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Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Prüfen einer Erfassungseinrichtung für Radar- und/oder Ultraschall. Die Prüfvorrichtung ist dazu eingerichtet, in Messdaten der Erfassungseinrichtung eine vorbestimmte Geschwindigkeitssignatur zu erzeugen, welche eine Relativgeschwindigkeit ungleich Null bezüglich der Erfassungseinrichtung signalisiert.
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In einem Kraftfahrzeug kann als eine Erfassungseinrichtung ein Radargerät vorgesehen sein, um damit einen relativen Abstand und eine Relativgeschwindigkeit eines Verkehrsobjekts in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erfassen zu können. Um ein solches Radargerät z.B. nach dem Einbau in das Kraftfahrzeug überprüfen und/oder kalibrieren zu können, kann in der Umgebung des Kraftfahrzeugs die besagte Prüfvorrichtung als ein Testobjekt angeordnet und daraufhin eine Radarmessung mittels des zu prüfenden und/oder kalibrierenden Radargeräts durchgeführt werden. Die Radarmessung zeigt dann aber nicht nur Messdaten des Testobjekts selbst an, sondern beispielsweise auch Messdaten zu Hintergrundobjekten. Um die zu dem Testobjekt gehörenden Messdaten in dem Messergebnis identifizieren zu können, kann beispielsweise vorgesehen werden, das Testobjekt während der Radarmessung mit einer bekannten Relativgeschwindigkeit bezüglich des Kraftfahrzeugs zu bewegen. In dem Messergebnis können dann all diejenigen Messdaten als zum Testobjekt gehörig identifiziert werden, für die sich die entsprechende Relativgeschwindigkeit aus den Messdaten ergibt. Man bezeichnet dies auch als eine Geschwindigkeitssignatur, mit welcher das Testobjekt versehen wird, um es in der Radarmessung von den (stillstehenden) Hintergrundobjekten unterscheiden oder abgrenzen zu können.
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Da aber die Bewegung des Testobjekts entsprechend viel Bewegungsfreiraum benötigt, ist man daran interessiert, die Geschwindigkeitssignatur dem Testobjekt auf eine platzsparendere Art und Weise aufzuprägen.
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Hierzu ist dem Erfinder bekannt, dass man in dem Testobjekt einen sogenannten Dopplergenerator vorsehen kann, welcher nur eine radar-reflektierende Oberfläche des Testobjekts bewegt, während der übrige Teil des Testobjekts stillstehen kann. Auch dies verursacht in der Radarmessung Messdaten, die für das Testobjekt eine Relativgeschwindigkeit signalisieren, die der Bewegungsgeschwindigkeit der reflektierenden Oberfläche entspricht. Um eine bewegte Oberfläche an einem Testobjekt bereitzustellen, ist dem Erfinder die Verwendung eines Radiallüfters aus Metall bekannt. Um aber in der Radarmessung eine zuverlässig erkennbare Geschwindigkeitssignatur zu erzeugen, müssen hierzu die Blätter des Radiallüfters entsprechend groß gewählt werden, beispielsweise mehr als 100 Quadratzentimeter pro Blatt. Dies führt zu einem entsprechend groß ausgestalteten Radiallüfter, der in dem Testobjekt angeordnet und betrieben werden muss, um die Geschwindigkeitssignatur zu erhalten.
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Die beschriebenen Test- und/oder Kalibriermessungen können auch für ein Ultraschallgerät notwendig sein, sodass auch hier eine Geschwindigkeitssignatur vorteilhaft sein kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, als Testobjekt eine Prüfvorrichtung zum Bereitstellen einer Geschwindigkeitssignatur für eine Radar- und/oder Ultraschallmessung vorzusehen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung sowie der Figuren.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, in der Prüfvorrichtung ein Reflexionselement mit einer Radar- und/oder Ultraschall-reflektierenden Oberfläche bereitzustellen und dieses Reflexionselement mittels einer Antriebseinrichtung periodisch entlang einer Bewegungsachse translatorisch vor und zurück zu bewegen.
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Erfindungsgemäß ist dazu eine Prüfvorrichtung bereitgestellt, die dazu eingerichtet ist, eine Erfassungseinrichtung für Radar- und/oder Ultraschall zu prüfen. Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug installiert sein. Die Prüfvorrichtung kann in einer Umgebung der zu testenden Erfassungseinrichtung, insbesondere in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs, stationär angeordnet werden. Die Prüfvorrichtung ist dazu eingerichtet, in Messdaten der Erfassungseinrichtung eine vorbestimmte Geschwindigkeitssignatur zu erzeugen, welche eine Relativgeschwindigkeit ungleich Null bezüglich der Erfassungseinrichtung signalisiert. Obwohl also die Prüfvorrichtung stationär in der Umgebung der Erfassungseinrichtung angeordnet ist, ergeben sich in der Erfassungseinrichtung Messdaten, die eine Relativgeschwindigkeit der Prüfvorrichtung ungleich Null bezüglich der Erfassungseinrichtung signalisieren.
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Um dies platzsparend zu realisieren, ist bei der Prüfvorrichtung ein Reflexionselement mit einer Radar- und/oder Ultraschall-reflektierenden Oberfläche vorgesehen und eine Antriebseinrichtung ist bereitgestellt, die dazu eingerichtet ist, dieses Reflexionselement bezüglich eines Rests der Prüfvorrichtung periodisch entlang einer Bewegungsachse translatorisch vor- und zurückzubewegen. Mit anderen Worten wird das Reflexionselement in der Prüfvorrichtung hin- und hergeschoben. Damit oszilliert das Reflexionselement entlang der Bewegungsachse. Diese Bewegungsachse kann auf die Erfassungseinrichtung ausgerichtet werden. Somit ergibt sich für das Reflexionselement eine Relativgeschwindigkeit ungleich Null bezüglich der Erfassungseinrichtung, während das Reflexionselement translatorisch entlang der Bewegungsachse bewegt wird. Anders als bei einem Lüfterrad ist hierbei keine Drehung um eine Drehachse nötig, was unnötigen Bewegungsraum beanspruchen würde.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass in der Prüfvorrichtung platzsparend ein bezüglich der Erfassungseinrichtung relativbewegliches Reflexionselement bereitgestellt ist, durch welches den Messdaten der Erfassungseinrichtung die beschriebene Geschwindigkeitssignatur aufgeprägt werden kann. Bis auf die Wendepunkte in der oszillierenden Bewegung des Reflexionselements sind die übrigen Bewegungsphasen nutzbar, um die Messdaten mit einer Geschwindigkeitssignatur zu versehen.
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Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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In einer Ausführungsform ist das Reflexionselement als Membran ausgestaltet. Die Membranoberfläche ist dabei als die besagte reflektierende Oberfläche bereitgestellt. Das Reflexionselement kann bei dieser Ausführungsform mit einer Lautsprechermembran verglichen werden. Eine Membran kann als Folie oder Gewebe bereitgestellt sein und kann beispielsweise auf einen Trägerrahmen gespannt sein. Eine Membran weist den Vorteil auf, dass sie ein geringes Gewicht aufweist, sodass die Antriebseinrichtung die Bewegung des Reflexionselements mit geringem Energieaufwand bewirken kann. Die Membran kann perforiert sein, um eine unnötige Schallerzeugung zu vermeiden.
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In einer Ausführungsform weist das Reflexionselement eine Trichterform mit drei paarweise senkrecht zueinander stehenden, jeweils ebenen Trichterwänden auf. Die reflektierende Oberfläche ist hierbei durch Trichterinnenseiten der Trichterform bereitgestellt. Eine solche Trichterform mit zwei oder drei paarweise senkrecht zueinander stehenden Trichterwänden wird auch als Corner-Reflektor oder Radarreflektor bezeichnet. Die Trichterform weist den Vorteil auf, dass Radarwellen und/oder Ultraschallwellen der Erfassungseinrichtung selbst dann zu dieser durch das Reflexionselement zurück reflektiert werden, wenn die Bewegungsachse in einem Winkel ungleich Null, als schräg, zu der Verbindungslinie zwischen Reflexionselement und Erfassungseinrichtung ausgerichtet ist. Mit anderen Worten ist keine genaue Ausrichtung des Reflexionselements bezüglich der Erfassungseinrichtung notwendig. Die Trichterform kann hierbei durch die besagte Membran oder durch Platten oder eine Gussform realisiert sein. Die Trichterform kann beispielsweise auch mittels eines Kunststoffs realisiert sein, beispielsweise durch ein Spritzguss-Bauteil, und die Trichterinnenseiten können mit der reflektierenden Oberfläche ausgestattet sein.
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In einer Ausführungsform weist die besagte Antriebseinrichtung eine elektrische Tauchspule auf, die um einen Dauermagneten und/oder in einer oder um eine weitere elektrischen Spule angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Antriebseinrichtung entsprechend der Antriebseinrichtung eines Lautsprechers ausgestaltet. Die Verwendung eines Dauermagneten ist hierbei energieeffizient, da das magnetische Feld für die Tauchspule ohne zusätzlichen Energieaufwand bereitgestellt wird. Die Verwendung einer weiteren elektrischen Spule weist den Vorteil auf, dass die Feldstärke des magnetischen Felds für die Tauchspule mittels des Spulenstroms der weiteren elektrischen Spule eingestellt werden kann. Ein Spulenstrom der elektrischen Tauchspule selbst kann gemäß der vorgegebenen Bewegung des Reflexionselements in der Stromstärke variiert werden. Dann bewegt sich die Tauchspule bezüglich des Dauermagneten und/oder der weiteren elektrischen Spule gemäß der gewünschten Bewegung des Reflexionselements, welches dann durch die elektrische Tauchspule mitbewegt wird. Insbesondere kann das Reflexionselement als Lautsprechermembran ausgestaltet sein, die mittels einer elektrischen Tauchspule (wie ein Lautsprecher) vor und zurück bewegt wird.
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In einer Ausführungsform weist die Antriebseinrichtung einen Drehmotor auf und das Reflexionselement ist über ein Stangenelement mit einem Rotor des Drehmotors mechanisch gekoppelt. Der Drehmotor kann beispielsweise als ein elektrischer Drehmotor ausgestaltet sein. Das Stangenelement kann beispielsweise auf der Grundlage einer Stange aus Metall oder Kunststoff realisiert sein. Mittels des Stangenelements wird eine Drehbewegung des Rotors in die translatorische Bewegung des Reflexionselements umgewandelt. Eine solche Kombination aus Drehmotor und Stangenelement wird auch als Stangenantrieb bezeichnet. Er ist beispielsweise von Dampfloks bekannt. Die Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass der Drehmotor selbst keine Richtungsumkehr der Bewegung ausführen muss, selbst wenn das Reflexionselement periodisch entlang der beschriebenen Bewegungsachse translatorisch vor- und zurückbewegt wird. Die Antriebseinrichtung ist hierdurch energieeffizient.
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In einer Ausführungsform ist die Antriebseinrichtung dazu eingerichtet, eine Oszillationsfrequenz oder Periodendauer der translatorischen Bewegung des Reflexionselements in Abhängigkeit von einem Stellsignal einzustellen. Beispielsweise kann hierzu die Bewegungsgeschwindigkeit und/oder die Bewegungsamplitude des Reflexionselements in Abhängigkeit von dem Stellsignal eingestellt werden. Hierdurch ergibt sich dann die einstellbare Periodendauer der periodischen, translatorischen Bewegung des Reflexionselements. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die Periodendauer der translatorischen, periodischen Bewegung des Reflexionselements an ein Messsignal (Radarwellen und/oder Ultraschallwellen) der Erfassungseinrichtung angepasst werden kann. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass während eines Messzyklus der Erfassungseinrichtung das Reflexionselement im Umkehrpunkt seiner periodischen Bewegung zum Stillstand kommt und hierdurch die gewünschte Geschwindigkeitssignatur ausbleibt.
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In einer Ausführungsform weist die translatorische Bewegung einen sinusförmigen Geschwindigkeitsverlauf auf. Mit anderen Worten kann eine Geschwindigkeitsfunktion des Reflexionselements einer sinusförmigen Zeitfunktion entsprechen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Reflexionselement nicht nur eine einzige, konstante Geschwindigkeit aufweist, sondern im Verlauf einer Periode der periodischen Bewegung mehrere unterschiedliche Geschwindigkeitswerte aufweist. Dies ergibt ein Geschwindigkeitsprofil mit mehreren unterschiedlichen Geschwindigkeitswerten. Dies macht es einfacher, in den Messdaten der Erfassungseinrichtung die Prüfvorrichtung zu erkennen.
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In einer Ausführungsform ist die reflektierende Oberfläche durch einen Metallkörper oder durch einen metallbeschichteten, nichtmetallischen Trägerkörper bereitgestellt. Ein Metallkörper weist im Zusammenhang mit der Erfindung eine Dicke (senkrecht zur reflektierenden Oberfläche gemessen) auf, die größer als 100 Mikrometer ist. Der Metallkörper kann beispielsweise auf der Grundlage von zumindest einer Metallplatte gebildet sein. Ein Metallkörper weist einen größeren Grad der Reflexion als eine Metallbeschichtung auf (Dicke senkrecht zur reflektierenden Oberfläche gemessen, kleiner als 100 Mikrometer). Ein metallbeschichteter, nichtmetallischer Trägerkörper kann im Gegensatz dazu mit einem geringeren Gewicht als ein Metallkörper bereitgestellt werden.
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In einer Ausführungsform ist der Bewegungshub oder Bewegungsweg der periodischen, translatorischen Bewegung des Reflexionselements kleiner als 20 Zentimeter. Der Rest der Prüfvorrichtung kann in der beschriebenen Weise stationär bleiben. Durch den Bewegungshub kleiner als 20 Zentimeter ist der Raumbedarf für die Prüfvorrichtung im Betrieb gering.
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In einer Ausführungsform weist das Reflexionselement an der reflektierenden Oberfläche eine Perforierung aus mehreren Durchgangsöffnungen auf. Hierdurch ist der Luftwiderstand des Reflexionselements reduziert. Dies reduziert den Energiebedarf für die Bewegung. Die Perforierung reduziert auch die Tonerzeugung im Vergleich zu einer nicht vorhandenen Perforierung.
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In einer Ausführungsform weist ein Querschnitt der reflektierenden Oberfläche eine maximale Abmessung in einem Bereich von drei Zentimeter bis 50 Zentimeter auf. Die Prüfvorrichtung kann hierdurch portabel ausgestaltet werden.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Erzeugen der beschriebenen Geschwindigkeitssignatur in Messdaten einer Erfassungseinrichtung für Radar- und/oder Ultraschall. In einer Umgebung der Erfassungseinrichtung wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung angeordnet. Die Textvorrichtung kann dann in Betrieb genommen werden, das heißt in der Prüfvorrichtung wird ein Reflexionselement, das eine Radar- und/oder Ultraschall-reflektierenden Oberfläche aufweist, bezüglich eines Rests der Prüfvorrichtung mittels einer Antriebseinrichtung der Prüfvorrichtung periodisch entlang einer Bewegungsachse translatorisch vor- und zurückbewegt. Ein Radar- und/oder Ultraschall-basiertes Messsignal der Erfassungseinrichtung wird dann mittels der Oberfläche des bewegten Reflexionselements zu der Erfassungseinrichtung zurückreflektiert. Da diese Reflexion des Messsignals durch die bewegte Oberfläche bewirkt wird, wird dem Messsignal die Geschwindigkeitssignatur aufgeprägt, wie es an sich für Messsignale auf der Basis von Radarwellen und/oder Ultraschallwellen bekannt ist. Mit anderen Worten wird anhand des an der Oberfläche reflektierten Messsignals durch die Erfassungseinrichtung nach Empfangen des reflektierten Messsignals eine Relativgeschwindigkeit des Reflexionselements der Prüfvorrichtung in den Messdaten der Erfassungseinrichtung erkannt. Somit kann das an der bewegten Oberfläche reflektierte Messsignal in den Messdaten der Erfassungseinrichtung anhand der Geschwindigkeitssignatur erkannt werden und/oder von reflektierten Messsignalen aus einer Umgebung der Prüfvorrichtung unterschieden werden.
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In einer Ausführungsform weist in dem Messsignal eine Rampenfunktion oder Chirpfunktion eine vorbestimmte Zeitdauer auf und eine Periodendauer des periodisch vor- und zurückbewegten Reflexionselements wird derart eingestellt, dass sie mehr als das Doppelte der Zeitdauer beträgt. Zusätzlich kann die Bewegung des Reflexionselements mit einem Aussendezeitpunkt des Messsignals synchronisiert werden. Es ergibt sich der Vorteil, dass während des Verlaufs der Rampenfunktion oder Chirpfunktion das Reflexionselement durchgehend eine Bewegung in eine Richtung ausführen kann, es also zu keiner Bewegungsumkehr und damit zu einem Stillstand des Reflexionselements während des Verlaufs der Rampenfunktion oder Chirpfunktion kommt. Hierdurch ist die Geschwindigkeitssignatur durchgehend ungleich Null.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausführungsform.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung während der Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 eine schematische Darstellung eines Reflexionselements und einer Antriebseinrichtung, wie sie in der Prüfvorrichtung von 1 bereitgestellt sein kann;
- 3 eine schematische Darstellung eines Reflexionselements und einer alternativen Antriebseinrichtung während dreier unterschiedlicher Bewegungsphasen, wie sie in der Prüfvorrichtung von 1 realisiert sein können; und
- 4 ein Diagramm mit einem schematischen zeitlichen Verlauf eines Ortsverlaufs, eines Geschwindigkeitsverlaufs und eines Messsignals.
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In den Figuren weisen gleiche Bezugszeichen auf funktionsgleiche Elemente hin.
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1 zeigt eine Prüfvorrichtung 10, die beispielsweise als portables Gerät ausgestaltet sein kann. Die Prüfvorrichtung 10 kann dazu vorgesehen sein, eine Erfassungseinrichtung 11, die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug 12 eingebaut oder für ein Kraftfahrzeug 12 vorgesehen sein kann, zu prüfen. Die Prüfvorrichtung 10 kann hierzu in eine Umgebung 13 der Erfassungseinrichtung 11 angeordnet werden. Die Prüfvorrichtung 10 kann hierbei unbeweglich auf einem Boden der Umgebung 13 stehen. Ein Abstand A zwischen der Erfassungseinrichtung 11 und der Prüfvorrichtung 10 kann in einem Bereich von 20 Zentimetern bis 20 Metern liegen, um nur Beispiele zu nennen.
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Auch die Erfassungseinrichtung 11 muss nicht bewegt werden. Die Erfassungseinrichtung 11 kann beispielsweise einen Radarsensor und/oder einen Ultraschallsensor aufweisen. Die Erfassungseinrichtung 11 kann z.B. als ein Radargerät für ein Fahrerassistenzsystem und/oder als eine Ultraschall-basierte Einparkhilfe und/oder Totwinkelüberwachung ausgestaltet sein. Es kann sich also bei der Erfassungseinrichtung 11 um ein Radargerät und/oder Ultraschallgerät handeln. Die Erfassungseinrichtung 11 kann Messdaten 14 erzeugen, in welchen Objekte in der Umgebung 13, insbesondere die Prüfvorrichtung 10, erfasst oder abgebildet sein können. Die Erfassungseinrichtung 11 kann hierzu in bekannter Weise ein Messsignal 15 aussenden, das auf Radarwellen und/oder Ultraschallwellen basieren kann. Das Messsignal 15 kann an der Prüfvorrichtung 10 reflektiert werden und ein reflektiertes Messsignal 16 kann von der Erfassungseinrichtung 11 gemessen oder erfasst werden. In Abhängigkeit von dem reflektierten Messsignal 16 können die Messdaten 14 erzeugt werden. Die Messdaten 14 können von einem Testgerät oder Kalibriergerät 17 in an sich bekannter Weise ausgewertet werden. Beispielsweise kann überprüft werden, ob mittels der Erfassungseinrichtung 11 die Prüfvorrichtung 10 an einem korrekten oder vorbestimmten Ort erkannt wird. Um in die Messdaten 14 das reflektierte Messsignal 16 von der Prüfvorrichtung 10 von reflektierten Messsignalen eines Hintergrunds oder zumindest eines anderen Objekts 18 unterscheiden zu können, wird durch die Prüfvorrichtung 10 dem reflektierten Messsignal 16 eine Geschwindigkeitssignatur oder ein Geschwindigkeitsprofil aufgeprägt. Hierzu kann die Reflexion des Messsignals 15 zum Erzeugen des reflektierten Messsignals 16 bei der Prüfvorrichtung 10 mittels einer reflektierenden Oberfläche 19 durchgeführt werden. Die reflektierende Oberfläche 19 reflektiert das Messsignal 15, ist also reflektierend für Radarwellen und/oder Ultraschallwellen. Die reflektierende Oberfläche 19 kann hierbei durch ein Reflexionselement 20 bereitgestellt sein, welches durch eine Antriebseinrichtung 21 während der Reflexion entlang einer Bewegungsachse 22 translatorisch hin- und her bewegt wird, sodass sich eine translatorische periodische Relativbewegung 23 des Reflexionselements 20 und damit der reflektierenden Oberfläche 19 ergibt. Die Relativbewegung 23 weist dabei eine Richtungskomponente auf, die zu der Erfassungseinrichtung 11 weist. Bevorzugt ist die Bewegungsachse 22 auf die Erfassungseinrichtung 11 ausgerichtet, wodurch sich ein besonders effektiver Betrieb ergibt. Durch den sogenannten Dopplereffekt ergibt sich hierdurch bei der Reflexion des Messsignals 15 eine Frequenzveränderung oder Frequenzverschiebung in dem reflektierten Messsignal 16 bezüglich des Messsignals 15. Bezüglich des zumindest einen stillstehenden Objekts 18 im Hintergrund weist somit das reflektierte Messsignal 16 der Prüfvorrichtung 10 die Frequenzverschiebung oder den Einfluss des Dopplereffekts auf, was der Geschwindigkeitssignatur entspricht. In den Messdaten 14 kann diese Geschwindigkeitssignatur erkannt werden, sodass die Prüfvorrichtung 10 in den Messdaten 14 anhand der Geschwindigkeitssignatur identifiziert werden kann.
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Die Prüfvorrichtung 10 muss hierbei nicht in der Umgebung 13 bewegt werden, sondern sie kann auf dem Boden in der Umgebung 13 still stehen. Es ist lediglich die Bewegung des Reflexionselements 20 notwendig, das bezüglich eines Rests 20', beispielsweise eines Gehäuses der Prüfvorrichtung 10, bewegt werden kann.
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2 veranschaulicht eine mögliche Ausgestaltung des Reflexionselements 20 und einer möglichen Antriebseinrichtung 21.
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Das Reflexionselement 20 kann beispielsweise eine Trichterform 24 aufweisen, die aus drei Trichterwänden 25 gebildet sein kann, welche jeweils eben und paarweise senkrecht zueinander angeordnet sein können. Diese Trichterwände 25 stellen Trichterinnenseiten 27 bereit, durch welche insgesamt die reflektierende Oberfläche 19 realisiert sein kann. Die beschriebene Trichterform 24 kann insgesamt einen sogenannten Corner-Reflektor realisieren, dessen Funktionsweise in 2 veranschaulicht ist. Unabhängig davon, ob die Bewegungsachse 22 exakt auf die Erfassungseinrichtung 11 ausgerichtet ist oder nicht, kann das Messsignal 15, von welchem in 2 ein Ausbreitungspfad 28 veranschaulicht ist, durch zweifache Reflexion an der Oberfläche 19 in diejenige Richtung zurück reflektiert werden, aus welcher das Messsignal 15 gekommen ist, sodass das reflektierte Messsignal 16 die Erfassungseinrichtung 11 zuverlässig erreicht.
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Eine Außenabmessung 29 des Reflexionselements 20 mit seiner reflektierenden Oberfläche 19 kann hierbei in einem Bereich von 3 Zentimeter bis 50 Zentimeter liegen.
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Die reflektierende Oberfläche kann beispielsweise auf der Grundlage einer Membran realisiert sein, durch welche die Trichterwände 25 aufgespannt sein können. Die Trichterwände 25 können auch auf der Grundlage eines Metallkörpers oder eines metallbeschichteten, nichtmetallischen Trägerkörpers realisiert sein. Das Reflexionselement 20 kann optional eine Perforierung 30 aufweisen, die Durchgangsöffnungen vorsehen kann, von denen in 2 der Übersichtlichkeit halber nur drei Durchgangsöffnungen veranschaulicht sind.
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Die Antriebseinrichtung 21 kann auf der Grundlage einer elektrischen Tauchspule 31 realisiert sein, die auf einem Dauermagneten 32 und/oder auf einer weiteren elektrischen Spule 33 angeordnet sein kann. Die Tauchspule 31 kann beispielsweise um eine Röhre oder ein Rohr 34 gewickelt sein, über welches die Tauchspule 31 mechanisch mit dem Reflexionselement 20 starr verbunden sein kann. Eine elektrische Treiberschaltung 35 kann einen Spulenstrom 36 durch die Tauchspule 31 treiben. Durch ein Magnetfeld, das durch den Dauermagneten 32 und/oder die weitere Spule 33 erzeugt sein kann, ergibt sich dann in an sich bekannter Weise eine Kraft, durch welche die Tauchspule und mit dieser das Reflexionselement 20 bewegt werden kann. Beispielsweise kann ein sinusförmiger Verlauf einer Stromstärke des Spulenstroms 36 durch die Treiberschaltung 35 bewirkt werden. Eine sich hierbei ergebende Oszillationsfrequenz oder Periodendauer 37 kann hierbei beispielsweise durch ein Stellsignal 38 vorgegeben oder eingestellt werden. Hierdurch kann die Bewegung 23 des Reflexionselements 20 mit dem Messsignal 15 synchronisiert werden beziehungsweise mit der Erzeugung des Messsignals 15 durch die Erfassungseinrichtung 11. Eine Bewegungsspanne oder ein Bewegungshub 39 der Bewegung 23, das heißt der Abstand der Wendepunkte der periodischen Bewegung 23, kann kleiner als 20 Zentimeter sein.
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Anstelle der beschriebenen Trichterform 24 kann auch eine andere Form vorgegeben sein, beispielsweise eine platte oder ebene Oberfläche 19.
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3 veranschaulicht eine alternative Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 21. Dargestellt sind drei Phasen P1, P2, P3 der Bewegung 23. Die Bewegung 23 führt das Reflexionselement 20 zwischen zwei Extremstellen E1, E2 hin und her. Die Bewegung von einer Extremstelle zur anderen Extremstelle und zurück ergibt insgesamt eine Periode der periodischen Bewegung 23.
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Die Antriebseinrichtung 21 kann einen Drehmotor 40 aufweisen, der einen Rotor 41 aufweisen kann, der eine Drehbewegung 42 durchführen kann. Eine Drehfrequenz oder Periodendauer der Drehbewegung 42 kann hierbei der Periodendauer 37 entsprechen. Der Rotor 41 kann über ein Stangenelement 43 mit dem Reflexionselement 20 gekoppelt sein. Das Stangenelement 43 kann hierzu über zwei Lager 44 gelagert sein. In 3 ist dargestellt, dass das Stangenelement 43 nicht unmittelbar mit dem Reflexionselement 20 verbunden sein muss, sondern es kann ein Kopplungselement 45, beispielsweise eine weitere Stange, vorgesehen sein. Das Stangenelement 23 kann auf der Grundlage einer Stange, beispielsweise einer Metallstange oder eines Stabs, realisiert sein. Um die Drehbewegung 42 in die lineare translatorische Bewegung 23 umzuwandeln, kann beispielsweise auch ein Führungselement 46 bereitgestellt sein, das beispielsweise auf der Grundlage einer Schiene oder einer Röhre realisiert sein kann.
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4 veranschaulicht, wie das Messsignal 15 und die Bewegung 23 aufeinander abgestimmt werden können, was mittels des Stellsignals 38 (siehe 2) geschehen kann. Dargestellt sind über der Zeit t ein Geschwindigkeitsverlauf 47 der Bewegung 23 und ein sich ergebender Ortsverlauf 48 der Position des Reflexionselements 20 zwischen den Extremstellen E1 und E2. Des Weiteren ist ein Amplitudenverlauf des Messsignals 15 dargestellt, der in 4 beispielhaft als Chirpfunktion 49 realisiert sein kann. Des Weiteren ist veranschaulicht, dass die Periodendauer 37 beispielsweise zwischen zwei Nullstellen oder Nulldurchgängen gleicher Orientierung des Geschwindigkeitsverlaufs 47 angegeben werden kann. Die Periodendauer 37 kann dabei mindestens doppelt so groß wie eine Zeitdauer 50 des Messsignals 15 eines Messzyklus oder Messdurchlaufs der Erfassungseinrichtung 11 sein. Hierdurch ist, wie in 4 veranschaulicht, garantiert, dass es möglich ist, das Messsignal 15, das heißt die Chirpfunktion 49, vollständig zu durchlaufen, während die Bewegung 23 durchgehend in eine Richtung, beispielsweise nur vor oder nur zurück, verläuft. Es kann eine weitere Synchronisation der Bewegung 23 mit dem Messsignal 15 erfolgen, damit auch ein Startzeitpunkt 51 des Messsignals 15 mit einem Bewegungsbeginn 52 der Bewegung 23 eine vorbestimmte relative zeitliche Verschiebung aufweisen kann.
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Das Aufprägen der beschriebenen Geschwindigkeitssignatur S erfolgt in der beschriebenen Weise mittels des Dopplereffektes, weshalb die beschriebene Prüfvorrichtung 10 auch als Dopplergenerator bezeichnet werden kann. Der Dopplergenerator kann nach dem Prinzip eines Lautsprechers mit Tauchspule oder mittels einer anderen Antriebseinrichtung als linear bewegliches Reflexionselement 20 realisiert sein. Das Reflexionselement kann hierbei beispielsweise eine schwingende Membran aufweisen. Diese Membran kann metallisiert sein, um die reflektierende Oberfläche 19 bereitzustellen.
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Die Prüfvorrichtung 10 hat sich mit der beschriebenen Ausgestaltung als mechanisch robust erwiesen. Sie ist in der Lage, einen konstanten Radarquerschnitt bereitzustellen, der durch die Außenabmessung 29 festgelegt werden kann. Zusätzlich kann im Betrieb der Prüfvorrichtung nicht nur eine einzelne Dopplersignatur erzeugt werden, sondern ein ganzer Geschwindigkeitsbereich, was durch den sinusförmigen Geschwindigkeitsverlauf 47 (siehe 4) realisiert werden kann.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein akustischer Dopplergenerator für Radare und/oder Ultraschall bereitgestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Prüfvorrichtung
- 11
- Erfassungseinrichtung
- 12
- Kraftfahrzeug
- 13
- Umgebung
- 14
- Messdaten
- 15
- Messsignal
- 16
- Reflektiertes Messsignal
- 17
- Testgerät
- 18
- Objekt im Hintergrund
- 19
- Reflektierende Oberfläche
- 20
- Reflexionselement
- 20'
- Rest der Prüfvorrichtung
- 21
- Antriebseinrichtung
- 22
- Bewegungsachse
- 23
- Bewegung
- 24
- Trichterform
- 25
- Trichterwand
- 27
- Trichterinnenseite
- 28
- Ausbreitungspfad
- 29
- Außenabmessung
- 30
- Perforierung
- 31
- Tauchspule
- 32
- Dauermagnet
- 33
- Elektrische Spule
- 34
- Röhre
- 35
- Treiberschaltung
- 36
- Spulenstrom
- 37
- Periodendauer
- 38
- Stellsignal
- 39
- Bewegungshub
- 40
- Drehmotor
- 41
- Rotor
- 42
- Drehbewegung
- 43
- Stangenelement
- 44
- Lager
- 45
- Kopplungselement
- 46
- Führungselement
- 47
- Geschwindigkeitsverlauf
- 48
- Ortsverlauf
- 49
- Chirpfunktion
- 50
- Zeitdauer
- 51
- Startzeitpunkt
- 52
- Bewegungsbeginn
- A
- Abstand
- E1, E2
- Extremstelle
- P1, P2, P3
- Bewegungsphase
- S
- Geschwindigkeitssignatur
