DE102014215307B4

DE102014215307B4 - Messgerät und Messverfahren zur Vermessung insbesondere von FMCW-Signalen

Info

Publication number: DE102014215307B4
Application number: DE102014215307.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Lagler; Clemens Lohmer; Luke Cirillo
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2034-08-05
Also published as: US10018708B2; US20160033624A1; DE102014215307A1

Abstract

Messgerät zur Messung eines Messsignals (30) eines Messobjekts (11), mit einer Verarbeitungseinrichtung (13) und einer Anzeigeeinrichtung (14), wobei die Verarbeitungseinrichtung (13)- eine Detektionseinrichtung (17), welche ausgebildet ist, um automatisch zumindest einen das Messsignal (30) charakterisierenden Parameter zu bestimmen, und- eine Rekonstruktionseinrichtung (18), welche ausgebildet ist, um basierend auf dem zumindest einen das Messsignal (30) charakterisierenden Parameter ein ideales Messsignal (37) zu rekonstruieren, aufweist,wobei die Anzeigeeinrichtung (14) ausgebildet ist, um das Messsignal (30) oder ein von dem Messsignal abgeleitetes Signal (32) und das rekonstruierte ideale Messsignal (37) anzuzeigen, undwobei bei der Bestimmung des zumindest einen das Messsignal (30) charakterisierenden Parameters ein existierender Zeit- und/oder Frequenz-Versatz kompensiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messgerät und ein Messverfahren zur teilautomatischen Vermessung und Visualisierung von Signalen, insbesondere von frequenzmodulierten Dauerstrich-Radarsignale.
Frequenzmodulierte Dauerstrich-Radarsignale (FMCW-Signale) werden bei vielen gängigen Radarsensoren, z.B. bei Abstandsregeleinrichtungen im Automobilsektor eingesetzt. Mittels des FMCW-Prinzips kann eine gezielte Aussage über Distanz- und Relativgeschwindigkeit eines Objekts zum Radarsensor gemacht werden. Hierbei handelt es sich um eine frequenzmodulierte Form eines kontinuierlich ausgesendeten Signals, wobei die einzelnen Signalabschnitte, sogenannte Chirps, üblicherweise stückweise linear sind, jedoch unterschiedliche Steigungen, sogenannte Chirprates aufweisen können. Die Chirps können auch in gepulster Form auftreten. Hierbei werden pro Periode mehrere Chirps, z.B. 128, in einer Sequenz mit einer darauffolgenden Ruhezeit ausgesendet.
Die typische Signalform genügt dabei nachfolgender Beschreibung: $F M C W = \sum_{n = 1}^{N} (\underset{C h i r p r a t e}{\underset{︸}{(\frac{ƒ_{n} - ƒ_{n - 1}}{T_{n}})}} \cdot (t - t_{n}) + ƒ_{n - 1}) \cdot g (t - t_{n}; T_{n}) F \ddot{u} r t \in [t_{0}, t_{N})$
hierin bedeuten:

N = Anzahl der linearen Segmente pro Signalperiode
T_n = Zeitintervall mit konstanter Chirprate
f_n = Frequenzoffset am Ende eines linearen Segments
FMCW(t) = FM(t - P), mit der Signalperiode P = t_N-t₀
g(t;T) = Fensterfunktion, die den Wert 1 für t ∈ [t₀, t_N) annimmt und sonst null ist,
t = Zeit
n = Zählindex

Das Analysieren dieser FMCW-Signale auf ihre wichtigen Eigenschaften stellt einen wesentlichen Punkt in der Entwicklung von aktuellen und zukünftigen Radarsystemen dar. So wird durch die Chirpdauer der Eindeutigkeitsbereich, durch die Chirprate das Auflösungsvermögen und durch die Linearität der Chirps die Messgenauigkeit bestimmt. Diese Signaleigenschaften stellen einen zentralen Bestandteil des Gesamtsystems dar und müssen somit möglichst bekannt sein. Bislang ist jedoch kein Automatismus zur selbstständigen Erfassung und Auswertung von FMCW-Signalen verfügbar. Die Analyse des charakteristischen FMCW-Signals ist momentan aufwendig, da die signifikanten Parameter des FMCW-Signals einzeln ermittelt werden müssen. Dies ist gerade bei einem schlechten Signal-Rausch-Verhältnis kompliziert und fehleranfällig.
So zeigt beispielsweise die EP 0 667 536 A2 ein herkömmliches Verfahren zum Vermessen von FMCW-Signalen. Bei Nutzung des dort gezeigten Verfahrens ist eine große Sachkenntnis des Nutzers nötig. Selbst unter Voraussetzung einer solchen großen Sachkenntnis kann lediglich mit großem Aufwand ein optimales Messergebnis erzielt werden.
Ferner betrifft die DE 10 2004 043 876 A1 Verfahren und ein System zur Echtheitsbestimmung der individualtypischen Merkmale von Prüfobjekten, insbesondere bei der Identifikation von Personen anhand von individualtypischen Merkmalen der Fingerkuppen.
Außerdem offenbart die DE 10 2007 042 042 A1 ein Verfahren zur Ermittlung und Überwachung des Füllstands eines Mediums in einem Behälter durch ein Feldgerät, wobei Sendesignale in Richtung des Mediums ausgesendet werden und als Reflexionssignale empfangen werden, wobei die Sendesignale und die Reflexionssignale mittels Stützpunkten in einer von der Laufzeit oder der Laufstrecke abhängigen Hüllkurve erfasst werden.
Des Weiteren beschreibt die US 2008 / 0 052 335 A1 ein Verfahren zur Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Umwandlung. Es werden Zeitbereichseingangsdaten erhalten. Die Eingangsdaten werden von der Zeitdomäne in die Frequenzdomäne umgewandelt, um Frequenzdomänendaten bereitzustellen. Es werden frequenzverschobene Zeitbereichsdaten erzeugt. Die frequenzverschobenen Zeitbereichsdaten werden aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich umgewandelt, um frequenzverschobene Frequenzbereichsdaten bereitzustellen. Die Frequenzbereichsdaten werden mit den frequenzverschobenen Frequenzbereichsdaten kombiniert, um kombinierte Frequenzbereichsdaten zu erzeugen. Die Frequenzbereichsdaten werden zur weiteren Verarbeitung durch ein Test- und Messsystem bereitgestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messgerät und ein Messverfahren zu schaffen, welche eine Vermessung von FMCW-Signalen ermöglichen und gleichzeitig lediglich geringe Sachkenntnisse des Nutzers und einen geringen Bedienaufwand erfordern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Messgerät durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 und für das Messverfahren durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes Messgerät zur Vermessung eines Messsignals eines Messobjekts beinhaltet eine Verarbeitungseinrichtung und eine Anzeigeeinrichtung. Die Verarbeitungseinrichtung beinhaltet dabei eine Detektionseinrichtung, welche ausgebildet ist, automatisch zumindest einen das Messsignal charakterisierenden Parameter zu bestimmten. Weiterhin beinhaltet die Verarbeitungseinrichtung eine Rekonstruktionseinrichtung, welche ausgebildet ist, um basierend auf dem zumindest einen das Messsignal charakterisierenden Parameter, ein ideales Messsignal zu rekonstruieren. Die Anzeigeeinrichtung ist weiterhin ausgebildet, um das Messsignal oder ein von dem Messsignal abgeleitetes Signal und das rekonstruierte ideale Messsignal anzuzeigen. Durch die Rekonstruktion und Anzeige eines idealen Messsignals neben dem tatsächlichen Messsignal ist es dem Nutzer somit möglich, auf den ersten Blick zu erkennen, ob der charakterisierende Parameter korrekt automatisch detektiert wurde.
Vorzugsweise weist die Verarbeitungseinrichtung weiterhin eine Fehlersignaleinrichtung auf, welche ausgebildet ist, um aus dem Messsignal oder einem von dem Messsignal abgeleiteten Signal und dem rekonstruierten idealen Messsignal durch Subtraktion ein Fehlersignal zu bestimmen. Die Anzeigeeinrichtung ist in diesem Fall ausgebildet, um zusätzlich das Fehlersignal anzuzeigen. Insbesondere durch Ansicht des Fehlersignals kann der Nutzer somit mit sehr geringem Aufwand erkennen, ob das rekonstruierte ideale Messsignal weitgehend dem tatsächlichen Messsignal entspricht und damit der das Messsignal charakterisierende Parameter korrekt automatisiert detektiert wurde.
Bevorzugt weist die Detektionseinrichtung dabei eine Transformationseinrichtung zur Transformation des Messsignals oder eines von dem Messsignal abgeleiteten Signals in den Frequenzbereich auf. Zusätzlich oder alternativ weist die Detektionseinrichtung eine Filtereinrichtung zur Rauschreduzierung des Messsignals oder eines von dem Messsignal abgeleiteten Signals durch Filterung auf. Zusätzlich oder alternativ weist die Detektionseinrichtung eine Segmentbestimmungseinrichtung zur Bestimmung vorzugweise linearer Segmente des Messsignals oder eines von dem Messsignal abgeleiteten Signals, vorzugweise des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals, auf. Zusätzlich oder alternativ weist die Detektionseinrichtung eine Regressionseinrichtung auf, welche ausgebildet ist, um mittels einer Regressionsrechnung den zumindest einen, das Messsignal charakterisierenden Parameter zu bestimmen. So kann eine besonders genaue Bestimmung des zumindest einen, das Messsignal charakterisierenden Parameters erfolgen.
Vorzugsweise weist die Verarbeitungseinrichtung weiterhin eine Justierungseinrichtung auf, welche ausgebildet ist, um basierend auf einer manuellen Justierung durch einen Nutzer, den zumindest einen von der Detektionseinrichtung bestimmten, das Messsignal charakterisierenden Parameter zu verändern. Die Justierung erfolgt dabei vorzugsweise durch Verschieben von Punkten des rekonstruierten idealen Messsignals auf der Anzeigeeinrichtung. Falls die Verarbeitungseinrichtung eine Fehlersignaleinrichtung aufweist, ist diese in diesem Fall ausgebildet, um basierend auf dem veränderten zumindest einen, das Messsignal charakterisierenden Parameter, das Fehlersignal erneut zu berechnen. In diesem Fall ist die Anzeigeeinrichtung ausgebildet, um das erneut berechnete Fehlersignal anzuzeigen. So kann der Nutzer sofort erkennen, wie seine manuelle Justierung das Fehlersignal beeinflusst. Eine besonders genaue Vermessung des Messsignals ist so möglich.
Bevorzugt ist das Messsignal dabei ein frequenzmoduliertes Dauer-/Radarsignal (FMCW).
Vorzugsweise ist die Detektionseinrichtung ausgebildet, um mehrere, das Messsignal charakterisierende Parameter zu bestimmen. Die Rekonstruktionseinrichtung ist dann ausgebildet, um basierend auf den mehreren, das Messsignal charakterisierenden Parametern, das ideale Messsignal zu rekonstruieren. Eine besonders genaue Vermessung des Messsignals ist so möglich.
Bei den das Messsignal charakterisierenden Parametern handelt es sich vorzugsweise um eine Steigung eines Segments des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals oder eine Chirpdauer eines Abschnitts des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals oder eine Chirprate eines Abschnitts des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals oder eine Unstetigkeitsstelle der Steigung des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals. So können sehr flexibel relevante Parameter des Messsignals bestimmt werden. Damit ist eine sehr genaue Vermessung des Messsignals möglich.
Ein erfindungsgemäßes Messverfahren dient der Vermessung eines Messsignals eines Messobjekts. Zumindest ein das Messsignal charakterisierender Parameter des Messsignals wird dabei bestimmt. Basierend auf dem zumindest einen, das Messsignal charakterisierenden Parameter, wird ein ideales Messsignal rekonstruiert. Das Messsignal oder ein von dem Messsignal abgeleitetes Signal und das rekonstruierte ideale Messsignal werden dabei von einer Anzeigeeinrichtung angezeigt. So ist eine besonders genaue Vermessung des Messsignals möglich, da ein Nutzer auf den ersten Blick erkennt, ob der das Messsignal charakterisierende Parameter korrekt detektiert wurde.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, beispielhaft beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßes Messgeräts in einem Blockschaltbild;
2 eine Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Messgeräts in einem Blockschaltbild;
3 eine Ansicht einer Anzeigeeinrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Messgeräts;
4 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messverfahrens in einem Flussdiagramm und
5 eine Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Messverfahrens in einem Flussdiagramm.

Zunächst wird anhand der 1 - 2 der Aufbau und die Funktionsweise verschiedener Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Messgeräts erläutert. Anhand von 3 wird anschließend auf die besonders übersichtliche Darstellung der Messergebnisse durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messgeräts eingegangen. Abschließend wird anhand von 4 und 5 die Funktionsweise von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Messverfahrens verdeutlicht. Identische Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht wiederholt dargestellt und beschrieben.
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messgeräts 10 dargestellt. Das Messgerät 10 ist dabei mit einem Messobjekt 11 verbunden. Das Messgerät 10 beinhaltet dabei eine Messeinrichtung 12, eine Verarbeitungseinrichtung 13, eine Anzeigeeinrichtung 14, eine Steuereinrichtung 15 und eine Eingabeeinrichtung 16. Die Messeinrichtung 12 ist dabei verbunden mit der Steuereinrichtung 15 und der Verarbeitungseinrichtung 13. Die Verarbeitungseinrichtung 13 beinhaltet dabei eine Detektionseinrichtung 17, eine Rekonstruktionseinrichtung 18, eine Justierungseinrichtung 19 und eine Fehlersignaleinrichtung 20. Die Verarbeitungseinrichtung 13 ist ebenfalls mit der Steuereinrichtung 15 verbunden. Die Anzeigeeinrichtung 14 und die Eingabeeinrichtung 16 sind jeweils lediglich mit der Steuereinrichtung 15 verbunden. Das Messobjekt 11, welches nicht Teil des Messgeräts 10 ist, ist dabei mit der Messeinrichtung 12 des Messgeräts 10 verbunden.
Das Messobjekt 11 erzeugt dabei ein Messsignal 30, welches von der Messeinrichtung 12 empfangen und gemessen wird. Ein digitalisiertes und optional frequenzreduziertes Messsignal 31 wird von der Messeinrichtung 12 an die Verarbeitungseinrichtung 13 übertragen.
Das Messsignal 31 wird dabei der Detektionseinrichtung 17 innerhalb der Verarbeitungseinrichtung 13 zugeführt. Die Detektionseinrichtung 17 detektiert einen oder mehrere Parameter des Messsignals 31, welche das Messsignal 31 charakterisieren. Bei diesen Parametern handelt es sich beispielsweise um eine Steigung eines Segments des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals, eine Chirpdauer eines Abschnitts des Messsignals, eine Chirprate eines Abschnitts des Messsignals oder eine Unstetigkeitsstelle der Steigung des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals. Weitere relevante Parameter, welche das Messsignal im Frequenzbereich charakterisieren, sind dabei die Gesamtperiodendauer, die Bandbreite und Nicht-Linearitäten des gemessenen Messsignals. Auch weitere Parameter können von der Detektionseinrichtung 17 bestimmt werden.
Die von der Detektionseinrichtung 17 bestimmten Parameter, welche das Messsignal 31 charakterisieren, werden der Rekonstruktionseinrichtung 18 zugeführt. Die Rekonstruktionseinrichtung 18 rekonstruiert basierend auf den übermittelten Parametern ein ideales Messsignal, d.h. eine idealisierte Version des Messsignals 31 ohne Störungen und ohne Rauschen. Das rekonstruierte ideale Messsignal und das Messsignal 31 werden gesteuert durch die Steuereinrichtung 15 mittels der Eingabeeinrichtung 16 dargestellt.
Optional erzeugt die Fehlersignaleinrichtung 20 zusätzlich ein Fehlersignal, welches einem Differenzsignal zwischen dem Messsignal 31 und dem idealen Messsignal entspricht. In diesem Fall wird das Fehlersignal zusätzlich mittels der Eingabeeinrichtung 16 dargestellt. Da die automatische Detektion der Parameter des Messsignals durch die Detektionseinrichtung 17 insbesondere bei stark gestörten Messsignalen nicht immer zu zufrieden stellenden Ergebnissen führt, kann eine manuelle Justierung mittels der Justierungseinrichtung 19 durchgeführt werden.
Mittels der Eingabeeinrichtung 16 kann somit nach der Darstellung des Messsignals 31 und des idealen Messsignals in das ideale Messsignal eingegriffen werden. Insbesondere können Stützstellen des in den Frequenzbereich transformierten idealen Messsignals manuell auf der Anzeigeeinrichtung 14 verschoben werden. Während somit das ideale Messsignal angepasst wird, aktualisiert gleichzeitig die Fehlersignaleinrichtung 20 das zugehörige Fehlersignal. Einem Nutzer ist es somit möglich, direkt den Einfluss der manuellen Justierung auf das resultierende Fehlersignal zu überblicken.
Bei der manuellen Justierung können durch Definition eines Einzugsbereichs auf der Anzeigeeinrichtung 14, z.B. durch Markierung eines Kreises mit variabel einstellbarem Radius, Bereiche des gemessenen Signals bestimmt werden, welche von der automatischen Detektion durch die Detektionseinrichtung 17 nicht korrekt erfasst wurden. Wie bereits erwähnt, können anschließend auch für die ausgewählten Bereiche die entsprechenden, das Messsignal 31 charakterisierenden Parameter bestimmt werden.
Weiterhin ist eine iterative Detektion und Justierung möglich. So kann nach der manuellen Justierung 19 eine erneute automatische Detektion der Parameter basierend auf den Eingaben für die Justierung erfolgen.
In 2 ist eine Detailansicht der Detektionseinrichtung 17 aus 1 gezeigt. Die Detektionseinrichtung 17 beinhaltet dabei eine Transformationseinrichtung 21, welche das Messsignal 31 in den Frequenzbereich transformiert. Ein resultierendes Messsignal im Frequenzbereich 32 wird einer Filtereinrichtung 22 zugeführt, welche eine Rauschreduzierung des Messsignals im Frequenzbereich 32 durch Filterung durchführt. Ein resultierendes gefiltertes Messsignal im Frequenzbereich 33 wird einer Segmentbestimmungseinrichtung 34 zugeführt, welche Segmente des Messsignals, vorzugsweise lineare Segmente des Messsignals 33 bestimmt. Sofern lineare Segmente des Messsignals 33 detektiert werden sollen, beinhaltet die Segmentbestimmungseinrichtung 23 eine Differenzierungseinrichtung 23a, welche die zweite Ableitung des gefilterten Messsignals im Frequenzbereich 33 bildet. Weiterhin beinhaltet die Segmentbestimmungseinrichtung 23 in diesem Fall eine Maximabestimmungseinrichtung 23b, welche durch Bestimmung von Minima und Maxima der zweiten Ableitung 34, lineare Abschnitte des gefilterten Messsignals im Frequenzbereich 33 bestimmt.
Die von der Segmentbestimmungseinrichtung 23 ermittelten Segmente werden als Signal 35 an eine Regressionseinrichtung 24 übertragen, welche eine Regressionsrechnung durchführt und so die das Messsignal charakterisierenden Parameter bestimmt. Sowohl der Transformationseinrichtung 23, wie auch der Regressionseinrichtung 24 ist dabei das digitalisierte und frequenzreduzierte Messsignal 31 zugeführt. Die resultierenden Parameter werden als Signal 36 an die Rekonstruktionseinrichtung 18 übermittelt.
Zusätzlich kann die Verarbeitungseinrichtung 13 weiterhin über eine Datenbank verfügen, in welcher verschiedene bekannte Signalformen in Form ihrer charakterisierenden Parameter gespeichert sind. Nachdem der oder die das gegenwärtige Messsignal 31 charakterisierenden Parameter bestimmt wurden, können diese mit in der Datenbank gespeicherten Parametern verglichen werden. Ergibt sich eine Übereinstimmung oder eine Beinahe-Übereinstimmung, so können optional statt den ermittelten, das Messsignal 31 charakterisierenden Parameter, die in der Datenbank gespeicherten Parameter für die Rekonstruktion durch die Rekonstruktionseinrichtung 18 genutzt werden.
Bei der Bestimmung der das Messsignal 31 charakterisierenden Parameter kann optional ein existierender Zeit- und/oder Frequenz-Versatz kompensiert werden. D.h. es wird in diesem Fall lediglich die relative Signalform des Messsignals 31 untersucht. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn das Messgerät 10 nicht mit eine hochgenauen Referenzsignal versorgt ist bzw. das Referenzsignal des Messgeräts 10 von einem Referenzsignal des Messobjekts 11 abweicht.
Alternativ können ein Zeitversatz und/oder ein Frequenzversatz des Messsignals 31 ebenfalls als das Messsignal 31 charakterisierende Parameter herangezogen werden. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn das Messgerät 10 mit einem hochgenauen Referenzsignal versorgt ist, welches vorzugsweise mit einem Referenzsignal des Messobjekts 11 synchronisiert ist.
Zusätzlich zu der Nutzung der zuvor beschriebenen linearen Segmente, können auch nicht-lineare Segmente des Messsignals 31 vermessen und zur Charakterisierung des Messsignals 31 herangezogen werden. Auch wenn zum gegenwärtigen Zeitpunkt übliche FMCW-Systeme lediglich lineare Abschnitte des Signals im Frequenzbereich nutzen, ist die Verwendung solcher nicht-linearer Abschnitte in zukünftigen Anwendungen denkbar. In diesem Fall könnte ein weiterer Parameter, welcher einen solchen nicht-linearen Signalabschnitt charakterisiert, die Tendenz der Steigung oder ein Krümmungsradius sein. Weitere das Messsignal charakterisierende Parameter könnten bei einem nicht-linearen Verlauf des Messsignals im Frequenzbereich, die Parameter eines Polynoms sein, welche den Verlauf des nicht-linearen Abschnitts im Frequenzbereich definieren.
In 3 ist nun der Inhalt der Anzeigeeinrichtung 14 in einem exemplarischen Ausführungsbeispiel gezeigt. In einem oberen Diagramm sind dabei ein Messsignal im Frequenzbereich 32 und ein ideales Messsignal 37 dargestellt. Deutlich erkennbar ist, dass das ideale Messsignal 37 aus mehreren linearen Segmenten besteht, welche durch Stützstellen voneinander getrennt sind. Bei einer zuvor beschriebenen Justierung könnte die Position der entsprechenden Stützstellen manuell verschoben werden. Alternativ könnten zusätzliche Stützstellen eingefügt werden. Auch eine Veränderung des linearen Verlaufs eines Segments zu einem nicht-linearen Verlauf könnte bei der Justierung erfolgen.
In dem unteren Diagramm ist darüber hinaus ein Fehlersignal 38 dargestellt, welches einer Differenz des Messsignals 32 im Frequenzbereich und des idealen Messsignals 37 entspricht. Das Fehlersignal 38 wird dabei bei der Justierung automatisch an das aktuelle ideale Messsignal 37 angepasst. So kann ein Nutzer sofort erkennen, ob die Justierung eine bessere Einstellung des Messsignals erreicht, als die automatische Detektion, oder nicht.
In 4 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messverfahrens in einem Flussdiagramm dargestellt. In einem ersten Schritt 100 wird ein Messsignal von einem Messobjekt gemessen. In einem zweiten Schritt 101 wird das Messsignal in den Frequenzbereich transformiert. In einem dritten Schritt 102 werden Segmente des Messsignals im Frequenzbereich detektiert und Parameter, welche das Messsignal im Frequenzbereich charakterisieren, bestimmt. Darüber hinaus wird basierend auf den Segmenten und Parametern ein ideales Messsignal rekonstruiert. Hinsichtlich der genauen Funktion des Schritts 102 wird auf die Ausführungen zu 5 verwiesen.
In einem vierten Schritt 103 wird durch Subtraktion des Messsignals im Frequenzbereich und des rekonstruierten idealen Messsignals ein Fehlersignal bestimmt. In einem fünften Schritt 104 werden das Messsignal, das ideale Messsignal und das Fehlersignal wie in 3 gezeigt angezeigt. Abschließend werden in einem optionalen sechsten Schritt 105 die Segmente des idealen Messsignals auf der Anzeigeeinrichtung manuell justiert. Dabei können die Steigungen, die Krümmungen, die Eckpunkte, etc. der Segmente verschoben werden. Dadurch wird das ideale Messsignal verändert. Die manuelle Justierung des idealen Messsignals wirkt sich dabei direkt auf die Anzeige des idealen Messsignals und auch des Fehlersignals aus. Dies wird durch den Rückgriff auf den fünften Schritt 104 dargestellt. Optional kann zusätzlich eine iterative Bestimmung des idealen Messsignals erfolgen. In diesem Fall erfolgt nach jeder Justierung eine erneute automatische Detektion der Segmente und Parameter und Bestimmung des idealen Messsignals im Schritt 102.
Abschließend wird in 5 auf die genaue Funktionsweise des dritten Schritts 102 aus 4 eingegangen. In einem ersten Teilschritt 102a erfolgt eine Filterung des Messsignals im Frequenzbereich, um eine Reduktion des Rauschens zu erzielen. In einem zweiten Schritt 102b wird bei Annahme von linearen Segmenten die zweite Ableitung des rauschreduzierten Messsignals im Frequenzbereich gebildet. In einem dritten Teilschritt 102c werden Maxima und Minima der zweiten Ableitung bestimmt, um so lineare Bereiche des Messsignals im Frequenzbereich zu ermitteln. Abschließend werden in einem vierten Schritt 102d anhand einer Regressionsrechnung die konkreten Parameter, welche das Messsignal im Frequenzbereich charakterisieren, bestimmt und so das ideale Messsignal rekonstruiert.
Die Erfindung ist dabei nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere müssen die Messsignale nicht zwingend FMCW-Signale sein. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig vorteilhaft miteinander kombinierbar.

Claims

Messgerät zur Messung eines Messsignals (30) eines Messobjekts (11), mit einer Verarbeitungseinrichtung (13) und einer Anzeigeeinrichtung (14), wobei die Verarbeitungseinrichtung (13) - eine Detektionseinrichtung (17), welche ausgebildet ist, um automatisch zumindest einen das Messsignal (30) charakterisierenden Parameter zu bestimmen, und - eine Rekonstruktionseinrichtung (18), welche ausgebildet ist, um basierend auf dem zumindest einen das Messsignal (30) charakterisierenden Parameter ein ideales Messsignal (37) zu rekonstruieren, aufweist, wobei die Anzeigeeinrichtung (14) ausgebildet ist, um das Messsignal (30) oder ein von dem Messsignal abgeleitetes Signal (32) und das rekonstruierte ideale Messsignal (37) anzuzeigen, und wobei bei der Bestimmung des zumindest einen das Messsignal (30) charakterisierenden Parameters ein existierender Zeit- und/oder Frequenz-Versatz kompensiert wird.
Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (13) weiterhin eine Fehlersignaleinrichtung (20) aufweist, welche ausgebildet ist, um aus dem Messsignal (30) oder einem von dem Messsignal abgeleiteten Signal (32) und dem rekonstruierten idealen Messsignal (37) durch Subtraktion ein Fehlersignal (38) zu bestimmen, und dass die Anzeigeeinrichtung (14) ausgebildet ist, um das Fehlersignal (38) anzuzeigen.
Messgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (17) eine Transformationseinrichtung (21) zur Transformation des Messsignals (30) oder eines von dem Messsignal (30) abgeleiteten Signals (31) in den Frequenzbereich aufweist, und/oder dass die Detektionseinrichtung (17) eine Filtereinrichtung (22) zur Rauschreduzierung des Messsignals (30) oder eines von dem Messsignal (30) abgeleiteten Signals (32) durch Filterung aufweist, und/oder dass die Detektionseinrichtung (17) eine Segmentbestimmungseinrichtung (23) zur Bestimmung vorzugsweise linearer Segmente des Messsignals (30) oder eines von dem Messsignal (30) abgeleiteten Signals (33), vorzugsweise des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) aufweist, und/oder dass die Detektionseinrichtung (17) eine Regressionseinrichtung (24) aufweist, welche ausgebildet ist, um mittels einer Regressionsrechnung den zumindest einen das Messsignal (30) charakterisierenden Parameter zu bestimmen.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (13) eine Justierungseinrichtung (19) aufweist, welche ausgebildet ist, um basierend auf einer manuellen Justierung durch einen Nutzer den zumindest einen von der Detektionseinrichtung (17) bestimmten, das Messsignal charakterisierenden Parameter zu verändern, dass falls die Verarbeitungseinrichtung (13) eine Fehlersignaleinrichtung (20) aufweist, - die Fehlersignaleinrichtung (20) ausgebildet ist, um basierend auf dem veränderten zumindest einen das Messsignal (30) charakterisierenden Parameter das Fehlersignal (38) erneut zu berechnen, und - die Anzeigeeinrichtung (14) ausgebildet ist, um das erneut berechnete Fehlersignal (38) anzuzeigen.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal (30) ein frequenzmoduliertes Dauerstrich-Radarsignal ist.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (17) ausgebildet ist, um mehrere, das Messsignal (30) charakterisierende Parameter zu bestimmen, und dass die Rekonstruktionseinrichtung (17) ausgebildet ist, um basierend auf den mehreren, das Messsignal (30) charakterisierenden Parametern, das ideale Messsignal (37) zu rekonstruieren.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine das Messsignal (30) charakterisierende Parameter eine Steigung eines Segments des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) oder eine Chirpdauer eines Abschnitts des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) oder eine Chirprate eines Abschnitts des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) oder eine Unstetigkeitsstelle der Steigung des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) ist.
Messgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren das Messsignal (30) charakterisierenden Parameter zumindest eine Steigung eines Segments des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) und/oder zumindest eine Chirpdauer eines Abschnitts des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) und/oder zumindest eine Chirprate eines Abschnitts des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) und/oder eine Unstetigkeitsstelle der Steigung des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) umfassen.
Messverfahren zur Messung eines Messsignals (30) eines Messobjekts, wobei zumindest ein das Messsignal (30) charakterisierender Parameter bestimmt wird, wobei basierend auf dem zumindest einen, das Messsignal (30) charakterisierenden Parameter, ein ideales Messsignal (37) rekonstruiert wird, wobei das Messsignal (30) oder ein von dem Messsignal abgeleitetes Signal (32) und das rekonstruierte ideale Messsignal (37) von einer Anzeigeeinrichtung (14) angezeigt werden, und wobei bei der Bestimmung des zumindest einen das Messsignal (30) charakterisierenden Parameters ein existierender Zeit- und/oder Frequenz-Versatz kompensiert wird.
Messverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Messsignal (30) oder einem von dem Messsignal abgeleiteten Signal (32) und dem rekonstruierten idealen Messsignal (37) durch Subtraktion ein Fehlersignal (38) bestimmt wird, und dass das Fehlersignal (38) von der Anzeigeeinrichtung (14) angezeigt wird.
Messverfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal (30) oder ein von dem Messsignal (30) abgeleitetes Signal (31) in den Frequenzbereich transformiert wird, und/oder dass das Messsignal (30) oder ein von dem Messsignal (30) abgeleitetes Signal (32) zur Rauschreduzierung gefiltert wird, und/oder dass vorzugsweise lineare Segmente des Messsignals (30) oder eines von dem Messsignal (30) abgeleiteten Signals (33), vorzugsweise des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) bestimmt werden, und/oder dass mittels einer Regressionsrechnung der zumindest ein das Messsignal (30) charakterisierende Parameter bestimmt wird.
Messverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf einer manuellen Justierung durch einen Nutzer, der zumindest eine von der Detektionseinrichtung (17) bestimmte, das Messsignal charakterisierende Parameter verändert wird, und dass falls ein Fehlersignal (38) bestimmt wird, - basierend auf dem veränderten zumindest einen das Messsignal (30) charakterisierenden Parameter das Fehlersignal (38) erneut berechnet wird, und - das erneut berechnete Fehlersignal (38) angezeigt wird.
Messverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal (30) ein frequenzmoduliertes Dauerstrich-Radarsignal ist.
Messverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere das Messsignal (30) charakterisierende Parameter bestimmt werden, und dass basierend auf den mehreren das Messsignal (30) charakterisierenden Parametern das ideale Messsignal (37) rekonstruiert wird.
Messverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine das Messsignal (30) charakterisierende Parameter eine Steigung eines Segments des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) oder eine Chirpdauer eines Abschnitts des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) oder eine Chirprate eines Abschnitts des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) oder eine Unstetigkeitsstelle der Steigung des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) ist.
Messverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren das Messsignal (30) charakterisierenden Parameter zumindest eine Steigung eines Segments des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) und/oder zumindest eine Chirpdauer eines Abschnitts des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) und/oder zumindest eine Chirprate eines Abschnitts des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) und/oder eine Unstetigkeitsstelle der Steigung des in den Frequenzbereich transformierten Messsignals (32) umfassen.