DE102021004693B3 - MODULAR COMBINED RADAR RETROREFLECTORS - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
- H01Q15/18—Reflecting surfaces; Equivalent structures comprising plurality of mutually inclined plane surfaces, e.g. corner reflector
Abstract
Die Erfindung betrifft aus drei verschiedenen Basiselementen aufgebaute Retroreflektor-Vorrichtungen für RADAR-Anlagen zur Erhöhung der effektiven Rückstrahlfläche insbesondere von Fahrzeugen im Straßenverkehr oder in der Nautik in Form von nach den jeweiligen Erfordernissen modular zusammensetzbaren Funktionseinheiten mit der Aufgabe, signifikante RADAR-Echosignale über einen möglichst großen horizontalen Winkelbereich bis hin zu 360 Grad zu erzeugen, um dadurch Kleinfahrzeuge wie beispielsweise Fahrräder für die Fahrerassistenzgeräte deutlicher erkennbar zu machen. Dazu können Funktionalität und technischer Aufwand den jeweiligen Erfordernissen flexibel angepasst werden. Mit der Möglichkeit der Erweiterung der modularen Retroreflektor-Vorrichtungen durch zusätzliche Komponenten wie Beleuchtung, Atta-Array und Identifikations-Vorrichtungen trägt diese Erfindung in hohem Maße dazu bei, die Verkehrssicherheit insbesondere im Zusammenhang mit autonom betriebenen Fahrzeugen zu erhöhen.The invention relates to retroreflector devices for RADAR systems made up of three different basic elements to increase the effective reflecting surface, in particular of vehicles in road traffic or in nautical applications, in the form of functional units that can be assembled in a modular manner according to the respective requirements with the task of transmitting significant RADAR echo signals over as to generate a large horizontal angle range of up to 360 degrees, in order to make small vehicles such as bicycles more clearly recognizable for the driver assistance devices. In addition, functionality and technical effort can be flexibly adapted to the respective requirements. With the possibility of expanding the modular retroreflector devices with additional components such as lighting, Atta array and identification devices, this invention makes a major contribution to increasing traffic safety, particularly in connection with autonomously operated vehicles.
Description
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft Retroreflektor-Vorrichtungen für RADAR-Anlagen zur Erhöhung der effektiven Rückstrahlfläche insbesondere von Fahrzeugen im Straßenverkehr oder in der Nautik.The invention relates to retroreflector devices for RADAR systems to increase the effective reflecting surface, in particular of vehicles on the road or in nautical applications.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
RADAR-Anlagen zur Bestimmung von Objekten werden in der Nautik verwendet, um bei eingeschränkten Sichtverhältnissen, wie beispielsweise Starkregen oder Nebel, Kollisionen mit anderen Schiffen zu vermeiden.RADAR systems for determining objects are used in nautical science to avoid collisions with other ships in restricted visibility conditions, such as heavy rain or fog.
In modernen Kraftfahrzeugen eingebaute innovative Fahrerassistenzsysteme nutzen Radarmodule zur Erhöhung der Sicherheit bei kritischen Situationen im Straßenverkehr, wie beispielsweise beim Abbiegen.Innovative driver assistance systems installed in modern motor vehicles use radar modules to increase safety in critical road traffic situations, such as turning off.
Für zukünftiges autonomes Fahren sind im Fahrzeug eingebaute RADAR-Anlagen unersetzliche Komponenten, die auch noch bei unzureichenden optischen Verhältnissen, wenn Komponenten wie Kameras und Lidaranlagen versagen, essentielle Informationen an den Steuerungscomputer liefern.For future autonomous driving, RADAR systems installed in the vehicle are irreplaceable components that deliver essential information to the control computer even when optical conditions are insufficient and components such as cameras and lidar systems fail.
Um zu gewährleisten, dass die von den RADAR-Anlagen ermittelten Daten korrekt ausgewertet werden können, ist eine rechtzeitige Erfassung notwendig, denn die Datenverarbeitung benötigt Rechenzeit, bevor eine angemessene Reaktion, wie beispielsweise die Auslösung eines Bremsvorganges, eingeleitet wird.In order to ensure that the data determined by the RADAR systems can be evaluated correctly, timely acquisition is necessary because data processing requires computing time before an appropriate reaction, such as triggering a braking process, is initiated.
Damit nicht bereits durch eine vom Wind über die Straße gewehte Plastiktüte eine Vollbremsung des autonom gesteuerten Fahrzeuges erfolgt, müssen die, von der im Fahrzeug eingebauten RADAR-Anlage empfangenen, Echosignale möglichst deutlich zwischen Signalen gefährdeter Objekte und bedeutungslosen Störsignalen differenzierbar sein.To ensure that the autonomously controlled vehicle does not brake suddenly when a plastic bag is blown across the street by the wind, the echo signals received by the RADAR system installed in the vehicle must be able to be differentiated as clearly as possible between signals from endangered objects and meaningless interference signals.
In der Schifffahrt werden zu diesem Zweck Retroreflektoren unterschiedlicher Bauart verwendet, welche die effektive Rückstrahlfläche kleiner Segelboote soweit erhöhen, dass diese von den RADAR-Anlagen großer Motorschiffe rechtzeitig und deutlich erkannt werden können, obwohl die eigentliche Rückstreufläche des Segelbootes ohne diese Retroreflektoren so gering ist, dass die schwachen Echosignale leicht übersehen werden können. Durch das frühzeitige Erkennen kann dann ein eventuell notwendiges Ausweichmanöver rechtzeitig eingeleitet werden.For this purpose, different types of retroreflectors are used in shipping, which increase the effective reflecting surface of small sailing boats to such an extent that they can be recognized in good time and clearly by the RADAR systems of large motor ships, although the actual backscattering surface of the sailing boat is so small without these retroreflectors that the weak echo signals can easily be overlooked. Early detection means that any necessary evasive maneuvers can then be initiated in good time.
Für das angestrebte autonome Fahren von PKW im Straßenverkehr sind diesbezüglich lernfähige Algorithmen zur Erkennung und Verhalten der jeweils beteiligten Fahrzeuge entwickelt worden.For the desired autonomous driving of passenger cars in road traffic, adaptive algorithms have been developed for the recognition and behavior of the vehicles involved.
Gemäß der Druckschrift
Auch in der Druckschrift
Im Straßenverkehr sind insbesondere Fahrradfahrer stark gefährdet, weil deren Fahrzeuge nur eine sehr geringe Rückstrahlfläche besitzen, insbesondere, wenn die Fahrräder nicht aus schwerem Eisen, sondern zum großen Teil aus leichtem Verbundwerkstoff gefertigt sind. Dann sind die Fahrräder durch die RADAR-Anlagen der autonomen Fahrzeuge oder der Fahrzeuge mit integrierten Fahrerassistenzsystemen nur schwer rechtzeitig von anderen irrelevanten Objekten wie Mülltonnen oder Plastiksäcken zu unterscheiden.In road traffic, cyclists are particularly at risk because their vehicles only have a very small reflective surface, especially if the bicycles are not made of heavy iron but mostly of light composite material. The bicycles are then difficult to distinguish from other irrelevant objects such as garbage cans or plastic bags in good time thanks to the RADAR systems of the autonomous vehicles or vehicles with integrated driver assistance systems.
Um die Rückstrahlfläche von Fahrzeugen in der Nautik zu erhöhen gibt es zahlreiche Angebote im Fachhandel. Die Ausführungsformen sind stabförmig, eckig, tonnenförmig und es gibt auch mit Strom betriebene aktive RADAR-Retroreflektoren.In order to increase the reflecting surface of vehicles in the nautical sector, there are numerous offers in specialist shops. The embodiments are rod-shaped, angular, barrel-shaped and there are also powered active RADAR retroreflectors.
Um die Rückstrahlfläche von Fahrrädern signifikant zu erhöhen sind immer wieder einige Prototypen erstellt worden, die alle auf die Verwendung von einem oder zwei triangularen Winkelreflektoren basieren.In order to significantly increase the reflective surface of bicycles, a number of prototypes have been created, all of which are intended for use based on one or two triangular corner reflectors.
So hat ein am 9. Oktober 2016 gegründetes Startup-Unternehmen in Dallas USA mit der Bezeichnung „iLumaware Shield - Collision Prevention“ (Quelle: MOGRIDGE, Chris: iLumaware Shield TL-Radar technology for bicycle, 12-11-2016, Internetplattform: Kickstarter PBC, URL: https://www.kickstarter.com/projects/ilumaware/ilumaware-shield-collisionprevention, [abgerufen am 2021-09-07].) bereits einen einzelnen unter dem Sattel montierbaren nach hinten ausgerichteten triangularen Winkelreflektor mit integriertem Rücklicht entwickelt und durch Messungen ermittelt, dass sich dadurch die Entfernung zum Erkennen des Fahrrades durch eine typische Verkehrs-RADAR-Anlage von 75 Metern auf 198 Metern erweitern lässt.A startup company founded on October 9, 2016 in Dallas USA called "iLumaware Shield - Collision Prevention" (Source: MOGRIDGE, Chris: iLumaware Shield TL-Radar technology for bicycle, 12-11-2016, Internet platform: Kickstarter PBC, URL: https://www.kickstarter.com/projects/ilumaware/ilumaware-shield-collisionprevention, [accessed 2021-09-07].) already has a single under-seat mount rear-facing triangular corner reflector with integrated taillight developed and determined through measurements that the distance for recognizing the bicycle by a typical traffic RADAR system can be extended from 75 meters to 198 meters.
Die Arbeitsgruppe für Unfallmechanik Zürich hat ein Projekt mit der Bezeichnung: „Entwicklung eines Radarreflektors für Zweiräder“ durchgeführt und in dem Abschlussbericht vom 21.01.2019 (URL: https://www.stiftung-praevention.ch/pdfs/Schlussbericht-Radarreflektor.pdf [abgerufen am 2021-11-04]) eine ausführliche Dokumentation zur Problematik mit dem Schwerpunkt der primären Anwendung der Reflektoren im innerstädtischen Umfeld vorgelegt. Es wurden einzelne triangulare Winkelreflektoren und eine Kombination von zwei triangularen Winkelreflektoren im Frequenzbereich 24 Ghz bis 26 GHz und im Bereich 77 GHz bis 81 GHz vermessen und untersucht.The working group for accident mechanics Zurich has carried out a project called: "Development of a radar reflector for two-wheelers" and in the final report of 21.01.2019 (URL: https://www.stiftung-praevention.ch/pdfs/Schlussbericht-Radarreflektor.pdf [accessed on 2021-11-04]) presented a detailed documentation on the problem with the focus on the primary use of the reflectors in the inner-city environment. Individual triangular corner reflectors and a combination of two triangular corner reflectors in the frequency range 24 GHz to 26 GHz and in the range 77 GHz to 81 GHz were measured and examined.
In den bisher bekannten Vorrichtungen konnte zwar die signifikante Verbesserung der effektiven Rückstrahlfläche nachgewiesen werden, jedoch gilt dies nur in einem stark eingeschränkten Winkelbereich. So erfolgt keine Anhebung der Echosignale bei Fahrten der Fahrräder durch enge Kurven. Insbesondere seitlich in den Erfassungsbereich der Radarsignale einfahrende Fahrräder, wie es an Kreuzungen typischerweise der Fall ist, wurden zu spät erkannt.In the previously known devices, it was possible to demonstrate a significant improvement in the effective reflecting surface, but this only applies in a very limited angular range. This means that the echo signals are not increased when the bicycles are driven through tight bends. In particular, bicycles entering the detection range of the radar signals from the side, as is typically the case at intersections, were detected too late.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Des Weiteren sind diverse Radar-Retroreflektoren insbesondere für Anwendungen im Straßenverkehr bekannt, die für die hier offenbarte Erfindung den Stand der Technik definieren.Furthermore, various radar retroreflectors are known, in particular for applications in road traffic, which define the state of the art for the invention disclosed here.
Die Druckschrift
Die Radaranlage für das Fahrerassistenzsystem des Fahrzeuges befindet sich in der Regel unterhalb der Augenhöhe des Fahrers, z. B. im Bereich der Scheinwerfer. Durch die modifizierten Perkin-Elmer-Pyramiden-Strukturen werden die Radarstrahlen weitgehend vollständig retroreflektiert und gleichzeitig gelangt mit demselben Reflektor noch hinreichend viel nichtblendendes Streulicht der Scheinwerfer zu den Augen des Fahrers.The radar system for the vehicle's driver assistance system is usually located below the driver's eye level, e.g. B. in the area of the headlights. Due to the modified Perkin-Elmer pyramid structures, the radar beams are largely completely retro-reflected and, at the same time, a sufficient amount of non-dazzling scattered light from the headlights reaches the driver's eyes with the same reflector.
Reflektoren dieser Art eignen sich zur Markierung von Objekten und Personen und dienen der Verbesserung der Sichtbarkeit sowohl für Fahrerassistenzsysteme als auch für die jeweiligen Fahrzeugführer.Reflectors of this type are suitable for marking objects and people and serve to improve visibility both for driver assistance systems and for the respective vehicle driver.
Als der am nächsten kommenden Stand der Technik wird die am 14. Mai 2015 veröffentlichte Druckschrift
Weitere sinnvolle Formen von möglichen Polyedern werden jedoch nicht genannt. Auch auf eine vorwiegend horizontal wirkende Retroreflektor-Struktur oder eine Struktur mit einem signifikant größeren horizontalen Öffnungswinkel als es bei trihedralen Retroreflektoren typischerweise mit etwa +/- 20 Grad der Fall ist, wird noch nicht einmal ansatzweise eingegangen. Eine rundum 360-Grad-Markierung beispielsweise eines Verkehrsschildmastes würde zudem wegen der Abschattung durch den Mast eine größere Anzahl solcher, an einer fest mit einer Montagehalterung verbundenen Reflektoreinheiten erfordern, unabhängig davon, welche Form der Polyeder haben mag.However, other meaningful forms of possible polyhedra are not mentioned. A retroreflector structure that acts predominantly horizontally or a structure with a significantly larger horizontal opening angle than is typically the case with trihedral retroreflectors of around +/- 20 degrees is also not even touched upon. An all-round 360-degree marking of a traffic sign mast, for example, would also require a larger number of such reflector units on a fixed mounting bracket because of the shading by the mast, regardless of the shape of the polyhedron.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik unter wenigstens einem der folgenden Aspekte zu verbessern:
- - Erzeugung eines signifikanten Echosignals über einen möglichst großen horizontalen Winkelbereich,
- - anwendungsspezifische modulare Ausbaumöglichkeit der Retroreflektor-Vorrichtungen bis hin zu einem vollständigen Winkelbereich von 360 Grad,
- - Möglichkeit der Erweiterung der modularen Retroreflektor-Vorrichtungen mit zusätzlichen Komponenten wie Beleuchtung, Atta-Array und Identifikations-Vorrichtungen.
- - sichere Erzeugung von Echosignalen auch bei vollständigem Stromausfall.
- - Generation of a significant echo signal over the largest possible horizontal angular range,
- - application-specific modular expansion option of the retroreflector devices up to a full angle range of 360 degrees,
- - Possibility of expanding the modular retroreflector devices with additional components such as lighting, Atta array and identification devices.
- - Safe generation of echo signals even in the event of a complete power failure.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen definiert. Sie erlaubt insbesondere Lösungen wie folgt:
- Es können, je nach Bedarf und Anwendungsfall, die nur drei einzelnen Komponenten der modularen Retroreflektor-Vorrichtung so kombiniert werden, dass Retroreflektoren gebildet werden, die nur nach vorne oder nur nach hinten oder zusätzlich auch seitlich oder rundherum Echosignale an eine RADAR-Anlage liefern. Zusätzlich können Leuchtmittel oder zusätzliche optisch wirkende Reflektor-Scheiben ergänzt werden. Es können zusätzlich stromgespeiste elektronische Mikrowellenkomponenten integriert werden, die beispielsweise Identifikationssignale generieren, die telemetrisch gelesen werden können.
- Depending on requirements and the application, the only three individual components of the modular retroreflector device can be combined in such a way that retroreflectors are formed which only deliver echo signals to the front or only to the rear or additionally to the side or all around to a RADAR system. In addition, lamps or additional optically effective reflector panes can be added. In addition, current-fed electronic microwave components can be integrated, which, for example, generate identification signals that can be read telemetrically.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, rein beispielhaften und nicht beschränkenden Beschreibung in Verbindung mit den jeweiligen Figuren.Further details and advantages of the invention result from the following, purely exemplary and non-limiting description in connection with the respective figures.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt schematisch einen trihedralen Winkelreflektor, bestehend aus drei dreieckförmigen, aus metallisch leitendem Material bestehenden Scheiben, welche jeweils in einem rechten Winkel aufeinander stehen und der als Retroreflektor für RADAR-Strahlen verwendet werden kann. Solche Retroreflektoren sind seit langem bekannt und entsprechen dem Stand der Technik.1 shows schematically a trihedral corner reflector, consisting of three triangular discs made of metallic conductive material, which are each at right angles to each other and which can be used as a retroreflector for RADAR rays. Such retroreflectors have been known for a long time and correspond to the state of the art. -
2 zeigt schematisch einen dihedralen Winkelreflektor, bestehend aus zwei rechteckförmigen, aus metallisch leitendem Material bestehenden ebenen Scheiben, welche jeweils in einem rechten Winkel aufeinander stehen und der als Retroreflektor für RADAR-Strahlen verwendet werden kann. Solche Retroreflektoren sind seit langem bekannt und entsprechen dem Stand der Technik.2 shows schematically a dihedral corner reflector, consisting of two rectangular flat discs made of metallic conductive material, which are each at right angles to each other and which can be used as a retroreflector for RADAR beams. Such retroreflectors have been known for a long time and correspond to the state of the art. -
3 zeigt schematisch eine dreieckförmige, aus metallisch leitendem Material bestehende Scheibe, der als Reflektor für RADAR-Strahlen verwendet werden kann. Solche Reflektoren sind seit langem bekannt und entsprechen dem Stand der Technik.3 shows schematically a triangular disc made of metallic conductive material, which can be used as a reflector for RADAR beams. Such reflectors have been known for a long time and correspond to the state of the art. -
4 zeigt schematisch das zum Aufbau der modularen Retroreflektor-Vorrichtung verwendete modulare Element X (1) als Vorderansicht mit den jeweiligen Eckpunkten A bis G.4 shows schematically the modular element X (1) used to build the modular retroreflector device as a front view with the respective corner points A to G. -
5 zeigt schematisch das zum Aufbau der modularen Retroreflektor-Vorrichtung verwendete modulare Element X (1) mit den jeweiligen Eckpunkten A bis G aus einer seitlichen Perspektive.5 shows schematically the modular element X (1) used to construct the modular retroreflector device with the respective vertices A to G from a side perspective. -
6 zeigt schematisch das zum Aufbau der modularen Retroreflektor-Vorrichtung verwendete modulare Element Y (2) mit den Eckpunkten H bis M aus einer seitlichen Perspektive.6 shows schematically the modular element Y (2) used to build the modular retroreflector device with the vertices H to M from a side perspective. -
7 zeigt schematisch das zum Aufbau der modularen Retroreflektor-Vorrichtung verwendete modulare Element Z (3) mit den Eckpunkten N bis P aus einer seitlichen Perspektive.7 shows schematically the modular element Z (3) used to construct the modular retroreflector device with the vertices N to P from a side perspective. -
8 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Frontalansicht, bestehend aus insgesamt fünf modularen Elementen, nämlich aus einem modularen Element X (1), aus zwei modularen Elementen Y (2) und aus zwei modularen Elementen Z (3).8th shows schematically an embodiment of a modular retroreflector device in the front view, consisting of a total of five modular elements, namely a modular element X (1), two modular elements Y (2) and two modular elements Z (3). -
9 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Aufsicht, bestehend aus insgesamt fünf modularen Elementen, nämlich aus einem modularen Element X (1), aus zwei modularen Elementen Y (2) und aus zwei modularen Elementen Z (3).9 shows schematically an embodiment of a modular retroreflector device in top view, consisting of a total of five modular elements, namely a modular element X (1), two modular elements Y (2) and two modular elements Z (3). -
10 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Frontalansicht, bestehend aus insgesamt sieben modularen Elementen, nämlich aus zwei modularen Elementen X (1), aus drei modularen Elementen Y (2) und aus zwei modularen Elementen Z (3).10 shows schematically an embodiment of a modular retroreflector device in front view, consisting of a total of seven modular elements, namely two modular elements X (1), three modular elements Y (2) and two modular elements Z (3). -
11 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Aufsicht, bestehend aus insgesamt sieben modularen Elementen, nämlich aus zwei modularen Elementen X (1), aus drei modularen Elementen Y (2) und aus zwei modularen Elementen Z (3).11 shows schematically an embodiment of a modular retroreflector device in top view, consisting of a total of seven modular elements, namely two modular elements X (1), three modular elements Y (2) and two modular elements Z (3). -
12 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Frontalansicht, bestehend aus insgesamt neun modularen Elementen, nämlich aus zwei modularen Elementen X (1), aus vier modularen Elementen Y (2) und aus drei modularen Elementen Z (3).12 shows schematically an embodiment of a modular retroreflector device in front view, consisting of a total of nine modular elements, namely two modular elements X (1), four modular elements Y (2) and three modular elements Z (3). -
13 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Aufsicht, bestehend aus insgesamt neun modularen Elementen, nämlich aus zwei modularen Elementen X (1), aus vier modularen Elementen Y (2) und aus drei modularen Elementen Z (3).13 shows schematically an embodiment of a modular retroreflector device in top view, consisting of a total of nine modular elements, namely two modular elements X (1), four modular elements Y (2) and three modular elements Z (3). -
14 zeigt schematisch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Frontalansicht, bestehend aus insgesamt neun modularen Elementen, nämlich aus zwei modularen Elementen X (1), aus drei modularen Elementen Y (2) und aus vier modularen Elementen Z (3).14 shows schematically an alternative embodiment of a modular retroreflector device in front view, consisting of a total of nine modular elements, namely two modular elements X (1), three modular elements Y (2) and four modular elements Z (3). -
15 zeigt schematisch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Aufsicht, bestehend aus insgesamt neun modularen Elementen, nämlich aus zwei modularen Elementen X (1), aus drei modularen Elementen Y (2) und aus vier modularen Elementen Z (3).15 shows schematically an alternative embodiment of a modular retroreflector device in top view, consisting of a total of nine modular elements, namely two modular elements X (1), three modular elements Y (2) and four modular elements Z (3). -
16 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Aufsicht, bestehend aus insgesamt acht modularen Elementen, nämlich aus vier modularen Elementen X (1), aus vier modularen Elementen Y (2).16 shows a schematic plan view of an embodiment of a modular retroreflector device, consisting of a total of eight modular elements, namely four modular elements X(1), four modular elements Y(2). -
17 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Aufsicht, bestehend aus insgesamt sechzehn modularen Elementen, nämlich aus acht modularen Elementen X (1), aus acht modularen Elementen Y (2).17 shows schematically an embodiment of a modular retroreflector device in top view, consisting of a total of sixteen modular elements, namely eight modular elements X(1), eight modular elements Y(2). -
18 zeigt schematisch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Frontalansicht, die zusätzliche montierte optische Reflektoren (4) besitzt.18 shows schematically an alternative embodiment of a modular retroreflector device in front view, having additional mounted optical reflectors (4). -
19 zeigt schematisch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Frontalansicht, wobei diese zusätzliche montierte elektrisch betriebene Leuchtmittel (5) besitzt.19 shows schematically an alternative exemplary embodiment of a modular retroreflector device in a front view, this having additional mounted electrically operated lighting means (5). -
20 zeigt schematisch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Frontalansicht, wobei diese zusätzliche montierte Wechselwirkungselemente (6) zur funkbasierten Datenübertragung besitzt.20 shows schematically an alternative exemplary embodiment of a modular retroreflector device in the front view, with this having additional mounted interaction elements (6) for radio-based data transmission. -
21 zeigt schematisch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer modularen Retroreflektor-Vorrichtung in der Frontalansicht, wobei diese zusätzliche montierte Wechselwirkungselemente in Form planarer Atta-Arrays (7) besitzt.21 shows schematically an alternative embodiment of a modular retroreflector device in front view, this having additional mounted interaction elements in the form of planar Atta arrays (7). -
22 zeigt schematisch beispielhaft ein Ausführungsbeispiel eines planarer Atta-Arrays, welches eine elektronische Beschaltung besitzt, die eine funkbasierten Datenübertragung ermöglicht.22 shows a schematic example of an embodiment of a planar Atta array, which has electronic circuitry that enables radio-based data transmission.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Es zeigt die
Eintreffende RADAR-Strahlen werden in einem typischen Winkelbereich von etwa 40 Grad bezogen auf eine 3 dB-Leistungsgrenze durch drei Reflektionen an den metallischen Oberflächen in genau die Richtung zurück reflektiert, aus welcher der RADAR-Strahl auf den Winkelreflektor auftrifft. Der Einfallswinkel bezogen auf die Symmetrieachse des trihedralen Winkelreflektors, wobei letztere sich ergibt, wenn die räumliche Diagonale vom Eckpunkt des gedachten Hohlwürfels durch die dazu senkrecht stehende Diagonalfläche hindurch verlängert wird, ist unter der Bezeichnung Öffnungswinkel bekannt. Demnach bedeutet ein Öffnungswinkel von 40 Grad, dass eine Winkelabweichung von der Symmetrieachse von sowohl 20 Grad zu einer Seite als auch von 20 Grad zur genau gegenüberliegenden Seite bis zur Hälfte der eingestrahlten Energie reflektiert.Incoming RADAR beams are reflected back in a typical angular range of about 40 degrees based on a 3 dB power limit by three reflections on the metallic surfaces in exactly the direction from which the RADAR beam hits the corner reflector. The angle of incidence in relation to the axis of symmetry of the trihedral angle reflector, the latter resulting when the spatial diagonal is extended from the corner point of the imaginary hollow cube through the diagonal surface perpendicular thereto, is known as the opening angle. Accordingly, an opening angle of 40 degrees that an angular deviation from the axis of symmetry of both 20 degrees to one side and 20 degrees to the exactly opposite side reflects up to half of the incident energy.
Es zeigt die
Es zeigt die
Für die nachfolgend beispielhaft beschriebenen Retroreflektor-Vorrichtungen, gebildet aus drei unterschiedlichen modularen Elementen, nämlich aus den modularen Elementen X (1), Y (2) und Z (3), die als Grundbausteine zum Aufbau von modularen kombinierten RADAR-Reflektoren als Funktionseinheiten dienen, wird festgelegt, dass die in den vorherigen beschriebenen Figuren verwendeten jeweiligen Längen a für alle beschriebenen modularen Elemente X (1), Y (2) und Z (3) innerhalb einer Funktionseinheit jeweils gleich sind und somit die daraus abgeleiteten und in den vorherigen beschriebenen Figuren verwendeten jeweiligen Längen b dann ebenfalls die bei allen modularen Elementen gleichen Werte besitzen. Nur so können die modularen Elemente zu passenden Funktionseinheiten zusammengesetzt werden.For the retroreflector devices described below by way of example, formed from three different modular elements, namely from the modular elements X (1), Y (2) and Z (3), which serve as basic building blocks for the construction of modular combined RADAR reflectors as functional units , it is stipulated that the respective lengths a used in the previously described figures are the same for all described modular elements X (1), Y (2) and Z (3) within a functional unit and thus those derived from them and described in the previous ones The respective lengths b used in the figures then also have the same values for all modular elements. This is the only way that the modular elements can be put together to form suitable functional units.
Werden komplexere Funktionseinheiten wie beispielsweise im Zusammenhang mit der
Die verbale Beschreibung der Anordnung der verwendeten modularen Elemente X (1), Y (2) und Z (3), die dem Aufbau der jeweiligen Retroreflektor-Vorrichtungen dienen, verlangt zur Präzisierung nach einer detaillierten Angabe von Verbindungsstellen durch die Benennung von jeweiligen Eckpunkten, an denen die jeweiligen modularen Elemente X (1), Y (2) und Z (3) miteinander verbunden sind. Die Verbindungen der jeweils entsprechenden Kanten der modularen Elemente X (1), Y (2) und Z (3), ergibt sich dann zwangsläufig aus den geometrischen Formen der modularen Elemente X (1), Y (2) und Z (3).The verbal description of the arrangement of the modular elements X (1), Y (2) and Z (3) used, which serve to construct the respective retroreflector devices, requires a detailed specification of connection points by naming the respective corner points, where the respective modular elements X (1), Y (2) and Z (3) are connected to each other. The connections of the corresponding edges of the modular elements X (1), Y (2) and Z (3) then result inevitably from the geometric shapes of the modular elements X (1), Y (2) and Z (3).
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Es wird durch die in den
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Die erfindungsgemäße Anordnung der einzelnen modularen Elemente X (1), Y (2) und Z (3) führen jedoch zu hochwirksamen modularen Retroreflektor-Vorrichtungen mit nahezu beliebig großen horizontalen Öffnungswinkeln, die lediglich von der Kombination der jeweiligen modularen Elemente X (1), Y (2) und Z (3) abhängen und somit bedarfsgemäß konstruiert werden können.However, the inventive arrangement of the individual modular elements X (1), Y (2) and Z (3) lead to highly effective modular retroreflector devices with almost any large horizontal opening angles, which only depend on the combination of the respective modular elements X (1), Y (2) and Z (3) depend and can thus be constructed as required.
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Bereits in der Frontansicht ist zu erkennen, dass die hier gezeigte Anordnung der modularen Elemente Z (3) in Kombination mit den modularen Elementen Y (2) rechts und links vom modularen Element X (1) jeweils wiederum einen trihedralen Winkelreflektor bilden. Die Symmetrieachsen der aus den jeweiligen modularen Elementen Z (3) in Kombination mit den modularen Elementen Y (2) gebildeten trihedralen Winkelreflektoren zeigen beide genau in die frontale Richtung. Somit ergibt sich bei frontaler Bestrahlung ein besonders intensives Echosignal über einen weiten horizontalen und vertikalen Winkelbereich.Already in the front view it can be seen that the arrangement shown here of the modular elements Z (3) in combination with the modular elements Y (2) to the right and left of the modular element X (1) in turn form a trihedral corner reflector. The axes of symmetry of the trihedral corner reflectors formed from the respective modular elements Z (3) in combination with the modular elements Y (2) both point exactly in the frontal direction. This results in a particularly intense echo signal over a wide horizontal and vertical angle range in the case of frontal irradiation.
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Diese modulare Retroreflektor-Vorrichtung ist besonders für eine Retroreflektion bei einer seitlichen Bestrahlung durch RADAR-Strahlen geeignet. Zusammen mit einem elektrisch betriebenen Leuchtmittel (5) gemäß
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Deutlich ist zu erkennen, dass lediglich eine kleine Modifikation zu dem in
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In der Aufsicht hingegen ist klar zu erkennen, dass es sich hierbei um eine modulare Retroreflektor-Vorrichtung mit einem horizontalen Öffnungswinkel von nahezu 360 Grad handelt. Dieser Retroreflektor reflektiert rundherum horizontal in alle Richtungen. Durch das Hinzufügen von weiteren modularen Elementen Z (3), wie es im Zusammenhang mit den
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So ist beispielsweise die zuvor mit c bezeichnete Kantenlänge des dihedralen Retroreflektors, also die Kantenlänge des oberen modulare Element Y (2), gleich lang der Diagonallänge, die zuvor beim trihedralen Retroreflektor mit b bezeichnet worden ist.For example, the edge length of the dihedral retroreflector previously denoted c, ie the edge length of the upper modular element Y (2), is equal to the diagonal length, which was previously denoted b for the trihedral retroreflector.
Die Kantenlängen von dihedralen und trihedralen Retroreflektoren müssen also in den unterschiedlichen Ebenen der so gebildeten turmförmigen modularen Retroreflektor-Vorrichtung jeweils vertauscht werden, wie es in der
Die Vielzahl der Möglichkeiten der Zusammenstellung ermöglicht den Aufbau von modularen Retroreflektor-Vorrichtungen für nahezu jeden zu realisierenden Anwendungsfall.The large number of configuration options enables the construction of modular retroreflector devices for almost any application to be implemented.
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Optische Retroreflektoren werden beispielsweise als Rückstrahler verwendet, um das einfallende Licht einer Lichtquelle, wie beispielsweise die eines Autoscheinwerfers, zum Fahrer des Fahrzeuges zu reflektieren, damit dieser frühzeitig auf die bestehende Verkehrssituation reagieren kann. Diese optischen Retroreflektoren (4) bestehen in der Regel aus speziell geformtem Plastikmaterial, welches kaum einen Einfluss auf RADAR-Strahlen hat. Somit können beide unterschiedliche Retroreflektoren, nämlich den für optische Lichtquellen und den für RADAR-Strahlen sehr einfach und platzsparend miteinander kombiniert werden, indem der optische Reflektor (4) einfach vor der modularen Retroreflektor-Vorrichtung montiert wird. Die
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Ein von einer Batterie oder von einem Fahrrad-Dynamo gespeistes Leuchtmittel kann sehr einfach auf einer Fläche eines modularen Elementes Y (2) befestigt werden. Es sind beispielsweise leistungsstarke flächenhaft geformte Leuchtdioden dafür geeignet, die einen hohen Wirkungsgrad hinsichtlich der stromabhängigen Lichtausbeute und eine sehr lange Lebensdauer aufweisen. Obwohl für die Retroreflektion eine einfache metallische Oberfläche genügt, empfiehlt sich im Falle beispielsweise der Realisation der modularen Retroreflektor-Vorrichtung als eine Frontleuchte beispielsweise für Fahrräder die hochglänzende Verspiegelung der Oberfläche des modularen Elementes Y (2).A light source powered by a battery or by a bicycle dynamo can be fixed very easily on a face of a modular element Y (2). For example, high-performance, two-dimensionally shaped light-emitting diodes are suitable for this, which have a high degree of efficiency with regard to the current-dependent light output and a very long service life. Although a simple metallic surface is sufficient for the retroreflection, if the modular retroreflector device is implemented as a front light, for example for bicycles, the high-gloss mirror coating of the surface of the modular element Y (2) is recommended.
Die
Eine solche zusätzliche Vorrichtungen zur Erzeugung von abgespeicherten digitalen numerischen Informationen (6) wäre eine denkbare sinnvolle Ergänzung und wäre realisierbar durch die Montage beispielsweise einer Resonanzplatte, die verschiedene Wellenleiter besitzt, welche im Frequenzbereich der RADAR-Strahlung Eigenresonanzen besitzen, deren Absorptionsspektrum von einem geeigneten Lesegerät telemetrisch erfasst und ausgewertet werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Art elektronisch fernauslesbares Nummernschild für Fahrräder realisiert werden.Such an additional device for generating stored digital numerical information (6) would be a conceivable useful supplement and could be realized by installing, for example, a soundboard that has different waveguides that have natural resonances in the frequency range of the RADAR radiation, whose absorption spectrum can be read by a suitable reading device can be recorded and evaluated telemetrically. In this way, for example, a type of electronically remotely readable number plate for bicycles can be implemented.
Die
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Die elektrische Länge der Leitung von einer ersten Empfangsantenne (8), über einen ersten Mikrowellen-Breitbandverstärker (12), bis hin zu einer ersten Sendeantenne (11) und die elektrische Länge der Leitung von einer zweiten Empfangsantenne (9), über einen zweiten Breitbandverstärker (13), bis hin zu einer zweiten Sendeantenne (10) sind gleich. Dadurch reflektiert dieses beispielhaft gezeigte Atta-Array einen einfallenden RADAR-Strahl in die Einfallsrichtung zurück. Durch die planare Anordnung der Antennen auf vorzugsweise einer metallischen Ebene sind diese nicht miteinander verkoppelt, was einen Verstärkungsfaktor der Mikrowellen-Breitbandverstärker (12) und (13) von jeweils etwa 20 dB problemlos ermöglicht.The electrical length of the line from a first receiving antenna (8) via a first microwave broadband amplifier (12) to a first transmitting antenna (11) and the electrical length of the line from a second receiving antenna (9) via a second broadband amplifier (13) up to a second transmitting antenna (10) are the same. As a result, this Atta array shown as an example reflects an incident RADAR beam back in the direction of incidence. Due to the planar arrangement of the antennas, preferably on a metal plane, they are not coupled to one another, which enables an amplification factor of the microwave broadband amplifiers (12) and (13) of around 20 dB each without any problems.
Die beiden Mikrowellen-Breitbandverstärker (12) und (13) werden von einer Spannungsquelle (U) gespeist, welche zusätzlich eine elektronische Schaltvorrichtung (14) mit elektrischer Betriebsenergie versorgt, welche zyklisch kontinuierlich einen elektronische Schaltvorrichtung (14) zwischen der Spannungsquelle (U) und den beiden Mikrowellen-Breitbandverstärkern (12) und (13) betätigt. Dabei wird kontinuierlich ein solcher Schaltrhythmus gewählt, der befähigt ist, beispielsweise eine kodierte Identifikationsnummer seriell zu übertragen. Der vom geschalteten Atta-Array reflektierte RADAR-Strahl beinhaltet dann eine Kodierung entsprechend dem Morsealphabet oder dem Miller-Code und es kann beispielsweise eine Identifikationsnummer vom entsprechend dafür modifizierten RADAR-Gerät erkannt und ausgewertet werden.The two microwave broadband amplifiers (12) and (13) are fed by a voltage source (U), which also supplies an electronic switching device (14) with electrical operating energy, which cyclically continuously an electronic switching device (14) between the Voltage source (U) and the two microwave broadband amplifiers (12) and (13) operated. In this case, such a switching rhythm is continuously selected that is capable of serially transmitting, for example, a coded identification number. The RADAR beam reflected by the switched Atta array then contains a coding according to the Morse alphabet or the Miller code and an identification number, for example, can be recognized and evaluated by the RADAR device modified accordingly for this purpose.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Modulares Element XModular Element X
- 22
- Modulares Element YModular Element Y
- 33
- Modulares Element ZModular element Z
- 44
- Optischer ReflektorOptical reflector
- 55
- Elektrisch betriebenes LeuchtmittelElectrically operated illuminant
- 66
- Vorrichtungen zur Erzeugung von abgespeicherten digitalen InformationenDevices for generating stored digital information
- 77
- Atta-ArrayAtta array
- 88th
- Erste EmpfangsantenneFirst receiving antenna
- 99
- Zweite EmpfangsantenneSecond receiving antenna
- 1010
- Zweite SendeantenneSecond transmitting antenna
- 1111
- Erste SendeantenneFirst transmission antenna
- 1212
- Erster Mikrowellen-BreitbandverstärkerFirst microwave broadband amplifier
- 1313
- Zweiter Mikrowellen-BreitbandverstärkerSecond microwave broadband amplifier
- 1414
- Elektronische SchaltvorrichtungElectronic switching device
Claims (6)
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---|---|
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-
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |