DE10249707A1

DE10249707A1 - Pulse radar used as vehicle close-up range sensor, controls time delayed reference signal on basis of signal with partially linear course

Info

Publication number: DE10249707A1
Application number: DE2002149707
Authority: DE
Inventors: Jens Haensel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-06

Abstract

The radar generates a transmission pulse, which is emitted via a transmission antenna (14). A reflected signal is received by another antenna (16) and evaluated using a reference signal, which is delayed in time compared with a transmission pulse. The delayed reference signal is controlled on the basis of a signal having at least partially linear course.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung betrifft eine Pulsradaranordnung, insbesondere zum Einsatz als Nahbereichssensorik in Verbindung mit Kraftfahrzeugen.The invention relates to a pulse radar arrangement, especially for use as a close-range sensor system in connection with Motor vehicles.

Für Radareinrichtungen gibt es zahlreiche Anwendungen auf den verschiedensten Gebieten der Technik. Beispielsweise ist der Einsatz von Radarsensoren für die Nahbereichssensorik in Kraftfahrzeugen möglich. Grundsätzlich werden bei Radareinrichtungen elektromagnetische Wellen von einer Sendeantenne abgestrahlt. Treffen diese elektromagnetischen Wellen auf ein Hindernis, so werden sie reflektiert und nach der Reflexion von einer anderen oder derselben Antenne wieder empfangen. Die empfangenen Signale werden dann einer Signalverarbeitung und Signalauswertung zugeführt. Beispielsweise werden in Kraftfahrzeugen Radarsensoren für die Messung des Abstandes zu Zielen und/oder der Relativgeschwindigkeit bezüglich solcher Ziele außerhalb des Kraftfahrzeugs eingesetzt. Als Ziele kommen z.B. vorausfahrende oder parkende Fahrzeuge, Fußgänger, Radfahrer oder Einrichtungen im Umfeld des Fahrzeugs in Frage. In einer für den Einsatz im Kraftfahrzeug besonders geeigneten Radareinrichtung, wie sie beispielsweise in der DE 101 08 582 A1 beschrieben ist, ist ein Sensor vorgesehen, der durch eine Pulserzeugung veranlasst wird, über eine Antenne ein Sendesignal abzustrahlen. Das vom Zielobjekt reflektierte Signal wird von derselben oder einer anderen Antenne empfangen. Nach dem Empfang dieses Signals wird dieses einem Empfänger übermittelt und einer Signalauswertung zugeführt. Der Empfänger enthält neben dem Empfangssignal von der Pulserzeugung ein Referenzsignal. Das Empfangssignal und das Referenzsignal werden im Empfänger gemischt. Durch Korrelation von Empfangs- und Referenzsignal kann auf der Grundlage der zeitlichen Verzögerung vom Aussenden bis zum Empfangen der Pulse beispielsweise auf die Entfernung eines Zielobjekts geschlossen werden. Um verschiedene Entfernungsbereiche abzudecken ist eine Verzögerungsschaltung vorgesehen, mit deren Hilfe das dem Empfänger zugesendete Referenzsignal variabel verzögert werden kann (scannen). Durch kontinuierliche Veränderung der Verzögerung ist somit eine Entfernungsmessung in verschiedenen Entfernungsbereichen möglich. Ziel bei einer derartigen Radaranordnung ist es, über einen großen Entfernungsbereich eindeutige Entfernungsbestimmungen zu ermöglichen. Besondere Anforderungen sind dabei an die Genauigkeit der Verzögerungsschaltung zu stellen.There are numerous applications for radar devices in the most varied fields of technology. For example, the use of radar sensors for close-range sensors in motor vehicles is possible. Basically, radar devices emit electromagnetic waves from a transmitting antenna. If these electromagnetic waves hit an obstacle, they are reflected and received again by another or the same antenna after the reflection. The received signals are then fed to signal processing and signal evaluation. For example, radar sensors are used in motor vehicles for measuring the distance to targets and / or the relative speed with respect to such targets outside the motor vehicle. For example, vehicles that are in front or parked, pedestrians, cyclists or facilities in the vicinity of the vehicle can be considered as targets. In a radar device particularly suitable for use in a motor vehicle, such as that used in the DE 101 08 582 A1 a sensor is provided which is caused by a pulse generation to emit a transmission signal via an antenna. The signal reflected by the target object is received by the same or another antenna. After receiving this signal, it is transmitted to a receiver and fed to a signal evaluation. In addition to the received signal from the pulse generation, the receiver contains a reference signal. The received signal and the reference signal are mixed in the receiver. By correlating the received signal and the reference signal, the distance from a target object can be inferred, for example, on the basis of the time delay from sending out to receiving the pulses. In order to cover different distance ranges, a delay circuit is provided, with the aid of which the reference signal sent to the receiver can be variably delayed (scan). By continuously changing the delay, a distance measurement in different distance ranges is possible. The aim of such a radar arrangement is to enable clear distance determinations to be made over a large range. There are special requirements for the accuracy of the delay circuit.

Vorteile der EndungAdvantages of ending

Dadurch, dass die Zeitverzögerung aus einem Signal mit zumindest teilweise linearem Verlauf abgeleitet wird, ergibt sich eine feinere Auflösung der Zeitverzögerung. Dies ermöglicht insbesondere einen größeren Entfernungsmessbereich, da durch die Linearität eine Erhöhung der Anzahl der Zeitschritte bzw. gleichbleibend große Spannungsstufen zur Ermittlung der Zeitverzögerung auch bei großen Zeitverzögerungswerten ermöglicht sind.By making the time delay out derived from a signal with an at least partially linear profile there is a finer resolution of the time delay. this makes possible especially a larger range, because of the linearity an increase the number of time steps or constant large voltage levels to determine the time delay even with large ones Time delay values allows are.

In vorteilhafter Weise wird eine lineare Ansteuerrampe der Verzögerungsschaltung erzeugt und somit die Radaranordnung zur Entfernungsmessung mit Blick auf Auflösung und Messbereich insgesamt verbessert.Advantageously, a linear control ramp of the delay circuit generated and thus the radar arrangement for distance measurement Look at resolution and measuring range improved overall.

In besonders vorteilhafter Weise werden Änderungen der Schaltspannungen von Auswertungsgattern, die z.B. bei der Zeitverzögerungsbestimmung eingesetzt werden, beispielsweise durch Temperaturschwankungen während des Betriebs sowie Betriebsspannungsschwankungen über einen Regelmechanismus der Verzögerungsschaltung ausgeglichen. Dadurch verringert sich die Auswirkung von Parameterschwankungen durch Umwelteinflüsse.In a particularly advantageous manner are changes the switching voltages of evaluation gates, e.g. when determining the time delay are used, for example by temperature fluctuations during the Operating and operating voltage fluctuations via a control mechanism the delay circuit balanced. This reduces the effect of parameter fluctuations through environmental influences.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.There are further advantages the following description or from the dependent claims.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Die einzige Figur zeigt anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eine Ansteuerschaltung mit Verzögerungsschaltung in Verbindung mit einer Pulsradaranordnung.The invention is illustrated below of the embodiments shown in the drawing. The only figure shows a preferred embodiment a control circuit with delay circuit in connection with a pulse radar arrangement.

Beschreibung von Ausführungsbeispielendescription of embodiments

1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine Ansteuerungsschaltung insbesondere für eine Pulsradaranordnung. Die gezeigte Ansteuerschaltung ist dabei im bevorzugten Ausführungsbeispiel Teil einer Steuereinheit der Radaranordnung und ist in bevorzugter Ausführung mittels analoger und/oder digitaler Schaltungselemente realisiert. 1 shows in the form of a block diagram a control circuit in particular for a pulse radar arrangement. In the preferred exemplary embodiment, the control circuit shown is part of a control unit of the radar arrangement and is implemented in a preferred embodiment by means of analog and / or digital circuit elements.

In 1 ist eine Hochfrequenzquelle 10 vorgesehen, welche über ein Schaltelement 12 ein entsprechendes Signal an eine Sendeantenne 14 abgibt. Ferner ist eine Empfangsantenne 16 vorgesehen, die mit der Sendeantenne 14 identisch sein kann, und über die der gegebenenfalls an einem Objekt reflektierte Sendeimpuls als Empfangssignal empfangen wird. Der empfangene Puls wird einem Mischer 18 zugeführt, dem ferner über ein entsprechend angesteuertes Schaltelement 20 das Hochfrequenzsignal der Signalquelle 10 als Referenzsignal zugeführt wird. Das aus den beiden Signalen gemischte Signal wird einer Auswerteschaltung 22 zugeführt, die aus der zeitlichen Korrelation der beiden Signale beispielsweise die Entfernung eines Objektes und/oder dessen Relativgeschwindigkeit berechnet.In 1 is a high frequency source 10 provided which via a switching element 12 a corresponding signal to a transmitting antenna 14 emits. There is also a receiving antenna 16 provided that with the transmitting antenna 14 can be identical, and via which the transmitted pulse possibly reflected on an object is received as a received signal. The received pulse becomes a mixer 18 fed, which also corresponds to a accordingly controlled switching element 20 the radio frequency signal of the signal source 10 is supplied as a reference signal. The signal mixed from the two signals becomes an evaluation circuit 22 supplied, which calculates, for example, the distance of an object and / or its relative speed from the temporal correlation of the two signals.

Zur Bildung des Schaltsignals, welches das Schaltelement 12 schaltet und für eine bestimmte Zeitdauer das von der Signalquelle 10 erzeugte Mikrowellensignal auf die Sendeantenne 14 schaltet, ist ein Taktgenerator 22 vorgesehen, welcher ein stabilisiertes Taktsignal beispielsweise in Form eines Rechtecksignals erzeugt und auf einen Pulsformer 24 gibt. Dieser nimmt im bevorzugten Ausführungsbeispiel eine der Darstellung in 1 entsprechende Signalformung vor. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Rechteckpulssignal erzeugt mit kleiner Pulspause. Dieses Signal wird einem Sägezahngenerator 26 zugeführt, welcher beispielsweise mittels einer Konstantstromquelle und einer Referenzkapazität aus dem zugeführten Pulssignal ein Sägezahnsignal erzeugt, allgemein ein Signal mit zumindest teilweise zeitlich linearem Verlauf. Das Sägezahnsignal wird dann im Sendezweig auf ein Logikgatter 28 geführt, welches bei Überschreiten einer vorgegebenen Spannungsschwelle durch eine ausgewählte Flanke des Sägezahnsignals mit einem nachgeschalteten entsprechenden Netzwerk einen Puls vorbestimmter Länge am Ausgang abgibt, welcher für eine bestimmte Zeit das Schaltelement 12 ansteuert, d.h. schließt. Auf diese Weise wird ein Sendepuls über die Sendeantenne 14 abgegeben.To form the switching signal, which is the switching element 12 switches and for a certain period of time from the signal source 10 generated microwave signal on the transmitting antenna 14 switches, is a clock generator 22 provided which generates a stabilized clock signal, for example in the form of a square wave signal, and to a pulse shaper 24 gives. In the preferred exemplary embodiment, this takes one of the illustrations in 1 appropriate signal shaping before. In the preferred exemplary embodiment, a rectangular pulse signal is generated with a small pulse pause. This signal is sent to a sawtooth generator 26 supplied, which generates a sawtooth signal from the pulse signal supplied, for example by means of a constant current source and a reference capacitance, generally a signal with an at least partially linear course. The sawtooth signal is then in the transmission branch on a logic gate 28 led, which when a predetermined voltage threshold is exceeded by a selected edge of the sawtooth signal with a downstream corresponding network emits a pulse of predetermined length at the output, which the switching element for a certain time 12 controls, ie closes. In this way, a transmit pulse is sent over the transmit antenna 14 issued.

Das im Sägezahngenerator 26 erzeugte Sägezahnsignal weist die Besonderheit auf, dass eine zeitlich lineare Änderung der Amplitude des Signals über einen großen Spannungsbereich realisiert ist. Dieses Signal wird neben dem Logikgatter 28 für den Sendezweig auch einer Verzögerungsschaltung 30 (zu der auch das Logikgatter 28 gezählt werden kann) im Empfangszweig zugeführt. Diese Verzögerungsschaltung besteht aus einer Verknüpfungsstelle 32 und einer Signalquelle 34, welche ein Steuersignal VST erzeugt und der Verknüpfungsstelle 32 zuführt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Verknüpfungsstelle 32 um eine Additionsstelle, in der zum Sägezahnsignal das Steuersignal VST addiert wird. Dies bewirkt eine Anhebung des Sägezahnsignals, insbesondere der linearen Rampe des Sägezahnsignals. Das auf diese Weise behandelte Signal wird einem Logikgatter 35 mit nachgeschaltetem Netzwerk zugeführt, welches mit der gleichen Funktion wie das Logikgatter 28 ausgestattet ist und durch einen Vergleich mit einer Spannungsschwelle bei Unterschreiten des Schwellenwertes ein Signal an das Schaltelement 20 abgibt und dieses für eine bestimmte Zeit, vorzugsweise dieselbe Zeit wie im Sendezweig, schließt. Ergebnis ist die Übermittlung eines Referenzsignals (Puls) im Empfangszweig an den Mischer 18. Durch die Anhebung des Sägezahnsignals in der Verknüpfungsstelle 32 wird somit ein gegenüber der Bildung des Sendepulses zeitlich verzögertes Pulssignal am Ausgang des Logikteils 35 erzeugt, da bei angehobenem linearen Teil des Signals die Unterschreitung des Schwellenwerts zeitlich später erfolgt als im Gatter 28. Das vom Signalgenerator 34 erzeugte Steuersignal VST wird dabei in vorgegebenen Schritten verändert, so dass in vorbestimmten Stufen eine Erhöhung des Signalwertes des Steuersignals erfolgt. Entsprechend erfolgt eine stufenweise Erhöhung des Sägezahnsignals durch Addition in der Verknüpfungsstelle 32 und somit bei gleichbleibendem Spannungsschwellenwert im Logikgatter 35 eine in Stufen zunehmende Zeitverzögerung des Pulses im Empfangszweig gegenüber dem Puls im Sendezweig. Ein Scannen über einen großen Entfernungsbereich ist somit realisiert. Auf diese Weise wird also das nachgeschaltete Logikgatter 35 mit ausreichenden, gleich großen Spannungsstufen über den gesamten Messbereich beaufschlagt, wodurch sich eine im Wesentlichen lineare Zeitverzögerung über den gesamten Bereich ergibt.That in the sawtooth generator 26 The sawtooth signal generated has the peculiarity that a temporally linear change in the amplitude of the signal is realized over a large voltage range. This signal is next to the logic gate 28 for the transmission branch also a delay circuit 30 (which also includes the logic gate 28 can be counted) in the receiving branch. This delay circuit consists of a link 32 and a signal source 34 , which generates a control signal VST and the link 32 supplies. In the preferred embodiment, the link is 32 by an addition point in which the control signal VST is added to the sawtooth signal. This causes an increase in the sawtooth signal, in particular the linear ramp of the sawtooth signal. The signal treated in this way becomes a logic gate 35 supplied with a downstream network, which has the same function as the logic gate 28 is equipped and a comparison with a voltage threshold when the threshold falls below a signal to the switching element 20 emits and closes this for a certain time, preferably the same time as in the transmission branch. The result is the transmission of a reference signal (pulse) in the receiving branch to the mixer 18 , By raising the sawtooth signal in the junction 32 thus becomes a pulse signal with a time delay compared to the formation of the transmission pulse at the output of the logic part 35 generated because when the linear part of the signal is raised, the value falls below the threshold later than in the gate 28 , That from the signal generator 34 The generated control signal VST is changed in predetermined steps so that the signal value of the control signal is increased in predetermined steps. Accordingly, the sawtooth signal is gradually increased by addition in the junction 32 and thus with a constant voltage threshold in the logic gate 35 a time delay of the pulse in the receiving branch that increases in steps compared to the pulse in the transmitting branch. Scanning over a large distance range is thus realized. In this way, the downstream logic gate 35 supplied with sufficient, equally large voltage levels over the entire measuring range, which results in an essentially linear time delay over the entire range.

Der Signalgenerator 34 zur Bildung des Steuersignals VST besteht im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem Regelkreis für den zeitlichen Versatz des Sende- zum Empfangszweig, welcher Betriebsspannungsschwankungen und somit Schaltspannungsschwankungen der Gatter berücksichtigt. Bei einem Absinken der Betriebsspannung der Anordnung, was zu einer Absenkung der Schaltspannung führt, erfolgt eine entsprechende Korrektur des Steuersignals. Dabei wird das Steuersignal um das Ausmaß der Absenkung der Betriebsspannung bzw. um das Ausmaß der Erhöhung der Betriebsspannung abgesenkt bzw. erhöht. Auf diese Weise spielen Umwelteinflüsse und die daraus resultierenden Parameterschwankungen keine bzw. eine nur sehr geringe Rolle, so dass die Messung nicht wesentlich beeinträchtigt wird.The signal generator 34 To form the control signal VST, in the preferred exemplary embodiment there is a control circuit for the temporal offset of the transmitting branch to the receiving branch, which takes into account operating voltage fluctuations and thus switching voltage fluctuations of the gates. If the operating voltage of the arrangement drops, which leads to a lowering of the switching voltage, the control signal is correspondingly corrected. The control signal is reduced or increased by the extent of the reduction in the operating voltage or by the extent of the increase in the operating voltage. In this way, environmental influences and the resulting parameter fluctuations play no or only a very minor role, so that the measurement is not significantly impaired.

Die Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß 1 ist exemplarisch. Die Generierung des Sägezahnsignals im Sägezahngenerator 26 kann dabei auch auf andere Weise erfolgen, beispielsweise direkt aus einem geeigneten Rechtecksignal oder digital. Ferner kann die Form der Signale von der konkreten Form der Signale, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel, welches in 1 dargestellt ist, gezeigt ist, in anderen Ausführungsbeispielen abweichen. Beispielsweise kann das Sägezahnsignal invertiert sein. Darüber hinaus wird in anderen Ausführungen kein Sägezahnsignal, sondern beispielsweise eine Art Dreieckssignal verwendet. Wesentlich ist, dass das Signal zumindest teilweise einen zeitlich linearen Verlauf über dem Signalwert aufweist.The representation of the embodiment according to 1 is exemplary. The generation of the sawtooth signal in the sawtooth generator 26 can also be done in another way, for example directly from a suitable square wave signal or digitally. Furthermore, the shape of the signals can vary from the concrete shape of the signals, which in the preferred embodiment which is shown in 1 is shown, shown, differ in other exemplary embodiments. For example, the sawtooth signal can be inverted. In addition, in other embodiments, a sawtooth signal is not used, but rather a type of triangular signal, for example. It is essential that the signal at least partially has a linear course over time over the signal value.

Ebenso wird in einem Ausführungsbeispiel bei anderer Wahl der Signal ein Überschreiten der Schwellenwerte zur Pulsauslösung verwendet.Likewise, in one embodiment another choice of signal exceeding the threshold values for triggering the pulse used.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass der wesentlichste Aspekt der dargestellten Vorgehensweise darin besteht, dass bei einer Radaranordnung eine gegenüber der Generierung eines Sendepulses zeitverzögerte Generierung eines Referenzpulses für den Empfangszweig erfolgt, wobei die Zeitverzögerung über den gesamten Bereich im wesentlichen linear ist. Dies wird durch eine lineare Signalrampe erreicht, aus welcher der Bildung des zeitverzögerten Referenzpulses abgeleitet wird.In summary it can be said that The most important aspect of the procedure shown is that in a radar arrangement, a generation of a reference pulse for the reception branch takes place which is delayed compared to the generation of a transmission pulse, the time delay being essentially linear over the entire range. This is achieved by a linear signal ramp, from which the formation of the time-delayed reference pulse is derived.

Claims

Pulse radar arrangement in which a transmission pulse is generated which is transmitted via a transmission antenna ( 14 ) is also output, a receiving device for receiving a reflected signal and for evaluating this signal with the aid of a time-delayed reference signal compared to the transmission pulse, characterized in that the time-delayed reference signal is controlled on the basis of a signal with an at least partially linear profile.

Arrangement according to claim 1, characterized in that a delay circuit is provided, which is designed such that the time delay in is essentially linearly adjustable.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized that the delay circuit the signal is supplied with at least a partial linear profile.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized that based on the signal with at least partial linear course of the transmission pulse is controlled.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the signal is a sawtooth signal or a triangle signal is.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized that a changeable Control signal is generated, which with the signal with at least partially linear course, in particular with the sawtooth signal and the reference signal based on the resulting signal is controlled.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized that to form the switching signal for the transmission pulse and / or for the reference pulse threshold values are provided, below which or exceed by the linear signal transmission pulse and / or reference pulse are generated.

Arrangement according to one of claims 6 to 7, characterized in that that to form the reference signal from the control signal and linear Signal an input signal is formed, which with a voltage threshold is compared, the shortfall by the control signal or exceed the voltage threshold is delayed he follows.

Arrangement according to one of claims 6 to 8, characterized in that that the generation of the changeable Control signal takes place as part of a control mechanism, which Operating voltage fluctuations taken into account.

Arrangement according to one of claims 6 to 9, characterized in that that the variable control signal changed in stages becomes.