DE102021207338A1 - Device for simulating a radar target - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Simulieren eines Radarziels mit Relativgeschwindigkeit zu einem externen Radarsensor weist einen drehbar gelagerten Rotor mit einer Drehachse und mehreren, um die Drehachse herum in Umfangsrichtung verteilten, radial verlaufenden Rotorblättern, die zumindest teilweise aus einem Material bestehen, das elektromagnetische Radarwellen reflektiert, und ein erstes Gehäuse, das den Rotor umschließt, auf. Das erste Gehäuse weist eine Front und eine von der Front abgewandte Rückseite auf, wobei das erste Gehäuse einen in der Front angeordneten Ausschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, Radarwellen aus einer ersten Richtung auf mindestens eines der Rotorblätter auftreffen zu lassen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Front ein metallisches Material aufweist und gekrümmt oder abgewinkelt ist, sodass Radarwellen, die von dem externen Radarsensor auf die Front treten, durch den Ausschnitt in das erste Gehäuse eintreten oder in eine von dem externen Radarsensor abgewandte Richtung reflektiert werden.A device for simulating a radar target with relative speed to an external radar sensor has a rotatably mounted rotor with an axis of rotation and a plurality of rotor blades distributed in the circumferential direction around the axis of rotation, radially extending, which consist at least partially of a material that reflects electromagnetic radar waves, and a first housing enclosing the rotor on. The first housing has a front and a rear facing away from the front, the first housing having a cutout arranged in the front, which is designed to allow radar waves to impinge on at least one of the rotor blades from a first direction. According to the invention it is provided that the front has a metallic material and is curved or angled so that radar waves coming from the external radar sensor onto the front enter through the cutout into the first housing or are reflected in a direction away from the external radar sensor.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Simulieren eines Radarziels mit Relativgeschwindigkeit zu einem externen Radarsensor.The present invention relates to a device for simulating a radar target with relative speed to an external radar sensor.
Stand der TechnikState of the art
Zum Kalibrieren/Justieren von Radarsensoren von Fahrzeugen werden häufig Vorrichtungen eingesetzt, die den Doppler-Effekt nutzen. Derartige Vorrichtungen mit Doppler-Simulatoren für den Werkstoffgebrauch sind üblicherweise mittels mechanisch rotierender Elemente realisiert. Es ist bekannt, einen Rotor mit für elektromagnetische Radarwellen reflektierenden Rotorblättern um eine Drehachse rotieren zu lassen und teilweise abzudecken, sodass ein auf die Rotorblätter gerichteter Radarsensor nur ein Rückstreusignal von einem Rotorblatt erhält. Hierfür wird üblicherweise ein für elektromagnetische Radarwellen undurchlässiges Material, beispielsweise Metall, oder absorbieren des Material eingesetzt. Allerdings sind derartige Konstruktionen sehr kostenintensiv. Zum einen sind die Materialkosten hoch, zum anderen können die Verarbeitung und ein höherer konstruktiver Aufwand durch geringe Maßhaltigkeit die Kosten beeinflussen. Beim Einsatz von Material, das undurchlässig für elektronische Radarwellen ist, besteht weiterhin die Herausforderung, dass das Signal des Radarsensors nahezu ungedämpft an den Metallflächen reflektiert wird. Insbesondere in einem Werkstattumfeld kann dies zu starken und schwer vorherzusagenden Reflexionen führen, welche die Durchführung der Justage erschweren können.Devices that use the Doppler effect are often used to calibrate/adjust radar sensors in vehicles. Such devices with Doppler simulators for the use of materials are usually implemented using mechanically rotating elements. It is known to rotate a rotor with rotor blades that reflect electromagnetic radar waves about an axis of rotation and to partially cover them, so that a radar sensor directed at the rotor blades only receives a backscatter signal from one rotor blade. For this purpose, a material that is impermeable to electromagnetic radar waves, for example metal, or an absorbing material, is usually used. However, such constructions are very expensive. On the one hand, the material costs are high, on the other hand, the processing and higher design effort due to low dimensional accuracy can affect the costs. When using material that is impermeable to electronic radar waves, there is still the challenge that the signal from the radar sensor is reflected on the metal surfaces with almost no attenuation. Especially in a workshop environment, this can lead to strong and difficult-to-predict reflections, which can make it difficult to carry out the adjustment.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Simulieren eines Radarziels mit Relativgeschwindigkeit zu einem externen Radarsensor vorzuschlagen, dass möglichst einfach und kostengünstig aufgebaut ist und eine verbesserte Genauigkeit hinsichtlich der Justage des Radarsensors ermöglicht.It is the object of the invention to propose a device for simulating a radar target with relative speed to an external radar sensor, which is constructed as simply and inexpensively as possible and enables improved accuracy with regard to the adjustment of the radar sensor.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.The object is achieved by a device having the features of independent claim 1. Advantageous embodiments and developments can be found in the subclaims and the following description.
Es wird eine Vorrichtung zum Simulieren eines Radarziels mit Relativgeschwindigkeit zu einem externen Radarsensor vorgeschlagen, die Vorrichtung aufweisend einen drehbar gelagerten Rotor mit einer Drehachse und mehreren, um die Drehachse herum in Umfangsrichtung verteilten, radial verlaufenden Rotorblättern, die zumindest teilweise aus einem Material bestehen, das elektromagnetische Radarwellen reflektiert, und ein erstes Gehäuse, das den Rotor umschließt, wobei das erste Gehäuse eine Front und eine von der Front abgewandte Rückseite aufweist, und wobei das erste Gehäuse einen in der Front angeordneten Ausschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, Radarwellen aus einer vor der Front gelegenen Richtung auf mindestens eines der Rotorblätter auftreffen zu lassen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Front ein metallisches Material aufweist und gekrümmt oder abgewinkelt ist, sodass Radarwellen, die von dem externen Radarsensor auf die Front treffen, durch den Ausschnitt in das erste Gehäuse eintreten oder in eine von dem externen Radarsensor abgewandte Richtung reflektiert werden.A device is proposed for simulating a radar target with relative speed to an external radar sensor, the device having a rotatably mounted rotor with an axis of rotation and a plurality of radially running rotor blades distributed around the axis of rotation in the circumferential direction, which at least partially consist of a material that reflects electromagnetic radar waves, and a first housing enclosing the rotor, the first housing having a front and a rear side facing away from the front, and the first housing having a cutout arranged in the front and adapted to block radar waves from a in front of the front to hit at least one of the rotor blades. According to the invention, the front has a metallic material and is curved or angled so that radar waves that hit the front from the external radar sensor enter the first housing through the cutout or are reflected in a direction away from the external radar sensor.
Der Rotor weist eine Vielzahl von Rotorblättern auf, die sich radial nach außen, d.h.in eine von der Drehachse abgewandte Richtung, erstrecken. Die Rotorblätter können gleichmäßig in Umfangsrichtung über den Rotor verteilt sein. Es kann sich anbieten, die Rotorblätter lamellenartig auszuführen und dabei schmale, längliche Streifen auszuformen, welche sich mit ihrer Haupterstreckungsrichtung parallel zu der Drehachse erstrecken. Die Rotorblätter können eben, gekrümmt oder geknickt sein.The rotor has a plurality of rotor blades which extend radially outwards, i.e. in a direction away from the axis of rotation. The rotor blades can be distributed evenly in the circumferential direction over the rotor. It may be advisable to design the rotor blades in a lamellar manner and thereby form narrow, elongated strips which extend with their main direction of extension parallel to the axis of rotation. The rotor blades can be flat, curved or kinked.
Zur Gewährleistung der gewünschten Funktion ist es notwendig, dass die Rotorblätter aus einem Material bestehen, das elektromagnetische Radarwellen reflektiert. Eine Radarwelle, die durch den Ausschnitt in das Innere des ersten Gehäuses gerät, trifft folglich auf ein direkt hinter dem Ausschnitt befindliches Rotorblatt, das sich aufgrund der Rotation des Rotors mit einer bestimmten Relativgeschwindigkeit zu dem Radarsensor bewegt. Die eintreffenden Radarwellen werden an dem betreffenden Rotorblatt reflektiert. Der Rotor stellt ein bewegliches Radarziel dar und die reflektierten Radarwellen sind in ihrer Frequenz abhängig von der Geschwindigkeit des bewegten Ziels, d.h. des Rotorblatts, um die Doppler-Frequenz verschoben. Durch Ermittlung der Doppler-Frequenz kann die Geschwindigkeit des Ziels ermittelt werden.To ensure the desired function, it is necessary for the rotor blades to be made of a material that reflects electromagnetic radar waves. A radar wave that gets through the cutout into the interior of the first housing consequently hits a rotor blade that is located directly behind the cutout and that moves at a specific speed relative to the radar sensor due to the rotation of the rotor. The incoming radar waves are reflected on the rotor blade in question. The rotor represents a moving radar target and the reflected radar waves are shifted in frequency by the Doppler frequency depending on the speed of the moving target, i.e. the rotor blade. By determining the Doppler frequency, the speed of the target can be determined.
Die Front ist bevorzugt geschlossen und weist lediglich den Ausschnitt als einzige Öffnung auf, durch die die Radarwellen eintreten können. Die Front ist erfindungsgemäß derart geformt, dass Radarwellen, welche nicht durch den Ausschnitt in das Innere des ersten Gehäuses eintreten, in eine von dem Radarsensor abgewandte Richtung reflektiert werden. Reflexionen, die zu dem Radarsensor gerichtet sind, werden von diesem als „stehende“ Ziele interpretiert, welche der Radarsensor von den eigentlich gewünschten bewegten Zielen unterscheiden kann. Der Anteil dieser Reflexionen sollte jedoch so gering wie möglich sein, um eine erfolgreiche Kalibration durchführen zu können. Durch die erfindungsgemäß geformte Front aus einem metallischen Material kann dies erreicht werden. Die Verwendung eines Radarwellen absorbierenden Materials ist damit praktisch nicht notwendig. Mit einer geeigneten Formgebung können jegliche Radarwellen, die von dem Radarsensor auf die Front gerichtet werden, in eine von dem Radarsensor abgewandte Richtung reflektiert werden.The front is preferably closed and only has the cutout as the only opening through which the radar waves can enter. According to the invention, the front is shaped in such a way that radar waves which do not enter the interior of the first housing through the cutout are reflected in a direction away from the radar sensor. Reflections that are directed towards the radar sensor are interpreted by it as "stationary" targets, which the radar sensor can distinguish from the actually desired moving targets. However, the proportion of these reflections should be as small as possible in order to be able to carry out a successful calibration. By the inventively shaped front made of a metallic material this can be achieved. The use of a material that absorbs radar waves is therefore practically unnecessary. With a suitable shape, any radar waves directed towards the front by the radar sensor can be reflected in a direction away from the radar sensor.
Eine gekrümmte Front könnte insbesondere kreisförmig oder gekrümmt sein, oder auf einer elliptischen oder ovalen Kontur basieren. Eine abgewinkelte Front könnte zwei oder mehr Flächen aufweisen, die relativ zueinander geknickt bzw. abgewinkelt sind. Damit könnte eine Front realisiert werden, bei der lediglich direkt auf eine Faltkante oder eine Knickkante gerichtete Radarwellen zu dem Radarsensor reflektiert werden. Bei einer entsprechend scharfen Konturierung kann der Anteil der zu dem Radarsensor reflektierten Radarwellen minimiert bzw. gänzlich eliminiert werden.In particular, a curved front could be circular or curved, or based on an elliptical or oval contour. An angled front could have two or more faces that are kinked or angled relative to each other. A front could thus be realized in which only radar waves directed directly onto a folding edge or a kinked edge are reflected to the radar sensor. With a correspondingly sharp contouring, the proportion of the radar waves reflected to the radar sensor can be minimized or completely eliminated.
Die Front könnte um eine Krümmungsachse gekrümmt sein, die zu der Drehachse zumindest weitgehend parallel verläuft. Die Form der Front bleibt in einem gleichbleibenden Abstand zu der Drehachse folglich unverändert. Elektromagnetische Radarwellen eines auf die Front gerichteten Radarsensors werden folglich über die gesamte Erstreckung der Front gleichmäßig in eine von dem Radarsensor abgewandte Richtung reflektiert. Die Querschnittsfläche der Front orthogonal zu der Drehachse ist demnach bevorzugt gleichbleibend. Exemplarisch könnte der Krümmungsradius konstant sein. Die Krümmung könnte insgesamt zudem symmetrisch ausgeführt sein.The front could be curved about an axis of curvature that runs at least largely parallel to the axis of rotation. The shape of the front consequently remains unchanged at a constant distance from the axis of rotation. Electromagnetic radar waves from a radar sensor directed at the front are consequently reflected uniformly over the entire extent of the front in a direction away from the radar sensor. The cross-sectional area of the front orthogonal to the axis of rotation is therefore preferably constant. For example, the radius of curvature could be constant. The curvature could also be designed symmetrically overall.
Die Front könnte zwei winklig zueinander verlaufende Flächen aufweisen, die eine Knickkante einschließen, welche zumindest weitgehend parallel zu der Drehachse verläuft. Die Knickkante könnte mittig an der Front angeordnet sein. Die zwei Flächen laufen von der Knickkante aus beidseitig aufweitend in Richtung des Rotors. Die beiden Flächen können einen Winkel zueinander einschließen, der 90° oder weniger beträgt.The front could have two mutually angled surfaces that include a crease that is at least substantially parallel to the axis of rotation. The crease could be located in the middle of the front. The two surfaces run from the buckling edge widening on both sides in the direction of the rotor. The two surfaces can enclose an angle to one another that is 90° or less.
Die Front könnte keilförmig ausgebildet sein, insbesondere symmetrisch keilförmig, sodass beide winklig zueinander angeordnete Flächen Keilflächen sind. Die beiden Flächen können sich entlang der Drehachse erstrecken und die Knickkante verläuft vollständig parallel zu der Drehachse.The front could be wedge-shaped, in particular symmetrically wedge-shaped, so that both surfaces arranged at an angle to one another are wedge surfaces. The two surfaces can extend along the axis of rotation and the crease edge runs completely parallel to the axis of rotation.
Der Ausschnitt ist bevorzugt außermittig in der Front angeordnet. Die in das Innere des ersten Gehäuses eintretenden Radarwellen können folglich radial von der Drehachse entfernt auf ein Rotorblatt gerichtet werden.The cutout is preferably arranged off-center in the front. The radar waves entering the interior of the first housing can consequently be directed radially away from the axis of rotation onto a rotor blade.
Der Ausschnitt könnte eine längliche Form aufweisen und eine Haupterstreckungsachse umfassen, die parallel zu der Drehachse verläuft. Damit kann der Ausschnitt auf ein lamellenartig geformtes Rotorblatt angepasst werden, um ein definiertes, bewegtes Ziel für den Radarsensor zu ermöglichen.The cutout could have an elongated shape and include a main axis of extension that runs parallel to the axis of rotation. This allows the section to be adapted to a rotor blade with a lamellar shape in order to enable a defined, moving target for the radar sensor.
Das erste Gehäuse könnte bodenseitig geschlossen und an einer Oberseite geöffnet sein, sodass im Innern des ersten Gehäuses reflektierte elektromagnetische Radarwellen durch die geöffnete Oberseite aus dem ersten Gehäuse austreten. Folglich können die Radarwellen ausschließlich aus der geöffneten Oberseite aus dem Gehäuse austreten. Besonders bevorzugt ist das Innere des ersten Gehäuses so ausgebildet, dass Mehrfachreflexionen möglichst minimiert werden und die eintretenden Radarwellen bevorzugt aus der Öffnung an der Oberseite des Gehäuses wieder austreten. Die Kalibrierung des Radarsensors kann dadurch verbessert werden.The first housing could be closed at the bottom and open at an upper side, so that electromagnetic radar waves reflected inside the first housing emerge from the first housing through the open upper side. As a result, the radar waves can only escape from the open top of the housing. The interior of the first housing is particularly preferably designed in such a way that multiple reflections are minimized as far as possible and the radar waves that enter preferably exit again through the opening on the upper side of the housing. The calibration of the radar sensor can be improved as a result.
Die Oberseite könnte mit entsprechenden Mitteln ausgestattet sein, die die Radarwellen in eine vor dem Radarsensor abgewandte Richtung drängen. Insbesondere bei der Ausleitung der Radarwellen aus der Oberseite des ersten Gehäuses können diese an einer Decke der Werkstatt reflektieren. Sind die Radarwellen schräg nach oben gerichtet, kann die Reflexion oberhalb des Radarsensors oder deutlich weiter von der Vorrichtung und dem Radarsensor beabstandet erfolgen, sodass die reflektierten Radarwellen deutlich weiter von dem Radarsensor beabstandet werden.The top could be equipped with appropriate means that push the radar waves in a direction away from the radar sensor. In particular, when the radar waves are guided out of the upper side of the first housing, they can be reflected on a ceiling of the workshop. If the radar waves are directed obliquely upwards, the reflection can take place above the radar sensor or at a significantly further distance from the device and the radar sensor, so that the reflected radar waves are significantly further away from the radar sensor.
Bevorzugt ist ein metallischer Tubus mit einer zu der Drehachse schiefgestellten Erstreckungsachse an der Oberseite angeordnet, sodass die innerhalb des ersten Gehäuses reflektierten, elektromagnetischen Radarwellen schräg zu der Drehachse ausgeleitet werden. Der Tubus kann insbesondere aus einem metallischen Material bestehen. Es kann sinnvoll sein, den Tubus dreh- und arretierbar zu gestalten, um die Richtung der ausgeleiteten Radarwellen an die Gegebenheiten in der betreffenden Werkstatt zu beeinflussen.A metallic tube with an axis of extension that is inclined relative to the axis of rotation is preferably arranged on the upper side, so that the electromagnetic radar waves reflected within the first housing are discharged at an angle to the axis of rotation. The tube can in particular consist of a metallic material. It can be useful to design the tube so that it can be rotated and locked in order to influence the direction of the emitted radar waves to the conditions in the workshop concerned.
Ein zweites Gehäuse könnte das erste Gehäuse umgeben, wobei das zweite Gehäuse radartransparent ausgebildet ist. Das zweite Gehäuse könnte ein Umgehäuse sein, welches für Montage- und Handhabungszwecke ausgebildet ist. Das erste Gehäuse ist indes ausschließlich für die äußere und innere Reflexion der Radar für den vorgesehen.A second housing could surround the first housing, with the second housing being radar-transparent. The second housing could be an outer housing designed for assembly and handling purposes. The first housing, however, is intended exclusively for the outer and inner reflection of the radar for the.
Es ist besonders bevorzugt, wenn die Front kein radarabsorbierendes Material aufweist. Dies ist durch Anwendung der erfindungsgemäßen Merkmale möglich. Dadurch kann eine deutliche Einsparung von Kosten erfolgen.It is particularly preferred if the front has no radar-absorbing material. This is through application of the invention Merk times possible. This can result in significant cost savings.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.Further measures improving the invention are presented in more detail below together with the description of the preferred exemplary embodiments of the invention with the aid of figures.
Ausführungsbeispieleexemplary embodiments
Es zeigt:
-
1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug und eine Vorrichtung zum Simulieren eines Radarziels; -
2 eine detailliertere Draufsicht auf die Vorrichtung und einen Radarsensor; -
3 eine detailliertere auf eine modifizierte Vorrichtung und einen Radarsensor; -
4 eine dreidimensionale Darstellung eines Teils der Vorrichtung; -
5 dieDarstellung aus 4 mit einem zusätzlichen Tubus und einem zweiten Gehäuse; und -
6 eine Seitenansicht der Vorrichtung und eines Fahrzeugs in einer Werkstatt.
-
1 a plan view of a vehicle and a device for simulating a radar target; -
2 a more detailed plan view of the device and a radar sensor; -
3 a more detailed one on a modified device and radar sensor; -
4 a three-dimensional representation of a part of the device; -
5 therepresentation 4 with an additional tube and a second housing; and -
6 a side view of the device and a vehicle in a workshop.
In
Durch die gekrümmte Formgebung der Front 14 werden Radarwellen 18, die nicht auf den Ausschnitt 22 treffen, sondern lediglich auf die Front 14, in von dem Radarsensor 4 abgewandte Richtungen reflektiert werden. Das erste Gehäuse 12 ist da bei aus einem metallischen Material hergestellt, das zur Reflexion der Radarwellen 18 geeignet ist. Der Rotor 10 könnte durch einen zylindrischen Teil 12a des ersten Gehäuses 12 vollständig umgeben sein, an das sich ein rückwärtiger Teil 12b an einer von der Front 14 abgewandten Rückseite 16 anschließt. Hierdurch könnte die Vorrichtung 2 beispielsweise an einer Wand montiert werden.Due to the curved shape of the front 14, radar waves 18 that do not hit the
In
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |