass zwei Signale erhalten werden gemäß den folgenden Beziehungen:

S_I: = Fouriertransformierte von s_I(t);
S_Q: = Fouriertransformierte von s_Q(t)

In a digitized evaluation, a Fourier transformation is carried out in a digital evaluation unit such that two signals are obtained according to the following relationships:

S _I: = Fourier transform of s _I (t);
S _Q: = Fourier transform of s _Q (t)

Die in der obenstehenden Gleichung aufgeführten Komponenten s_I bzw. s_Q stellen das Mischprodukt des Empfangssignals s(t) mit den Lokaloszillator-Signalen für 90°-Phasendifferenz dar, hier dargestellt als cos (ωt) bzw. sin (ωt). Das resultierende Einseitenband-Spektrum ergibt sich durch: SESB = SI – j·SQ. The components s _I and s _Q listed in the above equation represent the mixed product of the received signal s (t) with the local oscillator signals for 90 ° phase difference, shown here as cos (ωt) and sin (ωt). The resulting single-sideband spectrum is given by: S ESB = S I - j · S Q ,

Zur Verbesserung des Betriebsverhaltens von Mikrowellen-basierten Bewegungsmeldern ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden, eine über die bekannte Objektdetektion und gegebenenfalls Geschwindigkeits- und Abstandsermittlung hinausgehende Funktionalität bereitzustellen, indem auch Winkelpositionen eines oder mehrerer Objekte bestimmt werden. Wie in der DE 102 34 291 A1 offenbart, werden dazu empfangsseitig mehrere Antennen bereitgestellt. Dieser Ansatz weist jedoch den Nachteil auf dass eine Hochfrequenz- und Niederfrequenz/Basisband-Signalverarbeitung für jeden Empfangspfad bereitgestellt werden muss. Dies führt insbesondere für Bewegungsmelder in Alarmanlagen in unzweckmäßigerweise zu hohen Kosten. Ferner wird in der DE 102 34 291 A1 vorgeschlagen, eine Umschaltung zwischen mehreren Empfangsantennen bereitzustellen, so dass nur ein einziger Signalverarbeitungspfad erforderlich ist. Die EP 0987561 A2 beschreibt ein holografisches Umschaltkonzept, wobei zwischen mehreren Sende- und Empfangsantennen umgeschaltet wird.In order to improve the operating behavior of microwave-based motion detectors, it has been proposed in the prior art to provide functionality beyond the known object detection and possibly speed and distance determination by also determining angular positions of one or more objects. Like in the DE 102 34 291 A1 disclosed, a plurality of antennas are provided for this purpose on the receiving side. However, this approach has the disadvantage that high frequency and low frequency / baseband signal processing must be provided for each receive path. This leads in particular to motion detectors in alarm systems in inconveniently high costs. Furthermore, in the DE 102 34 291 A1 proposed to provide a switch between multiple receiving antennas, so that only a single signal processing path is required. The EP 0987561 A2 describes a holographic switching concept, with switching between several transmitting and receiving antennas.

In Kederer, W.; Detlefsen, J.: Direction of arrival (DOA) determination based on monopulse concepts, 2000 Asia-Pacific Microwave Conference, 3-6 Dec. 2000, Seiten 120-123 ist ein Verfahren zur Winkelbestimmung mittels mehrerer Strahlkeulen oder Antennenelementen in einem Empfangspfad beschrieben, wobei eine Sendeantenne den Erfassungsbereich bestrahlt.In Kederer, W .; Detlefsen, J .: Direction of arrival (DOA) determination based on monopulse concepts, 2000 Asia-Pacific Microwave Conference, 3-6 Dec 2000, pages 120-123 is a method for angle determination by means of several beam lobes or antenna elements in a reception path described, wherein a transmitting antenna irradiates the detection area.

Vorteile der Erfindungadvantages the invention

Die der Erfindung zugrundeliegende Problematik besteht darin, eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels einer elektromagnetischen Welle bereitzustellen, welche die Nachteile des Stands der Technik vermeidet und eine effiziente und kostengünstige Winkelauswertung ermöglicht.The The problem underlying the invention is a detection device for detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave which avoids the disadvantages of the prior art and an efficient and cost effective Angle evaluation possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Erfassungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is achieved by a detection device having the features of the claim 1 solved.

Ferner wird die Aufgabe durch ein im Patentanspruch 8 angegebenes Verfahren gelöst.Further The object is achieved by a method specified in claim 8 solved.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung von Erfassungssignalen derart auszulegen, dass die Auswerteeinrichtung in eine Winkelbestimmungseinrichtung zur Bestimmung von möglichen Einfallswinkeln der elektromagnetischen Welle in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit und eine Selektionseinrichtung zur Auswahl eines korrekten der möglichen Einfallswinkel der elektromagnetischen Welle in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit aufgeteilt ist. Insbesondere ist es zweckmäßig, eine Trennung der betragsmäßigen Winkelbestimmungen und der Rechts-/Links-Unterscheidung in einem Mikrowellenbewegungssensor vorzusehen, der auf "digitaler" Strahlformung basiert.One The essential idea of the invention is an evaluation device for the evaluation of detection signals in such a way that the Evaluation device in an angle determination device for determining of possible Incident angles of the electromagnetic wave with respect to the main emission direction the transmitting unit and a selection device for selecting a correct the possible angle of incidence the electromagnetic wave with respect to the main emission direction the transmitting unit is divided. In particular, it is appropriate to a Separation of the absolute angle determinations and the right / left discrimination in a microwave motion sensor provided based on "digital" beam forming.

In Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in zweckmäßiger Weise zunächst zwei mögliche Winkelwerte aus den digitalisierten Basisbandsignalen im Zeitbereich ermittelt. Eine Rechts-/Links-Unterscheidung wird anschließend oder gleichzeitig im Frequenzbereich durchgeführt. Insbesondere besteht der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass im Frequenzbereich keine genaue Winkelbestimmung mehr erfolgen muss, derart, dass eine "grobe" Fouriertransformation mit wenigen Abtastwerten ausreichend ist. Die Zahl der Abtastwerte beträgt vorteilhaft lediglich 2 bis 64.In accordance with the method according to the invention be in a convenient way first two possible Angle values from the digitized baseband signals in the time domain determined. A right / left distinction is subsequently or simultaneously performed in the frequency domain. In particular, there is the Advantage of the method according to the invention in that in the frequency domain no more accurate angle determination must be such that a "coarse" Fourier transform with few samples is sufficient. The number of samples is advantageously only 2 to 64.

Ferner ist es sehr vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße Verfahren einen geringen Speicherbedarf erfordert und kurze Zyklus-Dauern der Winkelberechnung ermöglicht. Derartige kurze Zyklus-Dauern werden durch die kurze Dauer der Abtastung und durch einen geringen Berechnungsaufwand erreicht. In zweckmäßiger Weise ist eine Winkelbestimmung damit insgesamt unempfindlicher gegenüber Störeinflüssen, weil das Ziel über mehrere Zyklen plausibilisiert werden kann, bevor die Alarmauslösung erfolgt.Further it is very advantageous that the inventive method a small Requires memory and short cycle durations of the angle calculation allows. Such short cycle durations are due to the short duration of the scan and achieved by a low calculation effort. Appropriately is an angle so that overall less sensitive to interference, because the goal over several cycles can be made plausible before the alarm is triggered.

Die erfindungsgemäße Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels einer elektromagnetischen Welle weist im Wesentlichen auf:

a) eine Sendeeinheit zum Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle in einer Hauptabstrahlrichtung auf ein Zielobjekt hin;
b) mindestens zwei Empfangseinheiten zum Empfangen der von dem Zielobjekt zurückgeworfenen elektromagnetischen Welle und zum Umsetzen der empfangenen elektromagnetischen Welle in mindestens ein Zwischenfrequenzsignal;
c) eine Wandlereinrichtung zur Umwandlung des mindestens einen Zwischenfrequenzsignals in mindestens ein erstes und ein zweites Erfassungssignal; und
d) eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung der ersten und zweiten Erfassungssignale derart, dass der Einfallswinkel der elektromagnetischen Welle in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit und damit eine Winkelposition des Zielobjekts in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit erhalten werden. Die Auswerteeinrichtung weist ferner eine Winkelbestimmungseinrichtung zur Bestimmung von möglichen Einfallswinkeln der elektromagnetischen Welle in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit mittels der ersten und zweiten Erfassungssignale und eine Selektionseinrichtung zur Auswahl eines korrekten der möglichen Einfallswinkel der elektromagnetischen Welle in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit mittels der ersten und zweiten Erfassungssignale auf.

The detection device according to the invention for detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave essentially comprises:

a) a transmitting unit for emitting an electromagnetic wave in a main emission direction a target object;
b) at least two receiving units for receiving the electromagnetic wave reflected by the target object and for converting the received electromagnetic wave into at least one intermediate frequency signal;
c) conversion means for converting the at least one intermediate frequency signal into at least a first and a second detection signal; and
d) an evaluation device for evaluating the first and second detection signals such that the angle of incidence of the electromagnetic wave with respect to the main emission direction of the transmission unit and thus an angular position of the target object with respect to the main emission direction of the transmission unit are obtained. The evaluation device further comprises an angle determination device for determining possible angles of incidence of the electromagnetic wave with respect to the main emission direction of the transmission unit by means of the first and second detection signals and a selection device for selecting a correct one of the possible angles of incidence of the electromagnetic wave with respect to the main emission direction of the transmission unit by means of the first and second detection signals.

Weiterhin weist das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen eines Einfallswinkels einer elektromagnetischen Welle im Wesentlichen die folgenden Schritte auf:

a) Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle, mittels einer Sendeeinheit, in einer Hauptabstrahlrichtung auf ein Zielobjekt hin;
b) Empfangen der von dem Zielobjekt zurückgeworfenen elektromagnetischen Welle mittels mindestens zwei Empfangseinheiten;
c) Umsetzen der empfangenen elektromagnetischen Welle in mindestens ein Zwischenfrequenzsignal mittels der mindestens zwei Empfangseinheiten;
d) Umwandeln des mindestens einen Zwischenfrequenzsignals in mindestens ein erstes und ein zweites Erfassungssignal mittels einer Wandlereinrichtung, und
e) Auswerten mittels einer Auswerteeinrichtung, der ersten und zweiten Erfassungssignale derart, dass der Einfallswinkel der elektromagnetischen Welle in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit und damit eine Winkelposition des Zielobjekts in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit erhalten werden, wobei das Auswerten mittels der Auswerteeinrichtung umfasst:
e1) Bestimmen von möglichen Einfallswinkeln der elektromagnetischen Welle in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit aus den ersten und zweiten Erfassungssignalen mittels einer Winkelbestimmungseinrichtung; und
e2) Auswählen eines korrekten der möglichen Einfallswinkel der elektromagnetischen Welle in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit aus den ersten und zweiten Erfassungssignalen mittels einer Selektionseinrichtung.

Furthermore, the method according to the invention for detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave essentially has the following steps:

a) emitting an electromagnetic wave, by means of a transmitting unit, in a main emission direction towards a target object;
b) receiving the electromagnetic wave reflected by the target object by means of at least two receiving units;
c) converting the received electromagnetic wave into at least one intermediate frequency signal by means of the at least two receiving units;
d) converting the at least one intermediate frequency signal into at least a first and a second detection signal by means of a converter device, and
e) evaluating by means of an evaluation, the first and second detection signals such that the angle of incidence of the electromagnetic wave with respect to the main emission of the transmitting unit and thus an angular position of the target object with respect to the main emission of the transmitting unit are obtained, wherein the evaluation by means of the evaluation comprises :
e1) determining possible angles of incidence of the electromagnetic wave with respect to the main emission direction of the transmission unit from the first and second detection signals by means of an angle determination device; and
e2) selecting a correct one of the possible angle of incidence of the electromagnetic wave with respect to the main emission direction of the transmission unit from the first and second detection signals by means of a selection device.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.In the dependent claims find advantageous developments and improvements of respective subject of the invention.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Winkelbestimmungseinrichtung eine Strahlformungseinrichtung zur Bildung von Summen- und Differenzsignalen als strahlgeformte Signale aus den ersten und zweiten Erfassungssignalen auf. Vorzugsweise werden die strahlgeformten Signale den nachfolgenden Verarbeitungseinrichtungen in der Winkelbestimmungseinrichtung zugeführt.According to one preferred embodiment of the present invention has the angle determination device a beam shaping device for forming sum and difference signals as beamformed signals from the first and second detection signals on. Preferably, the beamformed signals become the following ones Processing devices supplied in the angle determination device.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden die strahlgeformte Signale sowohl der Winkelbestimmungseinrichtung 300 als auch der Selektionseinrichtung 400 zugeführt. In zweckmäßiger Weise ist die Strahlformungseinrichtung in der Auswerteeinrichtung als getrennt identifizierbarer Block enthalten.According to yet another preferred embodiment of the present invention, the beam-shaped signals of both the angle determination device 300 as well as the selection device 400 fed. Conveniently, the beam shaping device is included in the evaluation as a separately identifiable block.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die Sendeeinheit zum Abstrahlen der elektromagnetischen Welle in der Hauptabstrahlrichtung und die mindestens zwei Empfangseinheiten zum Empfangen der von dem Zielobjekt zurückgeworfenen elektromagnetischen Welle und zum Umsetzen der empfangenen elektromagnetischen Welle in das mindestens eine Zwischenfrequenzsignal für einen Dauerstrich-Betrieb ausgelegt. Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, die Sendeeinheit und die mindestens zwei Empfangseinheiten für einen Pulsbetrieb bzw. einen Modulationsbetrieb auszulegen.According to one more Another preferred embodiment of the present invention the transmitting unit for radiating the electromagnetic wave in the main emission direction and the at least two receiving units for receiving the electromagnetic reflected from the target object Wave and for converting the received electromagnetic wave in the at least one intermediate frequency signal for a continuous wave operation designed. According to one more another preferred embodiment According to the present invention, it is advantageous to use the transmitting unit and the at least two receiving units for a pulsed operation or a Modulation mode interpreted.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels der elektromagnetischen Welle mindestens zwei Sendeeinheiten zum Abstrahlen von mindestens zwei elektromagnetischen Wellen in einer gemeinsamen Hauptabstrahlrichtung und eine Empfangseinheit zum Empfangen der von dem Zielobjekt zurückgeworfenen elektromagnetischen Wellen und zum Umsetzen der empfangenen elektromagnetischen Wellen in mindestens ein Zwischenfrequenzsignal auf.According to yet another preferred embodiment of the present invention, the detection device for detecting an angle of incidence of the electromagnetic wave at least two transmitting units for emitting at least two electromagnetic waves in a common Hauptab beam direction and a receiving unit for receiving the electromagnetic waves reflected by the target object and for converting the received electromagnetic waves into at least one intermediate frequency signal.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkel der elektromagnetischen Welle mindestens zwei Sendeeinheiten zum Abstrahlen von mindestens zwei elektromagnetischen Wellen in einer gemeinsamen Hauptabstrahlrichtung und mindestens zwei Empfangseinheiten zum Empfangen der von dem Zielobjekt zurückgeworfenen elektromagnetischen Wellen und zum Umsetzen der empfangenen elektromagnetischen Wellen in mindestens ein Zwischenfrequenzsignal auf.According to one more further preferred embodiment of the present invention has the detection device for detecting an angle of incidence of electromagnetic wave at least two transmitting units for emitting of at least two electromagnetic waves in a common Main emission direction and at least two receiving units for Receiving the electromagnetic reflected by the target object Waves and for converting the received electromagnetic waves in at least one intermediate frequency signal.

Ferner ist es vorteilhaft, dass eine Bestimmung möglicher Winkelpositionen des Zielobjekts in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit aus den ersten und zweiten Erfassungssignalen mittels der Winkelbestimmungseinrichtung im Zeitbereich durchgeführt wird.Further it is advantageous that a determination of possible angular positions of Target object with respect to the main emission direction of the transmitting unit from the first and second detection signals by the angle determination means performed in the time domain becomes.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird eine Auswahl einer korrekten der möglichen Winkelpositionen des Zielobjekts in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit aus den ersten und zweiten Erfassungssignalen mittels der Selektionseinrichtung im Frequenzbereich durchgeführt.According to one Another preferred embodiment of the present invention will a selection of a correct one of the possible angular positions of the Target object with respect to the main emission direction of the transmitting unit from the first and second detection signals by means of the selection means performed in the frequency domain.

Es ist vorteilhaft, einen Maximalwert eines Betrags des strahlgeformten Summensignals zur Festlegung der Hauptabstrahlrichtung heranzuziehen. Weiterhin kann ein Minimalwert eines Betrags des strahlgeformten Differenzsignals einer Differenz zwischen dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal zur Festlegung der Hauptabstrahlrichtung herangezogen werden.It is advantageous, a maximum value of an amount of beam-shaped Summation signal to determine the main emission direction to use. Furthermore, a minimum value of an amount of the jet-formed Difference signal of a difference between the first detection signal and the second detection signal for determining the main emission direction be used.

Weiterhin ist es möglich, einen Phasensprung des strahlgeformten Differenzsignals zur Festlegung der Hauptabstrahlrichtung heranzuziehen. In zweckmäßiger Weise beträgt der Phasensprung des strahlgeformten Differenzsignals 180°.Farther Is it possible, a phase shift of the beamformed difference signal for determination the main radiation direction to use. Appropriately is the phase jump of the beam-shaped differential signal 180 °.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird in der Selektionseinrichtung eine korrekte der möglichen Winkelpositionen des Zielobjekts in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit auf der Grundlage der strahlgeformten Signale ausgewählt, die aus den ersten und zweiten Erfassungssignalen ermittelt werden.According to one more Another preferred embodiment of the present invention will in the selection means a correct one of the possible angular positions of Target object with respect to the main emission direction of the transmitting unit selected on the basis of the beamformed signals, the be determined from the first and second detection signals.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.

In der Zeichnungen zeigen:In the drawings show:

1 eine Erfassungsvorrichtung für ein Zielobjekt mit einer Kombination aus Mikrowellensensor und Passiv-Infrarotsensor nach dem Stand der Technik; 1 a detection device for a target object with a combination of microwave sensor and passive infrared sensor according to the prior art;

2 Blockbild einer Schaltungsanordnung für eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels einer elektromagnetischen Welle mit analoger Signalauswertung zur Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung; 2 Block diagram of a circuit arrangement for a detection device for detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave with analog signal evaluation to illustrate the principles of the present invention;

3(a) eine Empfangssignalleistung als Funktion eines Richtungswinkels, wobei Summen- und Differenzsignale in einem Diagramm aufgetragen sind; 3 (a) a received signal power as a function of a direction angle, wherein sum and difference signals are plotted in a diagram;

3(b) eine Empfangssignalphase als Funktion eines Richtungswinkels für ein Summensignal und ein Differenzsignal gemäß 3(a); 3 (b) a received signal phase as a function of a direction angle for a sum signal and a difference signal according to 3 (a) ;

4(a) ein Blockbild einer Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels mit einer digitalen Strahlformung mit separaten Mischern für jeden Empfangszweig zur Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung; 4 (a) a block diagram of a detection device for detecting an angle of incidence with a digital beam forming with separate mixers for each receiving branch to explain the principles of the present invention;

4(b) die in 4(a) gezeigte Anordnung, wobei die separaten Mischer für jeden Empfangszweig durch einen Umschalter zwischen den Empfangsantennen ersetzt sind, zur Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung; 4 (b) in the 4 (a) shown arrangement, wherein the separate mixer for each reception branch are replaced by a switch between the receiving antennas, for explaining the principles of the above underlying invention;

5 ein Blockbild einer erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels einer elektromagnetischen Welle mit digitaler Verarbeitung und zwei Empfangszweigen mit IQ-Mischern; 5 a block diagram of a detection device according to the invention for detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave with digital processing and two reception branches with IQ mixers;

6 ein Gesamtblockbild der erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 6 an overall block diagram of the detection device according to the invention according to a preferred embodiment of the present invention; and

7 ein Gesamtblockbild gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 7 an overall block diagram according to another embodiment of the present invention.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.In the same reference numerals designate the same or functionally identical Components or steps.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

2 zeigt ein Prinzipblockbild zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung. Um eine Winkelauswertung eines empfangenen Mikrowellensignals durchführen zu können, werden üblicherweise mindestens zwei Antennenelemente eingesetzt. 2 zeigt zur Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung eine analoge Signalauswertung. Durch eine Aufteilungseinrichtung A wird ein Oszillatorsignal O einerseits Mischern M in den beiden Empfangssignalzweigen und andererseits einer Sendeantenne 108 zugeführt. Das von einem Zielobjekt (in der 2 nicht gezeigt) rückgeworfene Signal, d.h. eine elektromagnetische Welle fällt unter einem bestimmten Winkel auf die Empfangseinheiten 101a, 101b ein. 2 shows a block diagram illustrating the operation of the present invention. In order to be able to carry out an angular evaluation of a received microwave signal, usually at least two antenna elements are used. 2 shows an analog signal evaluation to illustrate the principles of the present invention. By a splitting device A, an oscillator signal O on the one hand mixers M in the two received signal branches and on the other hand, a transmitting antenna 108 fed. That of a target object (in the 2 not shown) reflected signal, ie an electromagnetic wave falls at a certain angle to the receiving units 101 . 101b one.

Die Empfangseinheiten 101a, 101b weisen jeweils Empfangsantennen 109a bzw. 109b auf. Die Empfangssignale E1 bzw. E2 werden einem Koppler zugeführt, der vorzugsweise als ein 180°-Koppler ausgeführt ist. Die Summen- S bzw. Differenzsignale D werden in den Mischern M mit dem Lokaloszillatorsignal O gemischt, um entsprechende Zwischenfrequenzsignale ZF zu ergeben, die in einer nicht gezeigten Weiterverarbeitungseinrichtung weiterverarbeitet werden. Bei der in 2 veranschaulichten analogen Strahlformung wird mit einer Gruppenantenne über ein strahlformendes Element eine Anzahl von Strahlkeulen ausgebildet. Das strahlformende Element ist beispielsweise als ein Koppler, eine Rotman-Linse, eine Butler-Matrix bzw. eine Blass-Matrix ausgeführt und weist mehrere mit den Strahlkeulen übereinstimmende Eingänge auf.The receiving units 101 . 101b each have receiving antennas 109a respectively. 109b on. The received signals E1 and E2 are fed to a coupler, which is preferably designed as a 180 ° coupler. The sum S or difference signals D are mixed in the mixers M with the local oscillator signal O to give corresponding intermediate frequency signals ZF, which are further processed in a further processing device, not shown. At the in 2 As illustrated by analog beamforming, a number of beam lobes are formed with a array antenna via a beam-shaping element. The beam-shaping element is embodied, for example, as a coupler, a Rotman lens, a Butler matrix or a pale matrix and has a plurality of inputs that match the beam lobes.

Die Strahlkeulen werden so ausgelegt, dass sie unterschiedliche azimutale Richtungen zeigen und dass eine Überlappung benachbarter Strahlkeulen auftritt. In dem Überlappungsbereich der Strahlkeulen lässt sich die azimutale Winkelposition eines Zielobjekts aus dem Amplituden- oder Leistungsverhältnis der Signale in benachbarten Strahlkeulen bestimmen. Ferner kann auch eine Auswertung der Phasen der Signale oder eine kombinierte Auswertung von Amplituden (oder Leistungen) und Phasen erfolgen.The Beam lobes are designed to be different azimuthal Show directions and that an overlap adjacent beam lobes occurs. In the overlapping area of the beam lobes let yourself the azimuthal angular position of a target object from the amplitude or performance ratio determine the signals in adjacent beam lobes. Furthermore, can also an evaluation of the phases of the signals or a combined Evaluation of amplitudes (or powers) and phases take place.

Dazu können die Signale beispielsweise mit ihren jeweiligen Beträgen und Phasen als komplexe Zahlen (Phasoren) dargestellt werden und einer komplexwertigen Funktionalanpassung der Beziehung des azimutalen Winkels zum Quotienten der komplexwertigen Empfangssignale zugeführt werden.To can the signals for example with their respective amounts and Phases are represented as complex numbers (phasors) and one complex valued functional adaptation of the relationship of the azimuthal Angles are supplied to the quotient of the complex-valued received signals.

Prinzipiell ist eine besonders einfache Winkelbestimmung mit Hilfe des Monopuls-Verfahrens möglich. Hierbei zwei Antennenelemente im Abstand von ungefähr einer halben Freiraumwellenlänge verwendet, über die zwei Strahlkeulen ausgebildet werden, indem die Signale der Antennenelemente einerseits gleichphasig (Summen-Strahlkeule) oder gegenphasig (Differenz-Strahlkeule) abgegriffen und summiert werden. Derartige Summen- bzw. Differenzsignale, die aus den Summen- bzw. Differenz-Strahlkeulen herrühren, können mit Hilfe der Koppeleinrichtung K erzeugt werden. Es ist ferner möglich, zwischen den Ausgangssignalen des Kopplers umzuschalten, um einen Mischer- und Basisbandpfad einzusparen. Dies hat allerdings den Nachteil, dass durch den Koppler und gegebenenfalls Umschalter zusätzliche Verluste im Empfangspfad auftreten würden, die deren Empfindlichkeit und Reichweite verringern.in principle a particularly simple angle determination by means of the monopulse method is possible. in this connection uses two antenna elements at a distance of approximately half the free space wavelength, over the two beam lobes are formed by the signals of the antenna elements on the one hand in-phase (sum beam lobe) or out-of-phase (difference beam lobe) tapped and summed up. Such sum or difference signals, which originate from the sum and difference beam lobes can, with Help the coupling device K are generated. It is also possible between toggle the output signals of the coupler to a mixer and baseband path save. However, this has the disadvantage that through the coupler and optionally switch additional losses in the receive path that would occur reduce their sensitivity and range.

Es sei darauf hingewiesen, dass in einer Erweiterung eines Hochfrequenz-Frontends einer Mikrowellen-basierten Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels einer elektromagnetischen Welle auch mehr als zwei Antennenelemente mit Frequenzumsetzung und Auswertung der Empfangssignale zur Ermittlung der azimutalen Winkelposition eines Zielobjekts eingesetzt werden können. Der Phasenunterschied Δϕ zwischen den Signalen der Antennenelemente, der sich aus dem verzögerten Einfall der elektromagnetischen Welle in Abhängigkeit von dem Azimutwinkel Θ ergibt, wird letztlich in jedem Fall für die Winkelauswertung verwendet.It it should be noted that in an extension of a high frequency frontend a microwave-based detection device for detection an angle of incidence of an electromagnetic wave more as two antenna elements with frequency conversion and evaluation of Receiving signals for determining the azimuthal angular position of a Target object can be used. The phase difference Δφ between the signals of the antenna elements resulting from the delayed incidence the electromagnetic wave as a function of the azimuth angle Θ, will ultimately be in any case for used the angle evaluation.

Die 3(a) und 3(b) zeigen eine Empfangssignalleistung 114 bzw. eine Empfangssignalphase 115 als Funktion eines Richtungswinkels (Azimutwinkels) 113. Das Summensignal 305a rührt jeweils von den Summen-Strahlkeulen her, während das Differenzsignal 305b von den Differenz-Strahlkeulen herrührt. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wurde die Strahlcharakteristik von zwei Patch-Elementen im Abstand einer halben Freiraumwellenlänge aus einem analytischen Modell erhalten, wobei die Elemente mit jeweils gleicher Amplitude und Phase (Summen-Strahlkeule) und mit der gleichen Amplitude, aber gegenphasig (Differenz-Strahlkeule) beaufschlagt wurden. Im Phasenverlauf der Differenz-Strahlkeule tritt im Nulldurchgang der Leistung (bei einem Winkel von 0° (Azimutwinkel gleich Null)) ein Phasensprung von 180° auf.The 3 (a) and 3 (b) show a received signal power 114 or a received signal phase 115 as a function of a direction angle (azimuth angle) 113 , The sum signal 305a in each case originates from the sum beam lobes, while the difference signal 305b originates from the difference beam lobes. In the in 3 In the exemplary embodiment shown, the beam characteristic of two patch elements spaced one half the free space wavelength was obtained from an analytical model, the elements each having the same amplitude and phase (sum beam lobe) and having the same amplitude but opposite phase (difference beam lobe) , In the phase curve of the differential beam lobe occurs at the zero crossing of the power (at an angle of 0 ° (azimuth angle equal to zero)) a phase jump of 180 °.

Der Winkel des Zielobjekts, von welchem die von der Sendeantenne 108 (siehe 2) abgestrahlte elektromagnetische Welle in Richtung der Empfangsantennen 109a, 109b (siehe 2) zurückgeworfen wird, ergibt sich aus dem Verhältnis der Signale in Summen- und Differenz-Strahlkeulen unter Beachtung der Phase der Differenz-Strahlkeule in Bezug auf die Phase der Summen-Strahlkeule.The angle of the target object, from which the from the transmitting antenna 108 (please refer 2 ) radiated electromagnetic wave in the direction of the receiving antennas 109a . 109b (please refer 2 ) is given by the ratio of the signals in the sum and difference beam lobes, taking into account the phase of the difference beam lobe with respect to the phase of the sum beam lobe.

Bei einer sogenannten "digitalen" Strahlformung werden die Signale, und hier insbesondere die Phasendifferenzen, von einzelnen Elementen oder Gruppen von Antennenelementen getrennt verarbeitet und ausgewertet, wie dies in 5 veranschaulicht ist. Im Gegensatz zu der in 2 gezeigten Anordnung sind hier die Mischvorgänge in den Empfangseinheiten 101a bzw. 101b völlig voneinander getrennt, derart, dass Zwischenfrequenzsignale getrennt voneinander erhältlich sind. Die in 5 gezeigte Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels einer elektromagnetischen Welle ist aus einer Sendeeinheit 102 und zwei Empfangseinheiten 101a, 101b aufgebaut. Die Sendeeinheit weist eine Sendeantenne 108 auf, auf welcher ein Sendesignal 106 ausgesendet wird. Das Sendesignal 106 wird aus einem Oszillator 103 erhalten, wobei das Oszillatorsignal über eine Aufteilungseinheit 110 einerseits der Sendeantenne 108 und andererseits den beiden Empfangseinheiten 101a, 101b zugeführt wird.In a so-called "digital" beamforming, the signals, and in particular the phase differences, are processed and evaluated separately from individual elements or groups of antenna elements, as described in US Pat 5 is illustrated. Unlike the in 2 arrangement shown here are the mixing operations in the receiving units 101 respectively. 101b completely separated, such that intermediate frequency signals are available separately. In the 5 A detection device for detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave shown is a transmitting unit 102 and two receiving units 101 . 101b built up. The transmitting unit has a transmitting antenna 108 on, on which a transmission signal 106 is sent out. The transmission signal 106 becomes from an oscillator 103 obtained, wherein the oscillator signal via a division unit 110 on the one hand, the transmitting antenna 108 and on the other hand the two receiving units 101 . 101b is supplied.

Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl dies in den Figuren nicht veranschaulicht ist, dass mehr als zwei Empfangseinheiten zum Empfang der elektromagnetischen Welle und zur Auswertung eines Einfallswinkels der elektromagnetischen Welle eingesetzt werden können. Ferner ist es möglich, dass die Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels der elektromagnetischen Welle mindestens zwei Sendeeinheiten 102 zum Abstrahlen von mindestens zwei elektromagnetischen Wellen in einer gemeinsamen Hauptabstrahlrichtung aufweist, wobei dann lediglich eine einzige Empfangseinheit 101a zum Empfangen der von dem Zielobjekt zurückgeworfenen elektromagnetischen Wellen und zum Umsetzen der empfangenen elektromagnetischen Wellen in mindestens ein Zwischenfrequenzsignal bereitgestellt ist. Die Sendeeinheiten werden wechselweise, z.B. über einen Umschalter mit der Aufteilungseinrichtung des Oszillatorsignals verbunden.It should be noted that, although not illustrated in the figures, more than two receiving units may be used to receive the electromagnetic wave and to evaluate an angle of incidence of the electromagnetic wave. Furthermore, it is possible that the detection device for detecting an angle of incidence of the electromagnetic wave at least two transmitting units 102 for emitting at least two electromagnetic waves in a common Hauptabstrahlrichtung, in which case only a single receiving unit 101 is provided for receiving the electromagnetic waves reflected by the target object and for converting the received electromagnetic waves into at least one intermediate frequency signal. The transmission units are alternately, for example, connected via a switch with the splitting device of the oscillator signal.

Ferner ist es möglich, dass die Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels der elektromagnetischen Welle mindestens zwei Sendeeinheiten 102 zum Abstrahlen von mindestens zwei elektromagnetischen Wellen in einer gemeinsamen Hauptabstrahlrichtung und mindestens zwei Empfangseinheiten zum Empfang der von dem Zielobjekt zurückgeworfenen elektromagnetischen Wellen und zum Umsetzen der empfangenen elektromagnetischen Wellen in mindestens ein Zwischenfrequenzsignal kombiniert aufweist.Furthermore, it is possible that the detection device for detecting an angle of incidence of the electromagnetic wave at least two transmitting units 102 for emitting at least two electromagnetic waves in a common main emission direction and at least two receiving units for receiving the electromagnetic waves reflected by the target object and for converting the received electromagnetic waves into at least one intermediate frequency signal combined.

4(a) zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit jeweils einer Sendeeinheit 102 und zwei Empfangseinheiten 101a, 101b. Ein Oszillatorsignal 104 wird der Aufteilungseinrichtung 110 zugeführt und dient weiter als ein Sendesignal 106, welches der Sendeantenne 108 zugeführt wird, und ein Lokaloszillatorsignal, welches Mischern 111a, 111b zugeführt wird. Die durch die Empfangsantennen 109a, 109b empfangenen Signale werden als Empfangssignale 107a bzw. 107b den Mischer 111a bzw. 111b zugeführt. Ein somit nach der Mischung aus den Mischern ausgegebenes Zwischenfrequenzsignal 112a, 112b wird dann einer untenstehend unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschriebenen Wandlereinrichtung zugeführt. 4 (a) shows a device according to the invention, each with a transmitting unit 102 and two receiving units 101 . 101b , An oscillator signal 104 becomes the splitting device 110 supplied and further serves as a transmission signal 106 , which is the transmitting antenna 108 is supplied, and a local oscillator signal, which mixers 111 . 111b is supplied. The through the receiving antennas 109a . 109b received signals are received signals 107a respectively. 107b the mixer 111 respectively. 111b fed. An intermediate frequency signal thus output from the mixers after mixing 112a . 112b is then one below with reference to the 6 and 7 fed described converter device.

4(b) zeigt eine Erfassungsvorrichtung, die in ihren wesentlichen Komponenten jener der 4(a) entspricht, mit der Ausnahme, dass die beiden Mischer 111a, 111b durch einen einzigen Mischer 111 ersetzt sind, der ein einziges Zwischenfrequenzsignal 112 ausgibt. Um die Empfangssignale 107a, 107b beider Empfangseinheiten 101a, 101b, die durch die jeweiligen Empfangsantennen 109a, 109b empfangen werden, weiterzuverarbeiten, ist ein Umschalter U bereitgestellt, der wechselweise Signale einer der beiden Empfangseinheiten 101a, 101b auf dem Mischer schaltet. 4 (b) shows a detection device, which in its essential components that of the 4 (a) matches, except that the two mixers 111 . 111b through a single mixer 111 are replaced, which is a single intermediate frequency signal 112 outputs. To the received signals 107a . 107b both receiving units 101 . 101b through the respective receiving antennas 109a . 109b be received, further processed, a switch U is provided which alternately signals one of the two receiving units 101 . 101b on the mixer switches.

5 zeigt detaillierter die in 4(a) dargestellte Anordnung, wobei in der in 5 gezeigten Anordnung jeweils IQ-Mischer 111a, 111b bzw. 111c, 111d dargestellt sind. Zur Ableitung von IQ-Signalen wird zur Erzeugung eines I-Signals das Oszillatorsignal 104 direkt mit dem jeweiligen Empfangssignal 107a, 107b in einem Mischer 111b bzw. 111d gemischt, während ein Q-Signal s_Q durch eine Mischung des in einer Verzögerungseinheit 105a bzw. 105b phasenverschobenen Oszillatorsignals 104 mit dem Empfangssignal 107a, 107b erhalten wird. Als Ausgangssignale der ersten und zweiten Empfangseinheiten 101a bzw. 101b sind somit zur Auswertung in einer Wandlereinrichtung 200 (untenstehend unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben) die Ausgangssignale s_I1, s_Q1 bzw. s_I2, s_Q2 zur Verfügung. 5 shows in more detail the in 4 (a) illustrated arrangement, wherein in the in 5 shown arrangement each IQ mixer 111 . 111b respectively. 111c . 111d are shown. To derive IQ signals, the oscillator signal is generated to produce an I signal 104 directly with the respective received signal 107a . 107b in a mixer 111b respectively. 111d while a Q signal s _{Q is} replaced by a mixture of delay unit 105a respectively. 105b phase-shifted oscillator signal 104 with the received signal 107a . 107b is obtained. As output signals of the first and second receiving units 101 respectively. 101b are thus for evaluation in a converter device 200 (below with reference to 6 and 7 described) the output _signals s _I1 , s _Q1 and s _I2 , s _Q2 available.

Im Folgenden wird nun beschrieben, wie die in 5 erläuterte Sendeempfangseinrichtung 100 mit den übrigen Blöcken der erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels einer elektromagnetischen Welle, d.h. mit einer Wandlereinrichtung 200, einer Winkelbestimmungseinrichtung 300, einer Auswerteeinrichtung 500 und einer Strahlformungseinrichtung 600 (siehe untenstehend 6 und 7) zusammenwirken.The following will now describe how the in 5 explained transceiver device 100 with the remaining blocks of the detection device according to the invention for detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave, ie with a transducer device 200 , an angle determination device 300 , an evaluation device 500 and a beam shaping device 600 (see below 6 and 7 ) interact.

Der Vorteil der sogenannten "digitalen" Strahlformung besteht darin, dass sie eine geringere Bauform benötigt. Ferner ist die digitale Strahlformung in der Auswertung wesentlich flexibler und leistungsfähiger, insbesondere sind prinzipiell die Möglichkeiten einer Auflösung von Mehrzielszenarien, d.h. mehrere Ziele in einer Entfernungszelle, mit hochauflösenden Verfahren vorhanden, wenn eine entsprechende höhere Anzahl von Antennenelementen bzw. Empfangsvorrichtungen verwendet wird. Die Unterscheidbarkeit von Zielobjekten in Mehrzielszenarien ist bei einer rein analogen Strahlformung auf die Breite der Strahlkeulen beschränkt, d.h. Ziele, die im Winkel näher beieinander liegen als die Breite einer Strahlkeule, können prinzipiell bei der analogen Strahlformung in unzweckmäßiger Weise nicht voneinander getrennt werden.Of the Advantage of the so-called "digital" beam forming exists in that it requires a smaller design. Furthermore, the digital Beamforming in the evaluation much more flexible and powerful, in particular are in principle the possibilities a resolution of multi-objective scenarios, i. multiple targets in a range cell, with high-resolution Method exists when a corresponding higher number of antenna elements or receiving devices is used. Distinctness Target objects in multi-objective scenarios is in a purely analogue Beamforming limited to the width of the beam lobes, i. Aims, the closer to the angle lie together as the width of a beam lobe, can in principle in the analogous beam forming inconveniently not from each other be separated.

Zur Vermeidung von Mehrdeutigkeiten muss der Abstand der Antennenelemente in der Größenordnung einer halben Freiraumwellenlänge liegen (vergleichbar mit dem Auftreten höherer Beugungsordnungen in Gruppenantennen oder bei optischen Gittern).to Avoiding ambiguities must be the distance of the antenna elements in the order of magnitude a half free space wavelength lie (comparable to the occurrence of higher diffraction orders in Group antennas or with optical grids).

Wenn eine Phasenauswertung der Empfangssignale zur Winkelbestimmung eingesetzt wird, was insbesondere bei der digitalen Strahlformung der Fall ist, dann muss ein IQ-Mischer verwendet werden, um eine Phasenreferenz des Mischsignals bezüglich des Lokaloszillators zu erhalten und damit das Vorzeichen einer erfassten Doppelfrequenz korrekt zu bestimmen. Mit dem oben beschriebenen Einseitenband-Spektrum erhält man eine Phasendifferenz zweier Dopplerfrequenz-Linien gemäß der folgenden Beziehung (1): Δφ = φ1 – φ2 für die Linien δ(Δf)ejφ (1)wobei e^jφ einen Phasenfaktor bezeichnet. Die Phase φ setzt sich aus Anteilen zusammen, die von der Entfernung und der azimutalen Winkellage abhängen. Aus einer Phasendifferenz gemäß obiger Beziehung (1) der Signale zweier benachbarter Empfangsantennen kann die Winkellage Θ bestimmt werden gemäß der folgenden Beziehung:

If a phase evaluation of the received signals is used for angle determination, which is the case in particular with digital beamforming, then an IQ mixer must be used in order to obtain a phase reference of the mixed signal with respect to the local oscillator and thus correctly determine the sign of a detected double frequency. With the single sideband spectrum described above, one obtains a phase difference of two Doppler frequency lines according to the following relationship (1): Δφ = φ 1 - φ 2 for the lines δ (Δf) e jφ (1) where e ^{jφ denotes} a phase factor. The phase φ is composed of parts which depend on the distance and the azimuthal angular position. From a phase difference according to the above relationship (1) of the signals of two adjacent receiving antennas, the angular position Θ can be determined according to the following relationship:

Mit a = Abstand der Phasenzentren der beiden Empfangsantennen.With a = distance of the phase centers of the two receiving antennas.

Wenn eine Umschaltung zwischen den einzelnen Empfangsantennen 109a, 109b, ... eingesetzt wird, dann muss die Umschaltung zwischen den Antennenelementen so schnell erfolgen, dass sich der Entfernungsanteil der Phase nur in vernachlässigbarer Weise ändert.When switching between the individual receiving antennas 109a . 109b , ..., then the switching between the antenna elements must be done so fast that the distance proportion of the phase changes only negligibly.

Es sei darauf hingewiesen, dass der in 5 gezeigte Oszillator 103 (Hochfrequenzoszillator) im einfachsten Fall als eine Dauerstrich-Quelle (CW, Continuous Wave) ausgelegt ist. Ferner kann der Hochfrequenzoszillator 103 aufgetaktet betrieben werden, um einen Energieverbrauch zu verringern. Weiterhin ist es möglich, das erfindungsgemäße Prinzip auch auf modulierte (insbesondere Puls- oder Puls-Doppler-Radar oder FSK-modulierte) Erfassungssysteme anzuwenden.It should be noted that the in 5 shown oscillator 103 (High-frequency oscillator) is designed in the simplest case as a continuous wave (CW) source. Furthermore, the high-frequency oscillator 103 be operated clocked to reduce energy consumption. Furthermore, it is possible to apply the inventive principle also to modulated (in particular pulse or pulse Doppler radar or FSK-modulated) detection systems.

Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 wird nun das Erfassungsprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Ein von dem Oszillator 103 erzeugtes Oszillatorsignal 104 wird in ein Sende- und Lokaloszillatorsignal 106 bzw. 104 aufgeteilt. Die Empfangssignale werden mit dem Lokaloszillatorsignal 104 in IQ-Mischern 111a-111d gemischt.With reference to the 5 and 6 Now, the detection principle of the device according to the invention will be described. One from the oscillator 103 generated oscillator signal 104 becomes a transmit and local oscillator signal 106 respectively. 104 divided up. The received signals are sent with the local oscillator signal 104 in IQ mixers 111 - 111d mixed.

Die IQ-Mischer können beispielsweise durch eine Phasenverzögerung von 90° in der Zuführung des Lokaloszillatorsignals 104, d.h. durch Verzögerungseinheiten 105a, 101b verwirklicht werden. Ferner ist es möglich, die Verwendung einer 90°-Hybrideinrichtung vorzusehen. Die Phasenverzögerung kann ferner, obwohl dies in 5 nicht veranschaulicht ist, in den Empfangspfad (in 5 oberhalb der Mischer 111a-111d) eingefügt werden. Die Mischer 111a-111d selbst werden in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Gegentaktmischer unter Verwendung von beispielsweise 90°- oder 180°-Koppeleinrichtungen ausgeführt.The IQ mixers can be implemented, for example, by a phase delay of 90 ° in the supply of the local oscillator signal 104 ie by delay units 105a . 101b be realized. Furthermore, it is possible to provide for the use of a 90 ° hybrid device. The phase delay can further, whether probably this in 5 is not illustrated, in the reception path (in 5 above the mixer 111 - 111d ). The mixers 111 - 111d themselves, in a preferred embodiment of the present invention, are designed as push-pull mixers using, for example, 90 ° or 180 ° couplers.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist ein Ein-Dioden-Mischer, da hier eine Kostenersparnis gegenüber den oben genannten Mischeinrichtungen erzielt wird. Wenn sich ein sich bewegendes Zielobjekt im Erfassungsbereich der Sendeempfangseinrichtung befindet, treten an den Mischerausgängen Signalkomponenten bei einer oder mehreren Dopplerfrequenzen auf. Die Signalanteile im Bereich der Oszillatorfrequenz des von dem Oszillator 103 erzeugten Oszillatorsignals 104 und die in den Mischern 111a-111d entstehenden höheren Mischprodukte und Oberwellen werden durch eine geeignete HF-Entkopplung und Filterung an den Mischausgängen unterdrückt (siehe untenstehend 6).A particularly advantageous embodiment is a single-diode mixer, since a cost savings compared to the above-mentioned mixing devices is achieved. When a moving target is within the detection range of the transceiver, signal components at one or more Doppler frequencies occur at the mixer outputs. The signal components in the range of the oscillator frequency of the oscillator 103 generated oscillator signal 104 and in the mixers 111 - 111d resulting higher mixing products and harmonics are suppressed by suitable RF decoupling and filtering at the mixing outputs (see below 6 ).

Die erhaltenen Basisbandsignale s_I1, s_Q1, s_I2, s_Q2, werden in Filtereinheiten 202a-202d, die als Tiefpassfilter ausgebildet sind, tiefpassgefiltert, nachdem die entsprechenden Signale in jeweiligen (optionalen) Verstärkern 201a-201d verstärkt worden sind (6).The obtained baseband signals s _I1 , s _Q1 , s _I2 , s _Q2 are converted into filter units 202a - 202d , which are designed as low-pass filters, low-pass filtered, after the corresponding signals in respective (optional) amplifiers 201 - 201d have been strengthened ( 6 ).

Anschließend erfolgt in den Wandlereinheiten 203a-203d (A/D) eine Umsetzung des Analogsignals in digitale Signale entsprechend einer Abtastrate 204, die den jeweiligen Wandlereinheiten 203a-203d zugeführt wird. Die Signalpfade der Signale s_Q1 und s_Q2 weisen jeweils eine Anpasseinheit 205a bzw. 205b auf. Anschließend, d.h. nach einer derartigen Multiplikation mit (–j) in den Anpasseinheiten 205a, 205b werden die aus den Wandlereinheiten 203a-203d ausgegebenen Signale in jeweiligen Kombinationseinheiten 206a, 206b kombiniert bzw. aufsummiert. Hierbei werden die den Signalen s_I1 und s_Q1 entsprechenden Signale in der Kombinationseinheit 206a kombiniert, während die den Signalen s_I2 und s_Q2 entsprechenden Signale in der Kombinationseinheit 206b kombiniert werden.Subsequently, in the converter units 203a - 203d (A / D) a conversion of the analog signal into digital signals corresponding to a sampling rate 204 corresponding to the respective converter units 203a - 203d is supplied. The signal paths of the signals s _Q1 and s _Q2 each have a matching unit 205a respectively. 205b on. Subsequently, ie after such a multiplication by (-j) in the fitting units 205a . 205b become the ones from the converter units 203a - 203d output signals in respective combination units 206a . 206b combined or added up. Here, the signals s _I1 and s _Q1 corresponding signals in the combination unit 206a combined during the signals s _I2 and s _Q2 corresponding signals in the combination unit 206b be combined.

Die Kombinationseinheiten 206a bzw. 206b geben als Folge des Kombinationsprozesses jeweils erste bzw. zweite Erfassungssignale 207a bzw. 207b zur Weiterverarbeitung aus.The combination units 206a respectively. 206b respectively give first and second detection signals as a result of the combination process 207a respectively. 207b for further processing.

Die ersten und zweiten Erfassungssignale 207a, 207b werden einer Auswerteeinrichtung 500 zugeführt.The first and second detection signals 207a . 207b become an evaluation device 500 fed.

Durch die Tiefpassfilterung der Basisbandsignale wird ein Auftreten von Artefakten bzw. "Aliasing" vermieden. Ferner werden gegebenenfalls Signalfrequenzen von typischen Störfällen unterdrückt. Die Abtastrate 204 ist als eine konstante Zeitperiode Δt bereitgestellt und bestimmt sich durch die höchste vorkommende Dopplerfrequenz und die Charakteristik des Basisbandfilters (Anti-Aliasingfilters). Die Abtastrate Δt liegt typischerweise in einem Bereich von 1 bis 2,5 Millisekunden (ms), was einer Abtastfrequenz von 400 bis 1000 Hz entspricht. Hieraus ergibt sich die Auflösung des Spektrums zu: Δf = 1/(N·Δt) (2a) The low-pass filtering of the baseband signals avoids the occurrence of artifacts or "aliasing". Furthermore, if necessary signal frequencies of typical accidents are suppressed. The sampling rate 204 is provided as a constant time period Δt and is determined by the highest occurring Doppler frequency and the characteristic of the baseband filter (anti-aliasing filter). The sampling rate Δt is typically in a range of 1 to 2.5 milliseconds (ms), which corresponds to a sampling frequency of 400 to 1000 Hz. This results in the resolution of the spectrum to: Δf = 1 / (N · Δt) (2a)

Die Dauer einer Abtastung ergibt sich aus der geforderten Frequenzauflösung, wobei folgende Tabelle typische Auflösungen in dem Bereich von 1 bis 3 Hz aufzeigt:

The duration of a scan results from the required frequency resolution, the following table showing typical resolutions in the range of 1 to 3 Hz:

Um einen Entfernungsbereich von typischerweise 0,5 bis 25 m abdecken zu können, müssen die Daten einem Dynamikbereich in der Amplitude von (25/0,5)² ≈ 2500 umfassen. Die somit abgetasteten digitalisierten I- und Q-Signale entsprechen komplexen Zeitsignalen an den entsprechenden Abtastzeitpunkten T_i gemäß der folgenden Gleichung (3): s1(ti) = SI1(ti) – j·SQ1(ti) s2(ti) = SI2(ti) = j·SQ2(ti) (3) In order to cover a distance range of typically 0.5 to 25 m, the data must include a dynamic range in the amplitude of (25 / 0.5) ² ≈ 2500. The digitized I and Q signals thus sampled correspond to complex time signals at the corresponding sampling times T _i according to the following equation (3): s 1 (t i ) = S I1 (t i ) - j · S Q1 (t i ) s 2 (t i ) = S I2 (t i ) = j · S Q2 (t i ) (3)

Das Vorzeichen der Quadraturkomponente ergibt sich aus der Phasenlage der I- und Q-Signale. Sie ändert sich, wenn beispielsweise Q voreilend vor I definiert ist. Derartige komplexe Zeitsignale enthalten die vollständige Phasen-Frequenzinformation, also insbesondere die Information, ob die Dopplerfrequenz positiv oder negativ ist, d.h. ob sich das Zielobjekt auf den Sensor zu oder von diesem weg bewegt.The sign of the quadrature component results from the phase position of the I and Q signals. she changes if, for example, Q is defined before I. Such complex time signals contain the complete phase frequency information, ie in particular the information as to whether the Doppler frequency is positive or negative, ie whether the target object is moving towards or away from the sensor.

Die beiden von den mindestens zwei Empfangseinheiten 101a-101b herrührenden (mindestens zwei) Erfassungssignale, d.h. das erste Erfassungssignal 207a und das zweite Erfassungssignal 207b werden in einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung direkt einer Selektionseinrichtung 400, die in der Auswerteeinrichtung 500 angeordnet ist, zugeführt. Die Selektionseinrichtung wird detaillierte untenstehend beschrieben werden.The two of the at least two receiving units 101 - 101b resulting (at least two) detection signals, ie the first detection signal 207a and the second detection signal 207b become in a first embodiment of the present invention directly a selection device 400 in the evaluation facility 500 is arranged, supplied. The selection means will be described in detail below.

Ferner werden die ersten und zweiten Erfassungssignale 207a, 207b einer in der Auswerteeinrichtung 500 angeordneten Winkelbestimmungseinrichtung 300 zugeführt. Die Winkelbestimmungseinrichtung 300 weist in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Strahlformungseinrichtung 600 auf, welche es ermöglicht, aus den ersten und zweiten Erfassungssignalen 207a, 207b Summen- und Differenzsignale 305a bzw. 305b zu bilden, die unter Bezugnahme auf 3 erläutert worden sind. Aus derartigen Summen- und Differenzsignalen 305a, 305b ergibt sich nur die Möglichkeit einer Erfassung eines Einfallswinkels einer elektromagnetischen Welle. Mit den digitalisierten komplexen Zeitsignalen wird in vorteilhafter Weise eine Strahlformung auf digitaler Ebene im Zeitbereich durchgeführt. Eine besonders einfache Realisierung wird dadurch erhalten, dass zwei Empfangseinheiten 101a, 101b vorgesehen sind, so dass eine Summen- und Differenzbildung der beiden unter Bezugnahme auf obige Gleichung (3) abgeleiteten Signale durchführbar ist.Further, the first and second detection signals become 207a . 207b one in the evaluation device 500 arranged angle determination device 300 fed. The angle determination device 300 In the first preferred embodiment of the present invention, a beam-shaping device is provided 600 which makes it possible, from the first and second detection signals 207a . 207b Sum and difference signals 305a respectively. 305b to form with reference to 3 have been explained. From such sum and difference signals 305a . 305b there is only the possibility of detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave. With the digitized complex time signals, beamforming at the digital level in the time domain is advantageously carried out. A particularly simple realization is obtained by having two receiving units 101 . 101b are provided so that a sum and difference of the two with reference to the above equation (3) derived signals is feasible.

Es sei hier darauf hingewiesen, dass, obwohl dies in der vorliegenden Beschreibung nicht erläutert ist, mehr als zwei Empfangseinheiten 101a, 101b vorgesehen werden können, derart, dass dann mehr als zwei Erfassungssignale 207a, 207b in der Auswerteeinrichtung 500 verarbeitet werden können. Die aus der obigen Gleichung entstehenden Summen- und Differenzsignale 305a bzw. 305b berechnen sich wie in untenstehender Gleichung (4) aufgezeigt: SSUM(ti) = s1(ti) + s2(ti) SDIFF(ti) = s1(ti) – s2(ti) (4) It should be noted here that although this is not explained in the present description, more than two receiving units 101 . 101b can be provided, such that then more than two detection signals 207a . 207b in the evaluation device 500 can be processed. The sum and difference signals resulting from the above equation 305a respectively. 305b are calculated as shown in equation (4) below: S SUM (t i ) = s 1 (t i ) + s 2 (t i ) P DIFF (t i ) = s 1 (t i ) - s 2 (t i ) (4)

Aus den komplexen, durch die obige Gleichung (4) erhaltenen Zeitsignalen der Strahlkeulen wird nun eine Betragsbildung bzw. eine Spitzenwertdetektion oder eine andere Form einer Gleichrichtung durchgeführt, wobei ferner ein zeitlicher Mittelwert gebildet wird. Eine effiziente Methode der Mittelwertbildung ist die gleitende Mittelung gemäß untenstehender Gleichung (5). mSUM(ti) = a·mSUM(ti-1) + b·|SSUM(ti)| mDIFF(ti) = a·mDIFF(ti-1) + b·|SDIFF(ti)| (5) a + b = 1 From the complex timing signals of the beam lobes obtained by the above equation (4), a magnitude detection or a peak detection or other form of rectification is now performed, and further, a time average is formed. An efficient method of averaging is the sliding averaging according to equation (5) below. m SUM (t i ) = a · m SUM (t i-1 ) + b · | S SUM (t i ) | m DIFF (t i ) = a · m DIFF (t i-1 ) + b · | S DIFF (t i ) | (5) a + b = 1

Eine derartige, gemäß obiger Gleichung (5) durchgeführte Mittelung erfordert nur einen äußerst geringen Speicherbedarf.A such, according to the above Equation (5) performed Averaging requires only a very small amount Memory requirements.

Aus den Mittelwerten m_SUM und m_DIFF können nun zwei Winkelwerte berechnet werden. Die Betragsbildung und Mittelung gemäß der obigen Gleichung (5) wird in der Winkelbestimmungseinrichtung 300 der Auswerteeinrichtung 500 mittels jeweiliger Betragsbildungseinheiten 302a, 302b und jeweiliger Mittelungseinheiten 303a, 303b durchgeführt. Das erhaltene Summensignal 305a und das erhaltene Differenzsignal 305b werden dann einer Berechnungseinheit 304 zugeführt, aus welcher direkt der Winkel Θ, der einem Einfallswinkel der von dem Zielobjekt zurückgeworfenen elektromagnetischen Welle (Azimutwinkel) entspricht, erhältlich ist.From the mean values m _SUM and m _DIFF , two angle values can now be calculated. The magnitude formation and averaging according to the above equation (5) is performed in the angle determination means 300 the evaluation device 500 by means of respective amount formation units 302a . 302b and respective averaging units 303a . 303b carried out. The obtained sum signal 305a and the difference signal obtained 305b then become a calculation unit 304 is supplied, from which directly the angle Θ, which corresponds to an angle of incidence of the reflected from the target object electromagnetic wave (azimuth angle) is available.

Zur Berechnung des Azimutwinkels wird nun das Verhältnis m_SUM/m_DIFF gebildet und es wird ferner eine Interpolation der gemessenen Kennlinien, d.h. des Winkelverlaufs über dem Verhältnis m_SUM/m_DIFF ausgeführt. Alternativ können auch die Verhältnisse m_SUM/m_DIFF mit zugehörigen Winkelwerten in einer Tabelle abgelegt werden, wobei Zwischenwerte interpoliert werden. Eine Bestimmung des Winkelbetrags des Azimutwinkels ist damit möglich, nicht jedoch die Aussage, auf welcher Seite der Winkel liegt (vergl. 3(a)), d.h. es ist keine Aussage möglich, ob der Winkel "rechts oder links" von 0° liegt.In order to calculate the azimuth angle, the ratio m _SUM / m _DIFF is now formed and an interpolation of the measured characteristic curves, ie of the angular profile over the ratio m _SUM / m _{DIFF, is also} carried out. Alternatively, the relationships m _SUM / m _DIFF with associated angle values can also be stored in a table, whereby intermediate values are interpolated. A determination of the angle of the azimuth angle is thus possible, but not the statement on which side of the angle is (see. 3 (a) ), ie it is not possible to say whether the angle "right or left" is 0 °.

Durch den Aufbau der Antennen, Fertigungstoleranzen, Phasen- und Amplitudendifferenzen zwischen den Signalwegen usw. kann eine Asymmetrie des Verhältnisses m_SUM/m_DIFF in Abhängigkeit vom Azimutwinkel des Zielobjekts entstehen. Dann liefert die Winkelbestimmungseinrichtung 300 für ein Verhältnis m_SUM/m_DIFF jeweils zwei mögliche Azimutwinkel mit jeweils unterschiedlichen Beträgen, die rechts und links einer Hauptabstrahlrichtung liegen. Die Hauptabstrahlrichtung liegt nicht notwendigerweise bei 0°, ist aber z.B. aus Kalibrationsmessungen bekannt.Due to the structure of the antennas, manufacturing tolerances, phase and amplitude differences between the signal paths, etc., an asymmetry of the ratio m _SUM / m _DIFF as a function of the azimuth angle of the target object. Then the angle determination device supplies 300 for a ratio m _SUM / m _{DIFF in} each case two possible azimuth angles, each with different amounts, which lie to the right and left of a main emission direction. The main radiation direction is not necessarily 0 °, but is known eg from calibration measurements.

Eine Identifikation "rechts" oder "links" kann durch die Winkelbestimmungseinrichtung 300 nicht bereitgestellt werden. Um eine derartige Unterscheidung bereitzustellen, weist die Auswerteeinrichtung 500 ferner eine Selektionseinrichtung 400 auf, welche im Frequenzbereich arbeitet.An identification "right" or "left" can by the angle determination device 300 not be provided. In order to provide such a distinction, the evaluation device 500 Further, a selection device 400 on, which works in the frequency domain.

Der Vorteil der in der Winkelbestimmungseinrichtung 300 durchgeführten gleitenden zeitlichen Mittelung besteht hingegen einerseits in einem geringen Speicherbedarf und andererseits in einer flexiblen Einstellungsmöglichkeit für den Mittelungszeitpunkt. Beispielsweise kann die Mittelungszeit größer als typische Abtastzeiträume für eine Fouriertransformation, die untenstehend unter Bezugnahme auf die Beschreibung der Selektionseinrichtung 400 erläutert werden wird, gewählt werden. Somit kann über kurzzeitige Störungen und schnellere Effekte hinweg gemittelt werden, so dass eine insgesamt störunempfindliche Bestimmung des Azimutwinkels ermöglicht wird. Ferner ist es zweckmäßig, dass das Ausgangssignal der gleitenden Mittelung (Θ) kontinuierlich bereitgestellt wird, im Gegensatz zu beispielsweise Fourier-transformierten Daten, die stets am Ende eines Abtastzeitraums zur Verfügung stehen.The advantage of in the angle determination device 300 On the one hand, sliding temporal averaging, which is carried out on the one hand, has a low memory requirement and, on the other hand, a flexible setting option for the time of averaging. For example, the averaging time may be greater than typical Fourier transform sampling periods described below with reference to the description of the selection means 400 will be explained. Thus, over short-term disturbances and faster effects can be averaged, so that a total interference-insensitive determination of the azimuth angle is made possible. Furthermore, it is expedient that the output of the moving averaging (Θ) is continuously provided, in contrast to, for example, Fourier-transformed data, which are always available at the end of a sampling period.

Damit wird eine hohe Flexibilität bei der Weiterverarbeitung der Signale und der daraus ermittelten Azimutwinkel ermöglicht. Eine Fouriertransformation über gleitende, sich jeweils überlappende Abtastfenster weist den wesentlichen Nachteil auf dass der Speicherbedarf und die Rechenzeit vergrößert sind.In order to becomes a high flexibility in the further processing of the signals and the determined therefrom Azimuth angle allows. A Fourier transformation over sliding, each overlapping Sampling window has the significant disadvantage that the memory requirements and the computing time are increased.

Wenn mehr als zwei Strahlkeulen bzw. mehr als zwei Empfangseinheiten 101a, 101b eingesetzt werden, muss zunächst die Strahlkeule mit dem größten Signal-Mittelwert bestimmt werden, wobei dann die benachbarte Strahlkeule mit dem nächstkleineren Signal-Mittelwert erfasst wird. Zwischen diesen beiden wird dann in analoger Weise eine Winkelbestimmung durchgeführt. Auch hierbei treten wieder Mehrdeutigkeiten auf, d.h. es gibt beispielsweise zwei Winkelwerte, an denen die Signalamplituden in beiden Strahlkeulen gleich sind. Die Identifikation eines korrekten Winkels erfolgt in analoger Weise zu einer Rechts-Links-Unterscheidung bei Summen-/Differenzstrahlkeulen an Hand der Phasendifferenz, wie untenstehend beschrieben werden wird.If more than two beam lobes or more than two receiving units 101 . 101b are used, the beam lobe must first be determined with the largest signal average, in which case the adjacent beam lobe is detected with the next smallest signal average. An angle determination is then carried out in an analogous manner between these two. Again, ambiguities occur again, ie there are for example two angle values at which the signal amplitudes in both beam lobes are the same. The identification of a correct angle is analogous to a right-left distinction in sum / difference beam lobes on the basis of the phase difference, as will be described below.

Die Selektionseinrichtung 400, die in der Auswerteeinrichtung 500 enthalten ist, weist für jeden Signalpunkt, d.h. den Signalpfad für ein Signal, das von der Empfangseinheit 101a herrührt, und den Signalpfad für ein Signal, das von der Empfangseinheit 101b herrührt, d.h. die ersten und zweiten Erfassungssignale 207a bzw. 207b jeweils hintereinandergeschaltete Fensterungseinheiten 401a bzw. 401b und Transformationseinheiten 402a bzw. 402b auf. Eine Rechts-Links-Bestimmung R/L wird dann, wie untenstehend beschrieben werden wird, in einer Unterscheidungseinheit 403 ausgeführt, welcher die entsprechenden Transformationseinheiten 402a bzw. 402 zu ausgegebenen, in den Frequenzbereich transformierten Signalen zugeführt werden.The selection device 400 in the evaluation facility 500 is included, for each signal point, ie the signal path for a signal from the receiving unit 101 and the signal path for a signal coming from the receiving unit 101b that is, the first and second detection signals 207a respectively. 207b each successively fenestration units 401 respectively. 401b and transformation units 402a respectively. 402b on. A right-left determination R / L will then be in a discriminating unit as will be described below 403 executed, which the corresponding transformation units 402a respectively. 402 supplied to output, transformed in the frequency domain signals.

Reale Objekte erzeugen nicht nur eine schmale Dopplerfrequenz-Linie, sondern ein breites Spektrum von Dopplerfrequenz-Komponenten (hervorgerufen beispielsweise durch Personen, die unterschiedliche Bewegungs-Geschwindigkeiten von Rumpf Armen und Beinen beim Laufen aufweisen). Diese unterschiedlichen Geschwindigkeiten finden sich im "Einseitenband"-Dopplerspektrum wieder. Die signifikanten Frequenzlinien werden beispielsweise durch eine Maximum-Suche oberhalb einer Schwelle identifiziert. Für sämtliche Frequenzlinien wird eine Winkelbestimmung gemäß der oben erwähnten Beziehung (2) durchgeführt. Wenn mehrere Objekte mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an unterschiedlichen Winkelpositionen vorkommen, ist es möglich, für sämtliche Frequenzkomponenten im Dopplerspektrum die Winkelbestimmung durchzuführen.Reale Objects not only create a narrow Doppler frequency line, but also a wide range of Doppler frequency components (caused for example, by people who have different movement speeds from the trunk arms and legs while running). These different speeds can be found in the "single sideband" doppler spectrum again. The significant frequency lines are, for example, by identified a maximum search above a threshold. For all Frequency lines become an angle determination according to the above-mentioned relationship (2). When multiple objects at different speeds different angular positions occur, it is possible for all Frequency components in the Doppler spectrum to perform the angle determination.

Ferner ist es notwendig sicherzustellen, dass in einer Linie (in einem Frequenz-„Bin") der Dopplerspektren der Basisbandsignale auch nur die Einflüsse einer Objektbewegung enthalten sind, um die Winkelbestimmung nicht zu verfälschen. Insbesondere ist die Winkelbestimmung über die Phasendifferenz nach der obigen Beziehung (2) störungsempfindlich. Eine laufende Person kann beispielsweise gleichzeitig positive und negative Dopplerfrequenzen erzeugen, wenn beispielsweise der Körper einer Person sich auf den Mikrowellensensor zubewegt, während ein Arm zurückschwenkt. Daher muss die Auflösung Δf der Fouriertransformation ausreichend gut sein.Further it is necessary to ensure that in a line (in one Frequency "bin") of the Doppler spectra the baseband signals also contain only the influences of an object movement are not to distort the angle determination. In particular, the Angle determination over the phase difference according to the above relationship (2) is susceptible to interference. For example, an ongoing person can have both positive and negative Doppler frequencies produce when, for example, the body of a Person moves towards the microwave sensor while a Swing arm back. Therefore, the resolution Δf of the Fourier transform must be be good enough.

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem nun durch die oben erwähnte Unterteilung der Auswerteeinrichtung in eine Winkelbestimmungseinrichtung 300 (obenstehend beschrieben) und eine Selektionseinrichtung 400, welche lediglich eine Rechts-Links-Unterscheidung liefern muss. Hierdurch ergeben sich wesentliche Vorteile, da die Selektionseinrichtung 400 und damit die Auswerteeinrichtung 500 als Ganzes vereinfacht werden können.The present invention solves this problem now by the above-mentioned subdivision of the evaluation in an angle determination device 300 (described above) and a selection device 400 which only has to provide a right-left distinction. This results in essential Liche advantages, since the selection device 400 and thus the evaluation device 500 as a whole can be simplified.

Die in den Transformationseinheiten 402a bzw. 402b durchzuführenden Transformationen von dem Zeitbereich in den Frequenzbereich, in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel Fouriertransformationen, können somit sehr einfach aufgebaut sein, derart, dass die Arithmetik-Funktionen der Fouriertransformation auf Mikrocontrollern geringer Kosten realisierbar sind. Dies führt in zweckmäßiger Weise zu einer Vereinfachung und Kostenreduktion der gesamten Auswerteeinrichtung der erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung. So ist es durch die den Transformationseinheiten 402a bzw. 402b vorgeschalteten Fensterungseinheiten 401a, 401b möglich, einen verhältnismäßig kurzen Ausschnitt der digitalisierten komplexen Zeitsignale abzubilden. Im einfachsten Fall wird ein Rechteck-Fenster verwendet, d.h. es wird einfach ein zeitlicher Ausschnitt des Signals gewählt. Weiterhin können andere Fensterfunktionen vorteilhaft verwendet werden, um die Nebenmaxima im Spektrum (im Dopplerfrequenzspektrum) zu unterdrücken, wie beispielsweise Hamming-, Hanning-, Kaiser-, Tschebyscheff-Fenster, etc.The in the transformation units 402a respectively. 402b Thus, transformations to be performed from the time domain to the frequency domain, in the preferred embodiment, Fourier transforms, can be very simple, such that the arithmetic functions of the Fourier transform can be realized on low-cost microcontrollers. This leads expediently to a simplification and cost reduction of the entire evaluation device of the detection device according to the invention. So it is through the transformation units 402a respectively. 402b upstream fenestration units 401 . 401b possible to map a relatively short section of the digitized complex time signals. In the simplest case, a rectangle window is used, ie a time segment of the signal is simply selected. Furthermore, other window functions can be advantageously used to suppress the side maxima in the spectrum (in the Doppler frequency spectrum), such as Hamming, Hanning, Kaiser, Chebyshev windows, etc.

Die damit erzeugten Abschnitte werden anschließend in den Transformationseinheiten 402a, 402b Fourier-transformiert. Der zeitliche Ausschnitt, der durch die vorgeschalteten Fensterungseinheiten 401a, 401b bereitgestellt wird, ist dabei so kurz, dass beispielsweise zwei komplexe Zeitsignale in einem kostengünstigen Mikrocontroller verarbeitbar sind. Eine typische Größenordnung sind N = 2 bis 64 Abtastwerte. Eine Auflösung sämtlicher Doppler-Komponenten ist somit nicht mehr möglich, weil die Frequenzauflösung Δf (siehe obenstehend Gleichung (2a)) so grob gewählt wird, dass sich im Allgemeinen Doppler-Komponenten mehrerer Teile des Zielobjekts innerhalb einer Frequenzlinie der Breite Δf befinden. Eine detaillierte Auflösung der Doppler-Komponenten im Frequenzspektrum ist in zweckmäßiger Weise gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nun auch nicht mehr notwendig, weil die Winkelbestimmung in einer separaten Winkelbestimmungseinrichtung 300 durchführbar ist.The sections thus created are then in the transformation units 402a . 402b Fourier transforms. The temporal excerpt, by the upstream fenestration units 401 . 401b is provided so short that, for example, two complex time signals are processed in a low-cost microcontroller. A typical order of magnitude is N = 2 to 64 samples. A resolution of all Doppler components is thus no longer possible because the frequency resolution .DELTA.f (see equation (2a) above) is chosen so roughly that in general Doppler components of several parts of the target object are within a frequency line of width .DELTA.f. A detailed resolution of the Doppler components in the frequency spectrum is expediently no longer necessary according to the method according to the invention, because the angle determination in a separate angle determination device 300 is feasible.

Eine Frequenzlinie in den Ausgangssignalen der ersten und zweiten Empfangseinheiten 101a, 101b wird bestimmt, die für das Zielobjekt repräsentativ ist. Dafür kann beispielsweise die Linie mit der größten Amplitude ausgewählt werden, oder es wird beispielsweise immer die gleiche für sich bewegende Objekte repräsentative Frequenzlinie gewählt.A frequency line in the output signals of the first and second receiving units 101 . 101b is determined, which is representative of the target object. For example, the line with the largest amplitude can be selected, or, for example, the same frequency line representative of moving objects is always selected.

An Hand der Phasendifferenz zwischen dieser Frequenzlinie in den Spektren der Signale der Antennenelemente wird die Rechts-Links-Unterscheidung durchgeführt. Dabei muss nur das Vorzeichen der Phasendifferenz bestimmt werden, wobei sich dieses Vorzeichen auch bei einer groben Frequenzauflösung Δf (Beziehung (2a) obenstehend) hinreichend zuverlässig bestimmen lässt.At Hand the phase difference between this frequency line in the spectra the signals of the antenna elements becomes the right-left distinction carried out. Only the sign of the phase difference has to be determined, where this sign also at a coarse frequency resolution .DELTA.f (relationship (2a) above) can be determined sufficiently reliably.

Bei einem Vorhandensein von mehr als zwei Strahlkeulen kann eine Unterscheidung zwischen Haupt- und Nebenkeulen an Hand der Phasendifferenz vorgenommen werden. Weiterhin ist es möglich, aus der Phasendifferenz noch eine verhältnismäßig ungenaue Winkelschätzung abzuleiten, beispielsweise nach der obenstehenden Gleichung (2). Diese kann für eine Konsistenzprüfung hinsichtlich einer Übereinstimmung der aus der Winkelbestimmungseinrichtung 300 und der Selektionseinrichtung 400 ausgegebenen Signale herangezogen werden.In the presence of more than two beam lobes, a distinction between main and side lobes can be made based on the phase difference. Furthermore, it is possible to derive from the phase difference still a relatively inaccurate angle estimate, for example, according to the above equation (2). This can be used for a consistency check for a match of the angle determination device 300 and the selection device 400 output signals are used.

7 beschreibt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Gleiche Komponenten wie in 6 sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden, um eine überlappende Beschreibung zu vermeiden, hier nicht weiter erläutert. Im Gegensatz zu der in 6 gezeigten Schaltungsanordnung ist die Strahlformungseinrichtung 600 nicht als ein Bestandteil der Winkelbestimmungseinrichtung 300 ausgebildet, sondern separat als einzeln identifizierbare Einheit sowohl der Winkelbestimmungseinrichtung 300 als auch der Selektionseinrichtung 400 vorgeschaltet. Dies führt dazu, dass der Selektionseinrichtung strahlgeformte Signale, d.h. die Summen- und Differenzsignale 305a bzw. 305b zugeführt werden. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass sich bereits in einem engen Winkelbereich um 0° herum eine Phasendifferenz von 180° zwischen positiven und negativen Winkeln ausbildet. Diese Phasendifferenz kann äußerst zuverlässig und genau detektiert werden, wie obenstehend unter Bezugnahme auf 3(b) erläutert. 7 describes another embodiment according to the present invention. Same components as in 6 are denoted by like reference numerals and, to avoid overlapping description, will not be further explained here. Unlike the in 6 The circuit arrangement shown is the beam shaping device 600 not as a component of the angle determination device 300 but separately as a separately identifiable unit of both the angle determination device 300 as well as the selection device 400 upstream. This results in that the selection device beam-shaped signals, ie the sum and difference signals 305a respectively. 305b be supplied. This results in the advantage that a phase difference of 180 ° between positive and negative angles already forms in a narrow angle range around 0 °. This phase difference can be detected extremely reliably and accurately, as described above with reference to FIG 3 (b) explained.

In den in 6 und 7 gezeigten Anordnungen wird jeweils eine Winkelbestimmung in einer separaten Winkelbestimmungseinrichtung 300 im Zeitbereich durchgeführt, während eine Rechts-Links-Bestimmung in einer separaten Selektionseinrichtung 400 im Frequenzbereich durchgeführt wird.In the in 6 and 7 In each case, an angle determination in a separate angle determination device is shown 300 performed in the time domain, while a right-left determination in a separate selection device 400 is performed in the frequency domain.

Bezüglich der in 1 dargestellten herkömmlichen Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Einfallswinkels einer elektromagnetischen Welle wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.Regarding the in 1 Reference is made to the introduction to the description of a conventional detection device for detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave.

Claims

A detection device for detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave, comprising: a) a transmitting unit ( 102 for radiating an electromagnetic wave in a main emission direction toward a target object; b) at least two receiving units ( 101 . 101b ) for receiving the electromagnetic wave reflected by the target object and for converting the received electromagnetic wave into at least one intermediate frequency signal ( 112a . 112b ); c) a converter device ( 200 ) for converting the at least one intermediate frequency signal ( 112a . 112b ) into at least a first and a second detection signal ( 207a . 207b ); and d) an evaluation device ( 500 ) for evaluating the first and second detection signals ( 207a . 207b ) such that the angle of incidence of the electromagnetic wave with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ) and thus an angular position of the target object with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ), characterized in that the evaluation device ( 500 ): e) an angle determination device ( 300 ) for determining possible angles of incidence of the electromagnetic wave with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ) by means of the first and second detection signals ( 207a . 207b ); and f) a selection device ( 400 ) for selecting a correct one of the possible angles of incidence of the electromagnetic wave with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ) by means of the first and second detection signals ( 207a . 207b ).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the angle determination device ( 300 ) a beam-shaping device ( 600 ) for the formation of sum ( 305a ) and difference signals ( 305b ) as beamformed signals from the first and second detection signals ( 207a . 207b ) having.

Apparatus according to claim 1, characterized in that in the evaluation device ( 500 ) a beam-shaping device ( 600 ) for the formation of sum ( 305a ) and difference signals ( 305b ) as beamformed signals from the first and second detection signals ( 207a . 207b ) such that the beamformed signals ( 305a . 305b ) both the angle determination device ( 300 ) as well as the selection device ( 400 ) can be supplied.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the transmitting unit ( 102 ) for emitting the electromagnetic wave in the main emission direction and the at least two receiving units ( 101 . 101b ) for receiving the electromagnetic wave reflected by the target object and for converting the received electromagnetic wave into the at least one intermediate frequency signal ( 112a . 112b ) are designed for continuous wave (CW) operation.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the transmitting unit ( 102 ) for emitting the electromagnetic wave in the main emission direction and the at least two receiving units ( 101 . 101b ) for receiving the electromagnetic wave reflected by the target object and converting the received electromagnetic waves into the at least one intermediate frequency signal ( 112a . 112b ) are designed for a pulse operation or a modulation operation.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the detection device for detecting an angle of incidence of the electromagnetic wave comprises: a) at least two transmitting units ( 102 ) for radiating at least two electromagnetic waves in a common main emission direction; and b) a receiving unit ( 101 ) for receiving the electromagnetic waves reflected by the target object and for converting the received electromagnetic waves into at least one intermediate frequency signal ( 112a . 112b ).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the detection device for detecting an angle of incidence of the electromagnetic wave at least two transmitting units ( 102 ) for emitting at least two electromagnetic waves in a common main emission direction and at least two receiving units ( 101 . 101b ) for receiving the electromagnetic waves reflected by the target object and for converting the received electromagnetic waves into at least one intermediate frequency signal ( 112a . 112b ) having.

A method for detecting an angle of incidence of an electromagnetic wave, comprising the following steps: a) emitting an electromagnetic wave in a main emission direction towards a target object by means of a transmitting unit ( 102 ); b) receiving the electromagnetic wave reflected by the target object by means of at least two receiving units ( 101 . 101b ); c) converting the received electromagnetic wave into at least one intermediate frequency signal ( 112a . 112b ) by means of the at least two receiving units ( 101 . 101b ); d) converting the at least one intermediate frequency signal ( 112a . 112b ) into at least a first and a second detection signal ( 207a . 207b ) by means of a converter device ( 200 ); and e) evaluating, by means of an evaluation device ( 500 ), the first and second detection signals ( 207a . 207b ) such that the angle of incidence of the electromagnetic wave with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ) and thus an angular position of the target object with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ), characterized in that the evaluation step e) comprises the following substeps: e1) determination of possible angles of incidence of the electromagnetic wave with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ) from the first and second detection signals ( 207a . 207b ) by means of an angle determination device ( 300 ); and e2) selecting a correct one of the possible angles of incidence of the electromagnetic wave with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ) from the first and second detection signals ( 207a . 207b ) by means of a selection device ( 400 ).

A method according to claim 8, characterized by the following further steps: a) forming sum ( 305a ) and difference signals ( 305b ) from the first and second detection signals ( 207a . 207b ) to obtain beam-shaped signals by means of a in the evaluation ( 500 ) provided beam shaping device ( 600 ); and b) supplying the beamformed signals ( 305a . 305b ) both to the angle determination device ( 300 ) as well as to the selection device ( 400 ).

A method according to claim 8, characterized in that a determination of possible angular positions of the target object with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ) from the first and second detection signals ( 207a . 207b ) by means of the angle determination device ( 300 ) is performed in the time domain.

A method according to claim 8, characterized in that a selection of a correct one of the possible angular positions of the target object with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ) from the first and second detection signals ( 207a . 207b ) by means of the selection device ( 400 ) is performed in the frequency domain.

A method according to claim 9, characterized in that a maximum value of an amount of the beam-shaped sum signal ( 305a ) is used to determine the main emission direction.

A method according to claim 9, characterized in that a minimum value of an amount of the beamformed difference signal ( 305b ) is used to determine the main emission direction.

Method according to claim 9, characterized in that a phase jump of the beamformed difference signal ( 305b ) is used to determine the main emission direction.

Method according to claim 14, characterized in that the phase jump of the beamformed difference signal ( 3056 ) for fixing the main radiation direction is 180 degrees.

Method according to claim 9, characterized in that in the selection device ( 400 ) a correct one of the possible angular positions of the target object with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ) based on the beamformed signals ( 305a . 305b ) is selected.

A method according to claim 10, characterized in that a determination of possible angular positions of the target object with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ) from the first and two th detection signals ( 207a . 207b ) by means of the angle determination device ( 300 ) contains a rectification or peak detection.

A method according to claim 17, characterized in that a determination of possible angular positions of the target object with respect to the main emission direction of the transmitting unit ( 102 ) from the first and second detection signals ( 207a . 207b ) by means of the angle determination device ( 300 ) includes a moving averaging in which a mean value determined in a chronologically preceding acquisition cycle and one or more temporally subsequently detected signal values are summed up using individual weighting factors.