DE102007031863A1

DE102007031863A1 - radar device

Info

Publication number: DE102007031863A1
Application number: DE102007031863A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Wenger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2009-01-08
Also published as: WO2009003909A1; EP2160627A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radareinrichtung zur Messung des Wegfortschritts oder der Geschwindigkeit eines bewegten Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, mit einer ersten dem Boden zugewandten, zur Vertikalen (6) geneigten Sensorfläche (1a) und einer zweiten dem Boden zugewandten, zur Vertikalen (6) geneigten Sensorfläche (1b), wobei die Sensorflächen (1a, 1b) von einer Schutzhaube (3) mit einer radarstrahldurchlässigen horizontalen Bodenwand (4) umschlossen sind. Um die Messwertabweichungen zwischen den Messungen mit den beiden Sensorflächen (1a, 1b) zu reduzieren und damit die Verfügbarkeit der Radareinrichtung zu erhöhen, ist vorgesehen, dass die erste Sensorfläche (1a) in Bewegungsrichtung des Objektes und die zweite Sensorfläche (1b) entgegen der Bewegungsrichtung des Objektes geneigt sind.The invention relates to a radar device for measuring the path progress or the speed of a moving object, in particular a rail vehicle, with a first floor facing, inclined to the vertical (6) sensor surface (1 a) and a second floor facing, inclined to the vertical (6) Sensor surface (1 b), wherein the sensor surfaces (1 a, 1 b) of a protective hood (3) with a radarstrahldurchlässigen horizontal bottom wall (4) are enclosed. In order to reduce the measured value deviations between the measurements with the two sensor surfaces (1a, 1b) and thus increase the availability of the radar device, it is provided that the first sensor surface (1a) in the direction of movement of the object and the second sensor surface (1b) counter to the direction of movement of the object are inclined.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radareinrichtung zur Messung des Wegfortschritts oder der Geschwindigkeit eines bewegten Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, mit einer ersten dem Boden zugewandten, zur Vertikalen geneigten Sensorfläche und einer zweiten dem Boden zugewandten, zur Vertikalen geneigten Sensorfläche, wobei die Sensorflächen von einer Schutzhaube mit einer radarstrahldurchlässigen horizontalen Bodenwand umschlossen sind.The The invention relates to a radar device for measuring the path progress or the speed of a moving object, in particular one Rail vehicle, with a first facing the ground, to Vertical inclined sensor surface and a second the Floor facing, inclined to the vertical sensor surface, wherein the sensor surfaces of a protective hood with a Radar radiolucent horizontal bottom wall enclosed are.

Bei diesen Radareinrichtungen kann es sich beispielsweise um Mikrowellen-Dopplerradare zur Messung des Wegfortschritts bzw. der Geschwindigkeit eines Schienenfahrzeuges, relativ zu dem Boden handeln. Dabei werden die Messwerte üblicherweise mit dem so genannten Schnittpunktverfahren als Mittelwerte der Messwerte zweier Radome gebildet, wobei die Radome Sensorflächen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln zur Vertikalen aufweisen. Gebräuchliche Neigungswinkel betragen 40° und 50°.at These radar devices may, for example, be microwave Doppler radars for measuring the path progress or the speed of a rail vehicle, act relative to the ground. The measured values are usually included the so-called intersection method as mean values of the measured values two radomes formed, wherein the radome sensor surfaces have different angles of inclination to the vertical. Common inclination angles are 40 ° and 50 °.

Eine gattungsgemäße Radareinrichtung mit einer Schutzhaube, die eine radarstrahldurchlässige horizontale Bodenwand aufweist, ist aus DE 20 2005 016 888 U1 bekannt. Durch die horizontale Ausrichtung der radarstrahldurchlässigen Bodenwand ist die Anhaftung von Schnee, Eis, Wasser und Schmutz an dieser Bodenwand gegenüber der Anhaftung an den schrägen Sensorflächen verringert. Problematisch sind jedoch keilförmige Vereisungen der Bodenwand, da diese aufgrund der Lichtbeugung zu Fehlmessungen führen. Durch die zweikanalige Betriebsweise der bekannten Radareinrichtung mit zwei Radomen und durch diversitäre Signalverarbeitung wird eine relativ hohe Verfüg barkeit der Radareinrichtung erreicht, da ein zweikanaliges Versagen sehr unwahrscheinlich ist. Die Verfügbarkeit wird jedoch dadurch beschränkt, dass Fehlmessungen aufgrund vereisungsbedingt sehr unterschiedlicher Messwerte der beiden Radome offenbart werden und zur Abschaltung des Gesamtsystems führen.A generic radar device with a protective hood, which has a radar radiolucent horizontal bottom wall is made of DE 20 2005 016 888 U1 known. The horizontal orientation of the radar-radiolucent bottom wall reduces the adhesion of snow, ice, water and dirt on this bottom wall to the adhesion to the inclined sensor surfaces. However, wedge-shaped glaciations of the bottom wall are problematic because they lead to incorrect measurements due to the light diffraction. Due to the two-channel mode of operation of the known radar device with two radomes and by diverse signal processing a relatively high availability availablen availability of the radar device is achieved because a two-channel failure is very unlikely. However, availability is limited by the fact that erroneous measurements due to icing-related very different measured values of the two radomes are revealed and lead to the shutdown of the entire system.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radareinrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der der Einfluss von keilförmigen Vereisungen der horizontalen Bodenwand auf die Funktionsfähigkeit der Radareinrichtung reduziert ist.Of the Invention is based on the object, a radar device of specify species of the type in which the influence of wedge-shaped icing of the horizontal bottom wall reduced to the functionality of the radar device is.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die erste Sensorfläche in Bewegungsrichtung des Objektes und die zweite Sensorfläche entgegen der Bewegungsrichtung des Objektes geneigt sind. Bisher ist es üblich, beide Sensorflächen mit unterschiedlichen Winkeln, beispielsweise 40° und 50°, in Fahrtrichtung zu orientieren. Der Winkel zwischen den beiden Sensorflächen ist dann > 180°. Erfindungsgemäß schließen die beiden Sensorflächen zueinander einen Winkel < 180° ein. Vereist die Bodenwand, bildet sich für die eine Sensorfläche ein Keil nach vorn und für die andere Sensorfläche ein Keil nach hinten aus. Folglich misst ein Radom eine zu hohe und das andere Radom eine zu geringe Geschwindigkeit. Für das entgegen der Fahrtrichtung messende Radom müssen die gemessenen Dopplerfrequenzen natürlich auf die Fahrtrichtung umgerechnet werden. Wegen der entgegengesetzten Wirkung der Messfehler heben sich die Geschwindigkeitsabweichungen bei der mit dem Schnittpunktverfahren durchgeführten Mittelwertbildung nahezu auf. Ein fehlerbedingter Ausfall der Radareinrichtung wird auf diese Weise weitgehend ausgeschlossen. Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Radareinrichtung durch die spezielle Ausrichtung der Sensorflächen nahezu kalibrierfrei ist. Letztlich ergibt sich eine erhebliche Steigerung der Ro bustheit der Radareinrichtung auch bei starker Vereisung der Bodenwand.According to the invention the object is achieved in that the first sensor surface in the direction of movement of the object and the second sensor surface opposite the direction of movement of the object are inclined. So far, it's common both sensor surfaces with different angles, for example 40 ° and 50 ° to orient in the direction of travel. The angle between the two sensor surfaces is then> 180 °. Close according to the invention the two sensor surfaces to each other an angle <180 °. Freezes the bottom wall, forms for the one sensor surface a wedge forward and for the other sensor surface a wedge to the rear. Consequently, a radome measures too high and the other radome too low speed. For the contrary to the direction of travel measuring Radom must measured Doppler frequencies course on the direction of travel be converted. Because of the opposite effect of the measurement error the speed deviations cancel each other out with the intersection method performed averaging on almost. An error-related Failure of the radar device is largely excluded in this way. A further advantage is that the radar device by the special Alignment of the sensor surfaces is virtually free of calibration. Ultimately, there is a significant increase in the ro bustheit the radar device even with heavy icing of the bottom wall.

Gemäß Anspruch 2 ist der Neigungswinkel der ersten Sensorfläche größer als der Neigungswinkel der zweiten Sensorfläche. Vorzugsweise werden die üblichen Neigungswinkel 40° und 50° verwendet. Dadurch muss bei dem bekannten Radar vom Typ DRS05 DEUTA nur die 40°-Sensorfläche um 90° nach unten umgeklappt werden. Die Signalauswertung kann folglich bis auf die Umrechnung der umgeklappten Sensorfläche in die Fahrtrichtung beibehalten werden. Durch Vereisung der Bodenwand entsteht für das eine Radom ein Keil nach vorn, dessen prismatischer Effekt für die Lichtbeugung ab einem bestimmten Keilwinkel immer größer ist als der prismatische Effekt auf die Lichtbeugung des anderen Radoms, für das sich ein Keil nach hinten ausbildet. Das bedeutet, dass die „Eiskeil-vorn-Messung" größere Verfälschungen aufweist als die „Eiskeil-hinten-Messung". Infolgedessen ist die als Mittelwert gebildete Geschwindigkeit etwas höher als die tatsächliche Geschwindigkeit. Dadurch wird ein Sicherheitsgewinn erzielt. Nur bei einem Keilwinkel unterhalb ca. 1° kann eine zu niedrige Geschwindigkeit gemessen werden, deren Größenordnung aber begrenzt ist, so dass diese an sich zu vermeidende zu niedrige Geschwindigkeitsanzeige tolerierbar ist. Aus geometrisch-optischen Betrachtungen ergibt sich für Sensorflächen mit 40° und 50° Neigungswinkeln zur Vertikalen bei einem Keilwinkel bis ca. 5° eine Messwertabweichung zwischen den beiden den Sensorflächen zugeordneten Radomen, die unter 0,6% liegt. Bei den bekannten gleichgerichteten Radomen liegt der Wert bei ca. 5%. Eine Abschaltung der Radareinrichtung aufgrund weit auseinander liegender Messwerte der beiden Radome wird demzufolge weitgehend vermieden. Die Verfügbarkeit der Radareinrichtung wird somit ganz erheblich erhöht.According to claim 2, the inclination angle of the first sensor surface is larger as the inclination angle of the second sensor surface. Preferably the usual inclination angles 40 ° and 50 ° are used. Thereby In the case of the known type DRS05 DEUTA radar, only the 40 ° sensor surface must be used be folded down by 90 °. The signal evaluation can therefore except for the conversion of the folded sensor surface be maintained in the direction of travel. By icing the bottom wall For a radome a wedge emerges forward, its prismatic Effect for the diffraction of light from a certain wedge angle always larger than the prismatic effect on the light diffraction of the other radome, for which a wedge training to the rear. This means that the "ice-wedge-front measurement" has greater distortions than the "ice wedge-back measurement". As a result, the mean speed is something higher than the actual speed. Thereby a security gain is achieved. Only at a wedge angle below about 1 ° can be measured too low a speed, whose magnitude is limited, however, so that this to be avoided too low speed indicator is tolerable. From geometrical-optical considerations results For sensor surfaces with 40 ° and 50 ° tilt angles to the vertical at a wedge angle up to about 5 °, a measured value deviation between the two radomes assigned to the sensor surfaces, which is below 0.6%. In the known rectified radomes the value is about 5%. A shutdown of the radar device due to widely separated measured values of the two radomes is therefore largely avoided. The availability the radar device is thus considerably increased.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlich dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The Invention will be shown below with reference to FIG Embodiments explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Anordnung der Sensorflächen nach dem Stand der Technik und 1 an arrangement of the sensor surfaces according to the prior art and

2 und 3 eine erfindungsgemäße Anordnung der Sensorflächen. 2 and 3 an inventive arrangement of the sensor surfaces.

1 zeigt benachbarte Sensorflächen 1a und 1b, die zwei Radomen einer nicht weiter dargestellten Radareinrichtung zugeordnet sind, wobei von den Sensorflächen 1a und 1b Strahlungskeulen mit durch Pfeile 2a und 2b veranschaulichten Hauptstrahlrichtungen ausgehen. Die Sensorflächen 1a und 1b sind aufgrund ihrer Schräglage gegenüber einer horizontalen Ebene, dass heißt gegenüber dem Boden, starken Witterungseinflüssen ausgesetzt. Um dem witterungsbedingten Ausfall, insbesondere infolge anhaftender Schnee- und Eispartikel, entgegenzuwirken, sind die Sensorflächen 1a und 1b mit einer Schutzhaube 3 umschlossen. Diese nasenförmige Schutzhaube 3 ist mit einer horizontalen, radarstrahldurchlässigen Bodenwand 4 versehen. Durch die geringere Wahrscheinlichkeit der Anhaftung störender Partikel an der Bodenwand 4 im Vergleich zu ungeschützten Sensorflächen 1a und 1b ergibt sich eine höhere Verfügbarkeit der Radareinrichtung, insbesondere bei winterlichen Verhältnissen. 1 shows adjacent sensor areas 1a and 1b , the two radomes are assigned to a radar device, not shown, wherein of the sensor surfaces 1a and 1b Beams with by arrows 2a and 2 B illustrated main beam directions go out. The sensor surfaces 1a and 1b are due to their inclination to a horizontal plane, that is exposed to the ground, strong weather conditions. To counteract the weather-related failure, especially as a result of adhering snow and ice particles, are the sensor surfaces 1a and 1b with a protective cover 3 enclosed. This nose-shaped protective hood 3 is with a horizontal, Radarstrahldurchlässigen bottom wall 4 Mistake. Due to the lower probability of adhesion of interfering particles to the bottom wall 4 compared to unprotected sensor surfaces 1a and 1b results in a higher availability of the radar device, especially in winter conditions.

Um die Verfügbarkeit noch weiter zu erhöhen, ist eine in den 2 und 3 veranschaulichte spezielle Ausrichtung der Sensorflächen 1a und 1b vorgesehen. Ein Eiskeil 5 an der Unterseite der Bodenwand 4 hat bei der erfindungsgemäßen Anordnung sehr unterschiedliche Auswirkungen auf die von den beiden Sensorflächen 1a und 1b abgestrahlten und nach Reflexion auf den Boden empfangenen Radarstrahlen. Dargestellt ist die Sensorfläche 1a mit einem Winkel α1 zur Vertikalen 6 von 50° und einer Sensorfläche 1b mit einem Winkel α2 zur Vertikalen 6 von 40°. In 2 sieht das 50°-Radom den Eiskeil 5 hinten, während das 40°-Radom den Eiskeil 5 vorn sieht. Gemäß 3 sind die Verhältnisse genau umgekehrt. Je nach Blickrichtung der Radome wird entweder eine zu hohe oder eine zu niedrige Geschwindigkeit gemessen. Da aber die Eiskeil-vorn-Messung stets größere Verfälschungen aufweist als die Eiskeil-hinten-Messung ist der Mittelwert der beiden Messwerte ab einem Eiskeil-Winkel β ca. 1° immer positiv. Die ermittelte Geschwindigkeit ist somit geringfügig größer als die tatsächliche Geschwindigkeit, was aus sicherheitstechnischen Gründen anstrebenswert ist. Die Messwerte der beiden Radome driften jedoch bei steigendem Eiskeilwinkel β wesentlich langsamer auseinander als bei der in 1 dargestellten, dem Stand der Technik entsprechenden Anordnung der Sensorflächen 1a und 1b. Dadurch lässt sich die Verfügbarkeit der Radareinrichtung erheblich steigern.To increase the availability even further, one is in the 2 and 3 illustrated special orientation of the sensor surfaces 1a and 1b intended. An ice wedge 5 at the bottom of the bottom wall 4 has in the inventive arrangement very different effects on that of the two sensor surfaces 1a and 1b radiated and received after reflection on the ground radar beams. Shown is the sensor surface 1a with an angle α1 to the vertical 6 of 50 ° and a sensor surface 1b with an angle α2 to the vertical 6 of 40 °. In 2 sees the 50 ° wheel the ice wedge 5 behind, while the 40 ° wheel the ice wedge 5 looks ahead. According to 3 the conditions are exactly the opposite. Depending on the viewing direction of the radome, either too high or too low a speed is measured. However, since the ice-wedge-front measurement always has greater distortions than the ice-wedge-back measurement, the mean value of the two measured values from an ice wedge angle β of approximately 1 ° is always positive. The determined speed is thus slightly greater than the actual speed, which is worth striving for safety reasons. However, the measured values of the two radomes drift significantly slower with increasing ice wedge angle β than with the in 1 illustrated, the prior art arrangement of the sensor surfaces 1a and 1b , This considerably increases the availability of the radar device.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 202005016888 U1 [0003]

Claims

Radar device for measuring the path progress or the speed of a moving object, in particular a rail vehicle, with a first floor facing, to the vertical ( 6 ) inclined sensor surface ( 1a ) and a second floor facing, to the vertical ( 6 ) inclined sensor surface ( 1b ), wherein the sensor surfaces ( 1a . 1b ) of a protective hood ( 3 ) with a Radarstrahldurchlässigen horizontal bottom wall ( 4 ) are enclosed, characterized in that the first sensor surface ( 1a ) in the direction of movement of the object and the second sensor surface ( 1b ) are inclined against the direction of movement of the object.

Radar device according to claim 1, characterized in that the inclination angle (α1) of the first sensor surface ( 1a ) greater than the inclination angle (α2) of the second sensor surface ( 1b ).