DE102009047931A1 - Method for determining distance and relative speed of remote object from observing point, involves transmitting signals synchronous to other signals, where each of former signals is differentiated from latter signals by frequency offset - Google Patents

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Abstract

The method involves alternately transmitting signal sections of electromagnetic signals, which are transmitted from an observing point, in a same sequence. Other signals are transmitted from the observing point synchronous to the former signals. Each of the latter signals is differentiated from the former signals by a frequency offset. A frequency of each signal is reduced or increased to a preset value, which is multiplied with an integral factor. Echos of the signals are separately received and mixed with the signals. An independent claim is also included for a device for performing a method for determining a distance and a relative speed of a remote object from an observing point.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Abstand und Relativgeschwindigkeit wenigstens eines entfernten Objektes von einem Beobachtungspunkt mit Hilfe von vom Beobachtungspunkt aus gesandten ersten elektromagnetischen Signalen, wobei jedes erste Signal mehrere Signalabschnitte umfasst und wobei die Signalabschnitte der ersten Signale in einer stets gleichen Reihenfolge abwechselnd ausgesendet werden.The invention relates to a method for determining the distance and relative speed of at least one distant object from an observation point by means of first electromagnetic signals sent from the observation point, each first signal comprising a plurality of signal sections, and wherein the signal sections of the first signals are transmitted alternately in always the same order become.

Ein derartiges Verfahren wird als LFMSK-Sendeverfahren (linear frequency modulated shift keying) bezeichnet und ist insbesondere in der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 50 278 A1 offenbart. Bei dem Verfahren wird das von einem Mittel zur Signalerzeugung generierte Signal von einer Sendeantenne abgestrahlt und vom Zielobjekt reflektiert. Das Echo auf das Signal wird von Empfangsantennen wieder empfangen. Das empfangene Signal wird mit dem ausgesendeten Signal, das von dem Mittel zur Signalerzeugung erzeugt worden ist, gemischt. Die sich daraus ergebenden Zwischenfrequenzsignale werden digitalisiert. Die digitalisierten Signale können dazu benutzt werden, den Abstand, die Relativgeschwindigkeit und die Richtung des die Reflektionen verursachenden Objekts zu berechnen.Such a method is called LFMSK transmission method (linear frequency modulated shift keying) and is particularly in the German patent application DE 100 50 278 A1 disclosed. In the method, the signal generated by a signal generating means is radiated from a transmitting antenna and reflected by the target object. The echo on the signal is received again by receiving antennas. The received signal is mixed with the transmitted signal generated by the signal generating means. The resulting intermediate frequency signals are digitized. The digitized signals can be used to calculate the distance, the relative velocity and the direction of the object causing the reflections.

Beim LFMSK-Sendeverfahren werden beispielsweise drei Signale A, B, C ausgesendet. Für eine Zeitdauer von jeweils 25 Mikrosekunden wird dabei eine konstante Frequenz gesendet. Die so entstehenden Signalabschnitte jedes der drei Signale werden auch als „Burst” bezeichnet. Die Frequenz während der Signalabschnitte ergibt sich für jedes der drei Signale zu f A,B,C / i = f A,B,C / 0 + i·ΔfA,B,C, i = 0, ..., N – 1. In the LFMSK transmission method, for example, three signals A, B, C are transmitted. For a period of 25 microseconds, a constant frequency is sent. The resulting signal sections of each of the three signals are also referred to as "bursts". The frequency during the signal sections results for each of the three signals f A, B, C / i = f A, B, C / 0 + i · Δf A, B, C , i = 0, ..., N - 1.

Die Anzahl der Signalabschnitte in einem Takt kann beispielsweise N = 512 betragen. Ebenso wäre es möglich, dass während eines Taktes von Signalabschnitt zu Signalabschnitt die Frequenz eines der ersten Signale nicht erhöht sondern vermindert wird.The number of signal sections in one cycle may be, for example, N = 512. It would likewise be possible for the frequency of one of the first signals not to be increased but to be reduced during a cycle from signal section to signal section.

Im Falle einer Frequenzerhöhung spricht man von einem Upchirp im Falle einer Frequenzverminderung spricht man von einem Downchirp. Üblicherweise werden Up- und Downchirps alternierend gesendet. In einem Takt werden also zunächst die Frequenzen erhöht und im nächsten Takt werden die Frequenzen vermindert.In the case of a frequency increase one speaks of an upchirp in the case of a frequency reduction one speaks of a Downchirp. Usually Up- and Downchirps are sent alternately. In one cycle, therefore, the frequencies are first increased and in the next cycle, the frequencies are reduced.

Bei dem bekannten LFMSK-Verfahren wird das von einem Ziel reflektierte Signal im Empfänger mit dem Sendesignal gemischt, wodurch man ein Zwischenfrequenzsignal erhält, welches anschließend digitalisiert wird und zur Berechnung der gesuchten Größe verwendet wird.In the known LFMSK method, the signal reflected by a target is mixed in the receiver with the transmission signal, whereby an intermediate frequency signal is obtained, which is then digitized and used to calculate the desired quantity.

Die Berechnungsverfahren für den Abstand und die Relativgeschwindigkeit sowie des Winkels sind in der genannten Druckschrift näher beschrieben.The calculation methods for the distance and the relative speed and the angle are described in more detail in said publication.

Das derzeit bekannte Verfahren hat einige Schwächen:
Mit dem bekannten Verfahren ist es nur sehr eingeschränkt möglich die Richtcharakteristik so zu realisieren, dass gleichzeitig zwei Vorzugsrichtungen vorhanden sind, in denen Objekte besonders gut erfasst werden können. Eine Anwendung, bei welcher zwei Vorzugsrichtungen gewünscht sind, ist beispielsweise ein Spurwechselassistent, bei dem sowohl eine Fokussierung zur Seite als auch eine Fokussierung hinter das Fahrzeug wünschenswert ist, um sowohl Verkehr unmittelbar hinter dem Fahrzeug als auch seitlich von dem Fahrzeug erkennen zu können. Eine andere Anwendung, bei der unterschiedliche Fokussierungen wünschenswert sind, ist die automatische Abstandsregelung, die einerseits eine hohe Reichweite mit einer starken Fokussierung gerade nach vorn und andererseits einen möglichst breiten Überwachungsbereich im Nahbereich vor dem Fahrzeug erforderlich macht.The currently known method has some weaknesses:
With the known method, it is only very limited possible to realize the directional characteristic so that at the same time two preferred directions are present, in which objects can be detected very well. An application in which two preferred directions are desired is, for example, a lane change assistant in which both side-focussing and focussing behind the vehicle is desirable in order to be able to detect both traffic immediately behind the vehicle and laterally from the vehicle. Another application in which different focussing is desirable is the automatic distance control, which requires on the one hand a high range with a strong focus straight ahead and on the other hand the widest possible monitoring area in the vicinity of the vehicle.

Eine weitere Schwäche des bekannten Verfahrens ist, dass eine hohe Genauigkeit der Erfassung der Objekte erst dann erreicht werden kann, wenn ein Ziel sowohl im Upchirp als auch im Downchirp detektiert worden ist. Ist dies der Fall, können Abstand und Geschwindigkeit des Ziels allein auf Grundlage der Frequenzen der empfangenen Signale bestimmt werden. Diese Berechnungsmethode erfordert die Detektion und die Zuordnung von zueinandergehörigen Signalabschnitten in zeitlich aufeinanderfolgenden Chirps. Dieses zu ermitteln ist aufwendig.A further weakness of the known method is that a high accuracy of detection of the objects can only be achieved if a target has been detected both in the upchirp and in the downchirp. If so, the distance and speed of the target may be determined based solely on the frequencies of the received signals. This calculation method requires the detection and assignment of related signal sections in temporally consecutive chirps. To determine this is expensive.

In bestimmten Kombinationen aus Abstand und Relativgeschwindigkeit wird die Frequenz des nach dem Mischen erhaltenen Zwischenfrequenzsignals zu Null. Aufgrund von Hardwareeinschränkungen ist eine Zieldetektion für eine Frequenz von Null sehr unzuverlässig und die resultierenden Zielparameter sind aufgrund von Verzerrungen sehr ungenau.In certain combinations of distance and relative velocity, the frequency of the intermediate frequency signal obtained after mixing becomes zero. Due to hardware limitations, target detection for a frequency of zero is very unreliable and the resulting target parameters are very inaccurate due to distortion.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.This is where the present invention begins.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem LFMSK-Verfahren ein Verfahren zu entwickeln, welches genannte Schwächen überwindet.It is an object of the present invention, based on the LFMSK method, to develop a method which overcomes said weaknesses.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass vom Beobachtungspunkt zweite Signale ausgesendet werden, wobei jedes zweite Signal zeitgleich zu einem der ersten Signale ausgesendet wird, und sich jedes zweite Signal von dem zeitgleich ausgesendeten ersten Signal durch einen Frequenzversatz unterscheidet. Die zweiten Signale weisen somit ebenso wie das erste Signal mehrere Signalabschnitte auf, die in einer stets gleichen Reihenfolge abwechselnd während eines Taktes ausgesendet werden. Durch das zeitgleiche Aussenden der ersten und der zweiten Signale ergibt es sich, dass alle Signalabschnitte der zeitgleich ausgesendeten ersten Signale und zweiten Signale zeitgleich ausgesendet werden. Jedem ersten Signal kann also ein zweites Signal zugeordnet werden, wobei die einander zugeordneten Signale stets zeitgleich gesendet werden, und insbesondere auch deren Signalabschnitte stets zeitgleich gesendet werden. Das parallele Senden zweier Signale unterschiedlicher Frequenzen wird auch als Frequenzmultiplexverfahren bezeichnet. Man kann daher das erfindungsgemäße Verfahren als FDLFMSK-Verfahren (frequency division linear frequency modulated shift keying) bezeichnen.This object is achieved in that second signals are transmitted from the observation point, each second signal is transmitted simultaneously to one of the first signals, and every second signal from the differs simultaneously emitted first signal by a frequency offset. The second signals thus have, like the first signal, a plurality of signal sections, which are transmitted alternately during a cycle in an always identical sequence. Due to the simultaneous emission of the first and the second signals, it results that all signal sections of the simultaneously transmitted first signals and second signals are transmitted at the same time. Each first signal can thus be assigned a second signal, the signals associated with each other always being transmitted at the same time, and in particular also their signal sections always being transmitted at the same time. The parallel transmission of two signals of different frequencies is also referred to as frequency division multiplexing. The method according to the invention can therefore be referred to as a frequency division linear frequency modulated shift keying (FDLFMSK) method.

Die ersten Signale und die zweiten Signale werden gleichzeitig in stets gleich langen aufeinanderfolgenden Takten gesendet. Die ersten Signale und die zweiten Signale können in jedem Takt identisch ausgebildet sein. Es ist aber ebenso möglich, dass die ersten Signale und die zweiten Signale in jedem zweiten Takt identisch ausgesendet werden. Damit ist es möglich einen Upchirp und einen Downchirp aufeinander folgen zu lassen.The first signals and the second signals are transmitted simultaneously in consecutive clocks of the same length. The first signals and the second signals may be identical in each clock. But it is also possible that the first signals and the second signals are transmitted identically in every other clock. This makes it possible to follow upchirp and downchirp.

Ausgehend von einem ersten Signalabschnitt jedes ersten Signals und jedes zweiten Signals kann die Frequenz jedes ersten Signals und jedes zweiten Signals von Signalabschnitt zu Signalabschnitt um einen mit einem ganzzahligen Faktor multiplizierten, vorgegebenen Betrag vermindert oder erhöht werden. Dieses ist notwendig, damit Downchirps und Upchirps erzeugt werden können.Starting from a first signal portion of each first signal and each second signal, the frequency of each first signal and each second signal may be decreased or increased from signal portion to signal portion by a predetermined amount multiplied by an integer factor. This is necessary for downchirps and upchirps to be generated.

Der Faktor wird vorzugsweise von Signalabschnitt zu Signalabschnitt bei Null beginnend mit Eins inkrementiert oder dekrementiert.The factor is preferably incremented or decremented from signal portion to signal portion at zero beginning at one.

Der mit dem Faktor multiplizierte Betrag, um den die Frequenzen der ersten Signale vermindert oder erhöht werden, kann sich von dem mit dem Faktor multiplizierten Betrag, um den die Frequenzen der zweiten Signale vermindert oder erhöht werden, unterscheiden.The multiplied by the factor by which the frequencies of the first signals are reduced or increased may differ from the multiplied by the factor by which the frequencies of the second signals are reduced or increased.

Die ersten Signale und zweiten Signale beziehungsweise die Signalabschnitte der ersten Signale und die Signalabschnitte der zweiten Signale sind vorzugsweise nicht in Phase.The first signals and second signals or the signal sections of the first signals and the signal sections of the second signals are preferably not in phase.

Echos auf die ersten Signale und Echos auf die zweiten Signale werden getrennt empfangen. Die Echos werden nach den Empfangssignalen gemischt, die mit Mitteln zur Signalerzeugung erzeugt werden. Die Signale, mit denen die Echos gemischt werden, sind vorzugsweise die ersten beziehungsweise die zweiten Signale, die ausgesendet worden sind.Echoes on the first signals and echoes on the second signals are received separately. The echoes are mixed according to the received signals generated by means for signal generation. The signals with which the echoes are mixed are preferably the first and second signals that have been transmitted.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer Vorrichtung durchgeführt werden, die ein Mittel zur Signalerzeugung der ersten Signale und ein Mittel zur Signalerzeugung der zweiten Signale aufweist. Ferner weist die Vorrichtung eine Sendeantenne zum Senden der ersten Signale und eine Sendeantenne zum Senden der zweiten Signale auf. Um die Echos auf die ersten Signale beziehungsweise auf die zweiten Signale aufnehmen zu können, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Empfangsantenne zu einem Empfang von Echos auf die ersten Signale und eine Empfangsantenne zum Empfang von Echos auf die zweiten Signale auf. Ferner ist ein Mischer zum Mischen der Echos mit den ersten Signalen oder mit den zweiten Signalen vorgesehen. Die durch die Mischer auf eine Zwischenfrequenz herabgemischten Signale können dann in einem digitalen Signalprozessor verarbeitet werden.The inventive method can be carried out with a device having a means for generating signals of the first signals and a means for generating signals of the second signals. Furthermore, the device has a transmitting antenna for transmitting the first signals and a transmitting antenna for transmitting the second signals. In order to be able to record the echoes to the first signals or to the second signals, the device according to the invention has a receiving antenna for receiving echoes on the first signals and a receiving antenna for receiving echoes on the second signals. Furthermore, a mixer is provided for mixing the echoes with the first signals or with the second signals. The signals mixed down by the mixers to an intermediate frequency can then be processed in a digital signal processor.

Das Mittel zur Signalerzeugung der ersten Signale und der Mischer zum Mischen der Echos auf die ersten Signale mit den ersten Signalen können Teil einer ersten Hochfrequenzschaltung sein. Das Mittel zur Signalerzeugung der zweiten Signale und der Mischer zum Mischen der Echos auf die zweiten Signale mit den zweiten Signalen kann Teil einer zweiten Hochfrequenzschaltung sein.The signal generating means of the first signals and the mixer for mixing the echoes to the first signals with the first signals may be part of a first high frequency circuit. The signal generating means of the second signals and the mixer for mixing the echoes to the second signals having the second signals may be part of a second high frequency circuit.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:Reference to the accompanying drawings, the invention is explained in more detail below. Showing:

1 ein Frequenz-Zeit-Diagramm der ersten Signale und der zweiten Signale, 1 a frequency-time diagram of the first signals and the second signals,

2 eine Vorrichtung zur Bestimmung von Abstand und Relativgeschwindigkeit wenigstens eines entfernten Objektes, 2 a device for determining the distance and relative speed of at least one remote object,

3 ein Verstärkungs-Winkel-Diagramm, 3 a gain angle diagram,

4 eine Anwendung der Erfindung bei einem Spurwechselassistenten in einem Kraftfahrzeug, 4 an application of the invention to a lane change assistant in a motor vehicle,

5 eine Anwendung der Erfindung zur Warnung für rückwärtigen Querverkehr, und 5 an application of the invention for warning of rear cross traffic, and

6 eine Anwendung der Erfindung zur automatischen Abstandregelung. 6 an application of the invention for automatic distance control.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zeitgleich jeweils ein erstes Signal und ein zweites Signal gesendet. Insgesamt liegen bei dem in der 1 dargestellten Beispiel jeweils drei erste Signale A, B, C und drei zweite Signale A ~, B ~, C ~ vor, wobei das erste Signal A zeitgleich mit dem zweiten Signal A ~, das zweite Signal B zeitlich mit dem zweiten Signal B ~ und das erste Signal C und das zweite Signal C ~ gesendet werden. Jedem ersten Signal ist somit ein zweites Signal zugeordnet und umgekehrt. Alle Signale sind in Signalabschnitte unterteilt in denen sie gesendet werden. Signalabschnitte des ersten und des zugeordneten zweiten Signals erfolgen zeitgleich. Auf einen Signalabschnitt eines ersten Signals folgen in einer stets gleichen Reihenfolge die Signalabschnitte der anderen ersten Signale. Auf einen Signalabschnitt eines zweiten Signals folgen in der gleichen Reihenfolge die Signalabschnitte der übrigen zweiten Signale.In the method according to the invention, a first signal and a second signal are transmitted at the same time. Altogether are in the in the 1 illustrated example, three first Signals A, B, C and three second signals A ~, B ~, C ~ before, wherein the first signal A at the same time as the second signal A ~, the second signal B in time with the second signal B ~ and the first signal C and the second signal C ~ are sent. Each first signal is thus assigned a second signal and vice versa. All signals are divided into signal sections in which they are sent. Signal sections of the first and the associated second signal occur at the same time. A signal section of a first signal is followed, in always the same order, by the signal sections of the other first signals. A signal section of a second signal is followed, in the same order, by the signal sections of the remaining second signals.

Die Frequenz der ersten Signale wie auch der zweiten Signale verändert sich von Signalabschnitt zu Signalabschnitt. Es gelten dabei folgende Zusammenhänge

Figure 00060001
wobei i = 0, ... n – 1 ist. Die angegebene Steigerung der Frequenz von Signalabschnitt zu Signalabschnitt führt zu einem Upchirp. Soll ein Downchirp gesendet werden, wird der Faktor i = 0, –1, –2, ... –(n – 1) gewählt. Aus dem vorgenannten ergibt sich, dass stets zwei Signale nämlich ein erstes Signal und ein zweites Signal mit unterschiedlicher Frequenz parallel gesendet werden. Das die Signalabschnitte parallel und zeitsynchron gesendet werden und das die Frequenzen der Signalabschnitte um unterschiedliche Beträge erhöht werden.The frequency of the first signals as well as the second signals varies from signal section to signal section. The following relationships apply
Figure 00060001
where i = 0, ... n - 1. The stated increase in the frequency from signal section to signal section leads to an upchirp. If a down chirp is to be sent, the factor i = 0, -1, -2, ... - (n - 1) is selected. From the above results that always two signals namely a first signal and a second signal with different frequency are sent in parallel. The signal sections are sent in parallel and time-synchronized and the frequencies of the signal sections are increased by different amounts.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels einer Vorrichtung gemäß 2 durchgeführt werden. Die Vorrichtung weist zwei Hochfrequenzeinheiten HF1, HF2 auf. In jeder Hochfrequenzeinheit ist ein Mittel zur Signalerzeugung vorgesehen, der einen Oszillator aufweist. Die in den Hochfrequenzschaltungen HF1, HF2 erzeugten ersten beziehungsweise zweiten Signale werden über Sendeantennen Tx und T ~x ausgesendet. Die ausgesendeten ersten und zweiten Signale werden an einem Objekt reflektiert und die Echos werden über Empfangsantennen Rx, R ~x empfangen. Die empfangenen Signale werden durch Mischer in den Hochfrequenzschaltungen HF1, HF2 mit den ersten beziehungsweise zweiten Signalen gemischt. Dadurch ergeben sich Zwischenfrequenzsignale. Sowohl das Zwischenfrequenzsignal, welches in der ersten Hochfrequenzschaltung HF1 erzeugt wird, als auch das Zwischenfrequenzsignal, welches in der zweiten Hochfrequenzschaltung HF2 erzeugt wird, werden einem digitalen Signalprozessor zugeführt, in dem die Zwischenfrequenzsignale weiter verarbeitet werden. Der Digitalsignalprozessor ist ferner dazu vorgesehen die Hochfrequenzschaitungen HF1, HF2 zu steuern.The inventive method can by means of a device according to 2 be performed. The device has two high-frequency units HF1, HF2. In each high-frequency unit, a means for signal generation is provided which has an oscillator. The first and second signals generated in the high-frequency circuits HF1, HF2 are transmitted via transmission antennas Tx and Tx. The transmitted first and second signals are reflected on an object and the echoes are received via receive antennas Rx, R ~ x. The received signals are mixed by mixers in the high-frequency circuits HF1, HF2 with the first and second signals, respectively. This results in intermediate frequency signals. Both the intermediate frequency signal generated in the first high frequency circuit HF1 and the intermediate frequency signal generated in the second high frequency circuit HF2 are supplied to a digital signal processor in which the intermediate frequency signals are further processed. The digital signal processor is further provided to control the high frequency circuits HF1, HF2.

Mit der Erfindung ist es möglich, wie in 3 dargestellt ist, jeder der Sendeantennen Tx, T ~x einen unterschiedlichen Bereich des Kraftfahrzeugumfelds zur Überwachung zuzuweisen. Unterschiedliche Richtcharakteristiken für die erste Sendeantenne Tx, T ~x sind möglich. Die Bereiche können unterschiedliche Richtungen aber auch unterschiedliche Fokussierungen aufweisen. Ferner ist es möglich, die Verstärkung G so zu wählen, dass entweder ein Nahfeld oder ein weiter entfernter Bereich überwacht werden. Dieses ist in jedem Fall von der gewünschten Anwendung abhängig. Die Erfindung macht eine sehr spezifische Optimierung auf jede Anwendung möglich.With the invention it is possible, as in 3 2 is shown for assigning a different area of the motor vehicle environment to each of the transmission antennas Tx, T ~ x for monitoring purposes. Different directional characteristics for the first transmitting antenna Tx, T ~ x are possible. The areas may have different directions but also different foci. Further, it is possible to select the gain G so as to monitor either a near field or a farther range. This depends on the desired application in each case. The invention makes a very specific optimization possible for every application.

In 4 ist die Anwendung der Erfindung für einen Spurwechselassistent dargestellt. Es ist bei dem dargestellten Kraftfahrzeug 1 jeweils an der rechten und linken Heckseite eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingerichtet. Mit Hilfe der ersten Signale A, B, C, kann ein Nahfeld überwacht werden, welches auch Objekte neben dem Kraftfahrzeug erfasst, während mit den zweiten Signalen A ~, B ~, C ~, ausschließlich Objekte hinter dem Kraftfahrzeug ermittelt werden.In 4 the application of the invention for a lane change assistant is shown. It is in the illustrated motor vehicle 1 each set up on the right and left rear side of a device according to the invention. With the aid of the first signals A, B, C, a near field can be monitored, which also detects objects next to the motor vehicle, while with the second signals A ~, B ~, C ~, only objects behind the motor vehicle are determined.

Eine weitere Anwendung (5) ist die Überwachung von kreuzendem Verkehr im rückwärtigen Verkehr des Kraftfahrzeugs 1. Eine derartige Überwachungssituation kann beim Ausparken eines Kraftfahrzeugs erforderlich sein. Die Erfindung wird dann so eingerichtet, dass die Seitenbereiche mit einer sehr hohen Reichweite überwacht werden, während andererseits der rückwärtige Bereich mit einer eher geringeren Reichweite überwacht wird.Another application ( 5 ) is the monitoring of intersections in the rearward traffic of the motor vehicle 1 , Such a monitoring situation may be required when parking a motor vehicle. The invention is then arranged to monitor the side areas with a very high range while, on the other hand, monitoring the rear area with a rather short range.

Für eine automatische Abstandsregelung (6) ist es dagegen vorteilhaft, wenn einerseits ein sehr schmaler aber sehr weitläufiger Bereich, beispielsweise durch die ersten Signale A, B, C, überwacht wird und andererseits im Nahbereich ein großer Öffnungswinkel mit einer sehr geringen Reichweite ermöglicht wird, um den Nahbereich zu überwachen.For an automatic distance control ( 6 On the other hand, it is advantageous if, on the one hand, a very narrow but very extensive area is monitored, for example by the first signals A, B, C, and on the other hand a large opening angle with a very short range is made possible in the vicinity to monitor the near area.

Durch den Frequenzversatz der erfindungsgemäßen Verfahren wird also das bekannte LFMSK-Verfahren mit einem Frequenzmultiplexverfahren kombiniert. Für das nicht ein Mittel zur Signalerzeugung mit einem Oszillator sondern zwei gleichartige Oszillatoren verwendet werden. Getrennte Empfangszweige für die ersten Signale wie auch für die zweiten Signale erzeugen voneinander unabhängige Zwischenfrequenzsignale aus denen unabhängig voneinander Rohzielparameter ermittelt werden können. Die dadurch erfassten Rohziele liegen im Regelfall in unterschiedlichen Bereichen, es seidenn die Abdeckungsbereiche der ersten Signale und der zweiten Signale überdecken sich. Falls jedoch die Abdeckungsbereiche der ersten Signale und der zweiten Signale einander überdecken, ergeben sich für das gleiche beobachtete Objekt Rohzielparameter die durch geeignete Fusion der Rohzielparameter zu einer deutlichen Robustheitssteigerung des Gesamtsystems führen können. Durch die Verwendung unterschiedlicher Frequenzerhöhungen der ersten und der zweiten Signale ist es möglich, ein Ziel mit Hilfe der Frequenzdifferenz in den beiden Zwischenfrequenzspektren zu berechnen.Due to the frequency offset of the method according to the invention, therefore, the known LFMSK method is combined with a frequency multiplexing method. For that not a means of signal generation with an oscillator but two similar oscillators are used. Separate reception branches for the first signals as well as for the second signals generate independent intermediate frequency signals which independently determine raw target parameters can be. As a rule, the raw targets detected thereby lie in different areas, since the coverage areas of the first signals and of the second signals overlap. However, if the coverage areas of the first signals and the second signals overlap each other, raw target parameters result for the same observed object which can lead to a significant increase in the robustness of the overall system by suitable fusion of the raw target parameters. By using different frequency increases of the first and second signals, it is possible to calculate a target using the frequency difference in the two intermediate frequency spectra.

Aufgrund der unterschiedlichen Frequenzeigenschaften der ersten und der zweiten Signale ist das gleichzeitige Auftreten von Zwischenfrequenzen gleich Null ausgeschlossen, wenn sich das Objekt in dem überschneidenden Abdeckungsbereich befindet.Due to the different frequency characteristics of the first and second signals, the simultaneous occurrence of intermediate frequencies equal to zero is excluded when the object is in the overlapping coverage area.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

  • A, B, C, ...A, B, C, ...
    erste Signalefirst signals
    A ~, B ~, C ~, ...A ~, B ~, C ~, ...
    zweite Signalesecond signals
    f A / i, f B / i, f C / i, ...f A / i, f B / i, f C / i, ...
    Frequenzen der Signalabschnitte der ersten SignaleFrequencies of the signal sections of the first signals
    f ~ A / i, f ~ B / i, f ~ C / i, ...f ~ A / i, f ~ B / i, f ~ C / i, ...
    Frequenzen der Signalabschnitte der zweiten SignaleFrequencies of the signal sections of the second signals
    ΔfA, ΔfB, ΔfC, ...Δf A , Δf B , Δf C , ...
    Beträge der Frequenzerhöhung der ersten SignaleAmounts of frequency increase of the first signals
    Δf ~A, Δf ~B, Δf ~C, ...Δf ~ A , Δf ~ B , Δf ~ C , ...
    Beträge der Frequenzerhöhung der zweiten SignaleAmounts of frequency increase of the second signals
    ii
    Faktorfactor
    NN
    Anzahl der Signalabschnitte pro TaktNumber of signal sections per clock
    HF1HF1
    Hochfrequenzschaltung für die ersten SignaleHigh frequency circuit for the first signals
    HF2HF2
    Hochfrequenzschaltung für die zweiten SignaleHigh frequency circuit for the second signals
    TxTx
    Sendeantenne für die ersten SignaleTransmitting antenna for the first signals
    T ~xT ~ x
    Sendeantenne für die zweiten SignaleTransmitting antenna for the second signals
    RxRx
    Empfangsantenne für die ersten SignaleReceiving antenna for the first signals
    R ~xR ~ x
    Empfangsantenne für die zweiten SignaleReceiving antenna for the second signals
    PP
    digitaler Signalprozessordigital signal processor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10050278 A1 [0002] DE 10050278 A1 [0002]

Claims (12)

Verfahren zur Bestimmung von Abstand und Relativgeschwindigkeit wenigstens eines entfernten Objektes von einem Beobachtungspunkt mit Hilfe von vom Beobachtungspunkt ausgesandter erster elektromagnetischer Signale, wobei jedes erste Signal (A, B, C, ...) mehrere Signalabschnitte umfasst, wobei die Signalabschnitte der ersten Signale (A, B, C, ...) in einer stets gleichen Reihenfolge abwechselnd ausgesendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass vom Beobachtungspunkt zweite Signale (A ~, B ~, C ~, ...) ausgesendet werden, wobei jedes zweite Signal (A ~, B ~, C ~, ...) zeitgleich zu einem der ersten Signale (A, B, C, ...) ausgesendet wird, und sich jedes zweite Signal (A ~, B ~, C ~, ...) von dem zeitgleich ausgesendeten ersten Signal (A, B, C, ...) durch einen Frequenzversatz unterscheidet.Method for determining the distance and relative speed of at least one remote object from an observation point by means of first electromagnetic signals emitted from the observation point, each first signal (A, B, C,...) Comprising a plurality of signal sections, the signal sections of the first signals ( A, B, C, ...) are transmitted alternately in always the same order, characterized in that second signals (A ~, B ~, C ~, ...) are transmitted from the observation point, each second signal (A ~, B ~, C ~, ...) is transmitted simultaneously with one of the first signals (A, B, C, ...), and every other signal (A ~, B ~, C ~, ... ) differs from the simultaneously transmitted first signal (A, B, C, ...) by a frequency offset. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Signalabschnitte der zeitgleich ausgesendeten ersten Signale (A, B, C, ...) und zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...) zeitgleich ausgesendet werden.A method according to claim 1, characterized in that all signal portions of the simultaneously transmitted first signals (A, B, C, ...) and second signals (A ~, B ~, C ~, ...) are transmitted at the same time. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Signale (A, B, C, ...) und die zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...) in aufeinanderfolgenden gleich langen Takten gesendet werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the first signals (A, B, C, ...) and the second signals (A ~, B ~, C ~, ...) are sent in successive equally long cycles , Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Signale (A, B, C, ...) und zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...) in jedem zweiten Takt identisch ausgesendet werden.A method according to claim 3, characterized in that the first signals (A, B, C, ...) and second signals (A ~, B ~, C ~, ...) are transmitted identically in every other clock. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem ersten Signalabschnitt jedes ersten Signals (A, B, C, ...) und jedes zweiten Signals (A ~, B ~, C ~, ...) die Frequenz jedes ersten Signals (A, B, C, ...) und jedes zweiten Signals (A ~, B ~, C ~, ...) von Signalabschnitt zu Signalabschnitt um einen mit einem ganzzahligen Faktor (i) multiplizierten, vorgegebenen Betrag (ΔfA, Δf ~A, ΔfB, Δf ~B, ΔfC, Δf ~C, ...) vermindert oder erhöht wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that starting from a first signal portion of each first signal (A, B, C, ...) and every other signal (A ~, B ~, C ~, ...) the frequency of each first signal (A, B, C, ...) and every other signal (A ~, B ~, C ~, ...) from signal section to signal section by a given by an integer factor (i) multiplied Amount (.DELTA.f A , .DELTA.f ~ A , .DELTA.f B , .DELTA.f ~ B , .DELTA.f C , .DELTA.f ~ C , ...) is reduced or increased. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Faktor (i) von Signalabschnitt zu Signalabschnitt bei Null beginnend mit Eins inkrementiert oder dekrementiert wird.A method according to claim 5, characterized in that the factor (i) is incremented or decremented from signal portion to signal portion at zero starting at one. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Faktor (i) multiplizierte Betrag (ΔfA, ΔfB, ΔfC, ...), um den die Frequenzen der ersten Signale (A, B, C, ...) vermindert oder erhöht werden, sich von dem mit dem Faktor (i) multiplizierten Betrag (Δf ~A, Δf ~B, Δf ~C, ...), um den die Frequenz der zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...) vermindert oder erhöht werden, unterscheidet.Method according to claim 5 or 6, characterized in that the amount multiplied by the factor (i) (Δf A , Δf B , Δf C , ...) by which the frequencies of the first signals (A, B, C,. ..) can be reduced or increased by the amount multiplied by the factor (i) (Δf- A , Δf- B , Δf- C , ...) by which the frequency of the second signals (A ~, B ~ , C ~, ...) is reduced or increased. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Signale (A, B, C, ...) und zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...) bzw. die Signalabschnitte der ersten Signale (A, B, C, ...) und die Signalabschnitte der zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...) nicht in Phase sind.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first signals (A, B, C, ...) and second signals (A ~, B ~, C ~, ...) or the signal sections of the first Signals (A, B, C, ...) and the signal portions of the second signals (A ~, B ~, C ~, ...) are not in phase. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Echos der ersten Signale (A, B, C, ...) und Echos der zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...) getrennt empfangen und die Echos jeweils mittels eines Mittels zur Signalerzeugung erzeugter Signale gemischt werden.Method according to one of Claims 1 to 7, characterized in that echoes of the first signals (A, B, C, ...) and echoes of the second signals (A ~, B ~, C ~, ...) are received separately and the echoes are each mixed by a signal generating means. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels dem Mittel zur Signalerzeugung erzeugten Signale die ausgesendeten ersten Signale (A, B, C, ...) bzw. zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...) sind.Method according to Claim 9, characterized in that the signals generated by means of the signal generation means are the transmitted first signals (A, B, C, ...) and second signals (A ~, B ~, C ~, ...) are. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Mittel zur Signalerzeugung der ersten Signale (A, B, C, ...) und ein Mittel zur Signalerzeugung der zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...), eine Sendeantenne (Tx) zum Senden der ersten Signale (A, B, C, ...) und eine Sendeantenne (T ~x) zum Senden der zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...), eine Empfangsantenne (Rx) zum Empfang von Echos auf die ersten Signale (A, B, C, ...) und eine Empfangsantenne (R ~x) zum Empfang von Echos auf die zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...) und einen Mischer zum Mischen der Echos auf die ersten Signale (A, B, C, ...) mit den ersten Signalen (A, B, C, ...) und einen Mischer zum Mischen der Echos auf die zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...) mit den zweiten Signalen (A ~, B ~, C ~, ...) aufweist.Apparatus for carrying out a method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the apparatus comprises means for generating signals of the first signals (A, B, C, ...) and means for generating signals of the second signals (A ~, B ~, C ~, ...), a transmitting antenna (Tx) for transmitting the first signals (A, B, C, ...) and a transmitting antenna (T ~ x) for transmitting the second signals (A ~, B ~ , C ~, ...), a receiving antenna (Rx) for receiving echoes on the first signals (A, B, C, ...) and a receiving antenna (R ~ x) for receiving echoes on the second signals ( A ~, B ~, C ~, ...) and a mixer for mixing the echoes to the first signals (A, B, C, ...) with the first signals (A, B, C, ...) and a mixer for mixing the echoes to the second signals (A ~, B ~, C ~, ...) with the second signals (A ~, B ~, C ~, ...). Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Signalerzeugung der ersten Signale (A, B, C, ...) und der Mischer zum Mischen der Echos auf die ersten Signale (A, B, C, ...) mit den ersten Signalen (A, B, C, ...) Teil einer ersten Hochfrequenzschaltung (HF1) und das Mittel zur Signalerzeugung der zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...) und der Mischer zum Mischen der Echos auf die zweiten Signale (A ~, B ~, C ~, ...) mit den zweiten Signalen (A ~, B ~, C ~, ...) Teil einer zweiten Hochfrequenzschaltung (HF2) sind oder solche Hochfrequenzeinheiten (HF1, HF2) bilden.Apparatus according to claim 11, characterized in that the means for signal generation of the first signals (A, B, C, ...) and the mixer for mixing the echoes to the first signals (A, B, C, ...) with the first signals (A, B, C, ...) are part of a first high frequency circuit (HF1) and the signal generating means of the second signals (A ~, B ~, C ~, ...) and the mixer for mixing the echoes to the second signals (A ~, B ~, C ~, ...) with the second signals (A ~, B ~, C ~, ...) are part of a second high-frequency circuit (HF2) or such high-frequency units (HF1, HF2) form.
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