DE10254196A1

DE10254196A1 - Radar-Sicherungssystem

Info

Publication number: DE10254196A1
Application number: DE10254196A
Authority: DE
Inventors: Sharmila Ghosh; Alexander Ioffe; Peter Egbert; Wilfried Maly
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2003-06-18

Abstract

Ein Radar-Sicherungssystem insbesondere für Kraftfahrzeuge umfasst eine Sendeantenne, wenigstens zwei Empfangsantennen und eine diesen zugeordnete Steuer- und Auswerteeinrichtung, wobei die Empfangsantennen unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen besitzen und getrennten Empfangskanälen zugeordnet sind, in denen die Empfangssignale getrennt jeweils mit dem Sendesignal gemischt werden, um getrennte Zwischenfrequenzsignale zu erzeugen, und die getrennten Zwischenfrequenzsignale vorzugsweise mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor verstärkt werden, und wobei die vorzugsweise mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor verstärkten Zwischenfrequenzsignale miteinander verglichen werden, um die Winkelposition eines jeweiligen Zielobjekts innerhalb oder außerhalb der durch die Empfangsantennen vorgegebenen Winkelbereiche zu erfassen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radar-Sicherungssystem insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Eine Innenraumüberwachung mittels Radar ist bekannt. Dabei wird durch eine in einem Innenraum angebrachte Antenne in regelmäßigen zeitlichen Abständen ein elektromagnetisches Signal ausgestrahlt und in dem Zeitraum zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Signalen durch dieselbe oder eine zweite Antenne die Reflexion des ausgestrahlten Signals detektiert.
Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes, möglichst kostengünstiges Radar-Sicherungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Radar- Sicherungssystem insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Sendeantenne, wenigstens zwei Empfangsantennen und einer diesen zugeordneten Steuer- und Auswerteeinrichtung, wobei die Empfangsantennen unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen besitzen und getrennten Empfangskanälen zugeordnet sind, in denen die Empfangssignale getrennt jeweils mit dem Sendesignal gemischt werden, um getrennte Zwischenfrequenzsignale zu erzeugen, und die getrennten Zwischenfrequenzsignale vorzugsweise mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor verstärkt werden, und wobei die vorzugsweise mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor verstärkten Zwischenfrequenzsignale miteinander verglichen werden, um die Winkelposition eines jeweiligen Zielobjekts innerhalb oder außerhalb der durch die Empfangsantennen vorgegebenen Winkelbereiche zu erfassen.
Dabei werden die vorzugsweise mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor verstärkten Zwischenfrequenzsignale vorzugsweise hinsichtlich ihrer Amplituden oder Intensitäten miteinander verglichen.
Ein jeweiliges sich bewegendes Zielobjekt kann somit bewirken, dass in unterschiedlichen Empfangskanälen Reflexionssignale erfasst werden, deren Intensität von der jeweiligen Winkelposition des Zielobjekts abhängig ist. Die den verschiedenen Kanälen zugeordneten reflektierten Signale können getrennt mit dem Sendesignal gemischt werden, um getrennte Zwischenfrequenzsignale zu erhalten, deren Amplitude proportional zur Amplitude des jeweils empfangenen Signals ist. Mit dem Vergleich der Amplitude oder Intensität dieser Zwischenfrequenzsignale auf verschiedenen, durch die verschiedenen Verstärkungsfaktoren bestimmten Ebenen kann die Winkelposition des Zielobjekts innerhalb oder außerhalb der gegebenen Winkelbereiche erfasst werden.
Die Antennen sind vorzugsweise innerhalb eines zu überwachenden Raumes angeordnet, der zumindest teilweise durch eine elektromagnetische Strahlung reflektierende Wandung begrenzt ist. Dabei kann der zu überwachenden Raum insbesondere durch den Innenraum eines Kraftfahrzeugs gebildet sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungssystems sind die Antennen in einer Fahrzeugtür bzw. Kraftfahrzeugtür angeordnet. Dabei kann das Sicherungssystem insbesondere zwei Empfangsantennen umfassen, deren unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen bezüglich einer gedachten, zumindest im Wesentlichen horizontalen Ebene symmetrisch geneigt sind.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn die beiden Empfangsantennen übereinander angeordnet und deren Hauptstrahlrichtungen bezüglich einer dazwischen liegenden Horizontalebene symmetrisch geneigt sind.
Zweckmäßigerweise ist unterhalb der gedachten Horizontalebene eine zu überwachende Innenzone und oberhalb der gedachten Horizontalebene eine Außenzone definiert.
Vorteilhafterweise sind die Antennen im Bereich des oberen Fahrzeugtürrandes angeordnet, wobei sie vorzugsweise etwas unterhalb dieses oberen Fahrzeugtürrandes vorgesehen sein können.
Zweckmäßigerweise sind die Antennen in einem Eckbereich der Fahrzeugtür angeordnet.
Grundsätzlich können auch in mehreren Fahrzeugtüren entsprechende Antennen vorgesehen sein.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungssystems sind die Antennen und die Steuer- und Auswerteeinrichtung Teil eines Dauerstrich-Doppler-Radarsensors, woraus sich ein schmalbandiges, ausgesendetes Frequenzspektrum ergibt, welches wiederum wichtig für die Funkzulassung ist.
Das Sicherungssystem kann insbesondere als Antidiebstahlsystem ausgeführt sein.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform sind insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Antidiebstahlsicherung einem ersten Empfangskanal zwei Empfangsantennen und einem zweiten Empfangskanal eine Empfangsantenne zugeordnet.
Das Sicherungssystem ist vorzugsweise zur Erkennung bewegter Zielobjekte ausgelegt.
Insbesondere im Zusammenhang mit einer Innenraumüberwachung, vorzugsweise einer Überwachung eines Kraftfahrzeuginnenraums, kann insbesondere auch eine sogenannte Schattenerkennung realisiert sein, so dass erkannt werden kann, ob irgendein bewegtes Zielobjekt innerhalb oder außerhalb des überwachten Innenraums, insbesondere Fahrzeuginnenraums, bzw. der vorgegebenen Winkelbereiche vorhanden ist. Die sogenannte Schattenerkennung setzt voraus, dass der zu überwachende Raum zumindest teilweise durch eine elektromagnetische Strahlung reflektierende Wandung begrenzt ist. In erster Linie verhindert die oben genannte Wandung kombiniert mit der Winkelerkennung, dass in bestimmten Winkelbereichen Objekte, die sich außerhalb des zu überwachenden Innenraumes befinden, detektiert werden. Die in diesen Winkelbereichen detektierten Ziele sind damit mit Sicherheit als im Innenraum befindliche Objekte zu bewerten. Mit einer Schattenerkennung werden auch solche Zielobjekte erfasst, durch die die Strahlung nur schlecht reflektiert wird. Solange die Radarwellen nicht vollständig durch ein jeweiliges Zielobjekt transmittiert werden, wirft das Zielobjekt einen elektromagnetischen Schatten auf die reflektierende Wandung bzw. die Fahrzeug-Karosserie. Überdies behindert ein betreffendes Zielobjekt die Ausbreitung der an der Wandung bzw. Karosserie in Richtung der Antenne reflektierten oder gestreuten Radarwellen.
Da das betreffende Zielobjekt also sowohl für die abgestrahlten Radarwellen als auch für die reflektierten Radarwellen jeweils ein Hindernis bildet, das Zielobjekt die Strahlung also zweimal beeinflusst, wird ein betreffender Strahl entsprechend stärker verändert, wodurch die Empfindlichkeit des Systems für schlechter reflektierende Zielobjekte erhöht wird.
Um einen Fehlalarm, z. B. verursacht durch eine doppelte Reflexion (z. B. Sender-Zielobjekt-Fahrzeugboden-Empfänger) zu vermeiden, ist das Sicherungssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zur Erkennung der Änderungsrichtung der Winkelposition eines jeweiligen Zielobjekts ausgelegt.
Das Sicherungssystem kann nunmehr beispielsweise so ausgeführt sein, dass über die Steuer- und Auswerteeinrichtung jeweils nur dann ein Alarm ausgelöst wird, wenn erkannt wird, dass sich ein jeweiliges Zielobjekt in den zu überwachenden Raum bzw. die vorgegebenen Winkelbereiche hineinbewegt.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungssystems ist ein erster Empfangskanal in mehrere Teilkanäle aufgeteilt, in denen das betreffende Zwischenfrequenzsignal mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor verstärkt wird, wobei die mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor verstärkten Zwischenfrequenzsignale der Teilkanäle jeweils mit dem Zwischenfrequenzsignal eines zweiten Empfangskanals verglichen werden. Dabei ist der erste Empfangskanal vorzugsweise in zumindest drei Teilkanäle aufgeteilt.
Zweckmäßigerweise werden die Zwischenfrequenzsignale der verschiedenen Teilkanäle nacheinander mit dem Zwischenfrequenzsignal des zweiten Empfangskanals verglichen. Hierdurch kann das Eindringen in den überwachten Winkelbereich detektiert werden.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform wird über die Steuer- und Auswerteeinrichtung ein Alarm ausgelöst, wenn anhand der aufeinanderfolgenden Vergleiche der den verschiedenen Teilkanälen zugeordneten Zwischenfrequenzsignale mit dem Zwischenfrequenzsignal des zweiten Empfangskanals jeweils erkannt wurde, dass sich ein Zielobjekt in dem zu überwachenden Raum bzw. innerhalb der vorgegebenen Winkelbereiche befindet.
Es kann vorkommen, dass sich außerhalb und innerhalb des zu überwachenden Raumes vorhandene Zielobjekte gleichzeitig bewegen und das außerhalb des zu überwachenden Raumes vorgesehene Zielobjekt ein stärkeres Reflexionssignal liefert. In diesem Fall besteht also die Gefahr, dass das Sicherungssystem geblendet wird. Um dies zu vermeiden, können gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungssystems die verschiedenen Empfangskanäle jeweils in mehrere unterschiedlichen Zielobjektgeschwindigkeiten und/oder unterschiedlichen Frequenzbereichen entsprechende Teilkanäle unterteilt sein. Damit kann ein jeweiliger Alarm insbesondere auch dann noch durch einen dieser Teilkanäle ausgelöst werden, wenn irgendein anderer Teilkanal geblendet wird.
Eine jeweilige Aufteilung der Empfangskanäle kann durch eine entsprechende Hardware und/oder durch eine entsprechende Software verwirklicht sein.
Da die Strahlengänge innerhalb der vorgegebenen Winkelbereiche begrenzt sein müssen, sind, wie bereits erwähnt, unbedingt reflektierende Begrenzungen vorgesehen, was insbesondere auch im Zusammenhang mit einer Schattenerkennung erforderlich ist.
Bei einer Winkeländerung in Richtung des Innenbereichs sollte für alle wesentlichen Winkel zweckmäßigerweise die Voraussetzung erfüllt sein, dass das Signal im Bereich des abfallenden Teils der dem Außenbereich zugeordneten Empfängerkennlinie und im Bereich des ansteigenden Teils der dem Innenbereich zugeordneten Empfängerkennlinie ausgewertet wird.
Zur Optimierung des Betriebs kann wenigstens eine Antenne vorgesehen sein, deren Richtcharakteristik vom Seitenwinkel φ zumindest im Wesentlichen unabhängig ist.
Vorzugsweise weist eine erste Empfangsantenne bei einem Höhenwinkel Θ gleich Null eine maximale Strahlungsintensität auf. Vorteilhafterweise weist eine zweite Empfangsantenne bei einem Höhenwinkel Θ im Bereich zwischen 50° und 90° eine maximale Strahlungsintensität auf. Eine solche Antenne kann die beiden seitlichen Antennen ersetzen, so dass beispielsweise nur zwei Empfangsantennen erforderlich sind. Die zweite Empfangsantenne kann beispielsweise bei einem Höhenwinkel Θ von etwa 75° eine maximale Strahlungsintensität aufweisen. Als zweite Empfangsantenne kann insbesondere eine Ringantenne vorgesehen sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Radar- Sicherungssystems mit einer Sendeantenne und zwei Empfangsantennen,
Fig. 2 ein Diagramm, in dem die Amplituden der Empfangssignale in Abhängigkeit vom allgemeinen Winkel α dargestellt sind,
Fig. 3 eine schematische Teildarstellung der den Antennen zugeordneten Steuer- und Auswerteeinrichtung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines im Bodenbereich eines zu überwachenden Raumes angeordneten Sensors,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines in einem oberen Bereich eines zu überwachenden Raumes angeordneten Sensors,
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines innerhalb eines zu überwachenden Raumes angeordneten Sensors, bei dem ein Empfangskanal in mehrere Teilkanäle unterteilt ist, in denen das betreffende Empfangssignal mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor verstärkt wird,
Fig. 7 ein Diagramm, in dem die sich bei der Ausführung gemäß Fig. 6 ergebenden Amplituden der Empfangssignale in Abhängigkeit vom Höhenwinkel Θ dargestellt sind,
Fig. 8 ein Diagramm, in dem die Fernfeldverstärkung für zwei Empfangsantennen in Abhängigkeit vom Höhenwinkel Θ dargestellt ist,
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Radar- Sicherungssystems mit einer Sendeantenne und zwei Empfangsantennen, bei dem ein Empfangskanal in mehrere Teilkanäle unterteilt ist, in denen das betreffende Empfangssignal mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor verstärkt wird, und bei dem beide Empfangskanäle jeweils in mehrere unterschiedlichen Zielobjektgeschwindigkeiten und/oder unterschiedlichen Frequenzbereichen entsprechende Teilkanäle unterteilt sind,
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines in einer Fahrzeugtür angeordneten Sensors, wobei im linken Teil der Figur zum Beispiel ein offenes Cabriolet und im rechten Teil ein geschlossenes Fahrzeug angedeutet ist, und
Fig. 11 eine vergrößerte Darstellung der beiden Empfangsantennen des Sensors gemäß Fig. 10, in der die unterschiedlichen Hauptstrahlrichtungen dieser Empfangsantennen angedeutet sind.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Radar-Sicherungssystems 10, das insbesondere bei Kraftfahrzeugen einsetzbar ist.
Das Radar-Sicherungssystem 10 umfasst eine Sendeantenne 12, wenigstens zwei Empfangsantennen 14 ₁, 14 ₂ und eine diesen zugeordnete Steuer- und Auswerteeinrichtung 16.
Wie am besten anhand der Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, besitzen die Empfangsantennen 14 ₁, 14 ₂ unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen. Zudem sind diese Empfangsantennen 14 ₁, 14 ₂ getrennten Empfangskanälen 1, 2 zugeordnet, in denen die Empfangssignale E₁, E₂ getrennt jeweils mit dem Sendesignal S gemischt werden, um getrennte Zwischenfrequenzsignale ZF₁, ZF₂ zu erzeugen, und die getrennten Zwischenfrequenzsignale ZF₁, ZF₂ mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor M₁, M₂ verstärkt werden.
Wie anhand der Fig. 3 zu erkennen ist, sind dazu in den beiden Kanälen 1, 2 Mischer 18 ₁, 18 ₂ und Verstärker 20 ₁, 20 ₂ vorgesehen.
Die mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor M₁, M₂ verstärkten Zwischenfrequenzsignale ZF₁, ZF₂ werden in einer ebenfalls der Steuer- und Auswerteeinrichtung 16 zugeordneten Vergleichsstufe 22 miteinander verglichen, um die Winkelposition eines jeweiligen Zielobjekts innerhalb oder außerhalb der durch die Empfangsantennen vorgegebenen Winkelbereiche zu erfassen.
Dabei können die mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor M₁, M₂ verstärkten Zwischenfrequenzsignale ZF₁, ZF₂ beispielsweise hinsichtlich ihrer Amplituden oder Intensitäten miteinander verglichen werden.
Wie sich insbesondere anhand der Fig. 4 bis 6 ergibt, können die Antennen 12, 14 insbesondere innerhalb eines zu überwachenden Raumes 24 angeordnet sein, der zumindest teilweise durch eine die elektromagnetische Strahlung reflektierende Wandung 26 begrenzt ist. Dabei kann der zu überwachende Raum 24 insbesondere durch den Innenraum eines Kraftfahrzeugs gebildet sein.
Die Antennen 12, 14 und die Steuer- und Auswerteeinrichtung 16 können insbesondere Teil eines Dauerstrich-Doppler-Radarsensors sein, wobei z. B. ein 5,8 GHz-CW-Radar eingesetzt werden kann. Das Sicherungssystem 10 kann insbesondere als Antidiebstahlsystem ausgeführt sein.
Insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Antidiebstahlsicherung können einem ersten Empfangskanal zwei Empfangsantennen und einem zweiten Empfangskanal eine Empfangsantenne zugeordnet sein.
Das Sicherungssystem 10 kann insbesondere zur Erkennung bewegter Zielobjekte ausgelegt sein.
Es ist also ein Radar-Sicherungssystem 10 mit einem Dauerstrich- Doppler-Radarsensor vorgesehen, der eine Sendeantenne 12 und zwei oder mehrere Empfangsantennen 14 _i umfasst. Die Hauptstrahlrichtungen der Empfangsantennen 14 _i sind verschieden (vgl. z. B. die Fig. 1). Damit führt ein jeweiliges Zielobjekt zu reflektierten Empfangssignalen in den wenigstens zwei Empfangskanälen 1, 2, wobei die Intensität der Signale von der jeweiligen Winkelposition des Zielobjekts abhängt. Die beiden Empfangssignale E₁, E₂ werden getrennt mit dem Sendesignal S gemischt, wodurch getrennte Zwischenfrequenzsignale ZF₁, ZF₂ erhalten werden, deren Amplitude proportional zur Amplitude des jeweiligen Empfangssignals ist. Indem die Amplitude dieser Zwischenfrequenzsignale auf verschiedenen, durch die unterschiedlichen Verstärkungsfaktor M₁, M₂ definierten Ebenen miteinander verglichen werden, kann die Winkelposition des Zielobjekts innerhalb oder außerhalb der gegebenen Winkelbereiche erfasst werden.
Insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Antidiebstahlsicherung kann das Sicherungssystem z. B. mit zwei Empfangsantennen für einen ersten Empfangskanal und mit einer Empfangsantenne für einen zweiten Empfangskanal eingesetzt werden.
Durch eine Kombination mit einer sogenannten Schattenerkennung kann festgestellt werden, ob ein jeweiliges bewegtes Zielobjekt innerhalb oder außerhalb des zu überwachenden Raumes bzw. der gegebenen Winkelbereiche vorhanden ist.
Gemäß Fig. 4 sind die Antennen 12, 14 bzw. der betreffende Sensor im Bodenbereich des zu überwachenden Raumes 24 angeordnet. Die durch die Empfangsantennen vorgegebenen Winkelbereiche sind so gewählt, dass die betreffenden Strahlen noch auf die reflektierende Wandung 26des zu überwachenden Raumes 24 auftreffen. Der restliche Bereich wird als "außerhalb" des zu überwachenden Raumes 24 liegend gewertet.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind die Antennen 12, 14 bzw. der Sensor in einem oberen Bereich des zu überwachenden Raumes 24 angeordnet. Durch die betreffenden vorgegebenen Winkelbereiche wird hier der Bereich unterhalb des Sensors erfasst. Auch in diesem Fall sind die Winkelbereiche wieder so definiert, dass die betreffenden Strahlen noch auf die reflektierende Wandung 26 des zu überwachenden Raumes 24 treffen. Der darüberliegende Raum wird wieder als "außerhalb" des zu überwachenden Raumes 24 liegend gewertet.
Zur Vermeidung eines Fehlalarms, z. B. verursacht durch eine doppelte Reflexion (z. B. Sender-Zielobjekt-Fahrzeugboden-Empfänger), kann das Sicherungssystem 10 insbesondere auch zur Erkennung der Änderungsrichtung der Winkelposition eines jeweiligen Zielobjekts ausgelegt sein. Dabei kann das Sicherungssystem 10 beispielsweise so ausgeführt sein, dass über die Steuer- und Auswerteeinrichtung 16 jeweils nur dann ein Alarm ausgelöst wird, wenn erkannt wird, dass sich ein jeweiliges Zielobjekt in den zu überwachenden Raum 24 hineinbewegt.
Wie beispielsweise anhand der Fig. 6 und 7 zu erkennen ist, kann dazu ein erster Empfangskanal 1 in mehrere Teilkanäle 1 _a, 1 _b, 1 _c aufgeteilt sein, in denen das betreffende Zwischenfrequenzsignal mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor M_1a, M_1b, M_1c verstärkt wird. Die mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor M_1a, M_1b, M_1c verstärkten Zwischenfrequenzsignale der Teilkanäle 1a, 1b, 1c werden dann jeweils mit dem Zwischenfrequenzsignal des zweiten Empfangskanals 2 verglichen. Es sind zumindest drei solche Teilkanäle 1 _a, 1 _b, 1 _c vorgesehen.
Die Zwischenfrequenzsignale der verschiedenen Teilkanäle 1 _a, 1 _b, 1 _c werden vorzugsweise nacheinander mit dem Zwischenfrequenzsignal des zweiten Empfangskanals 2 verglichen. Im folgenden Fall gilt für die verschiedenen Verstärkungsfaktoren der Teilkanäle: M_1a < M_1b < M_1c. Nach einer entsprechenden Verstärkung der drei Signale werden diese also mit dem betreffenden Signal des zweiten Empfangskanals 2 verglichen.
Über die Steuer- und Auswerteeinrichtung 16 wird z. B. dann ein Alarm ausgelöst, wenn anhand der Vergleiche der den verschiedenen Teilkanälen 1 _a, 1 _b, 1 _c zugeordneten Zwischenfrequenzsignale mit dem Zwischenfrequenzsignal des zweiten Empfangskanals 2 jeweils erkannt wurde, dass sich das jeweilige Zielobjekt in dem zu überwachenden Raum 24 bzw. innerhalb der vorgegebenen Winkelbereiche befindet. Dabei erfolgt ein Vergleich zunächst für den ersten Teilkanal 1 _a, dann für den Teilkanal 1 _b und schließlich für den Teilkanal 1 _c.
Es kann somit beispielsweise dann ein Alarm ausgelöst werden, wenn ein jeweiliges Zielobjekt in Richtung des Pfeiles F der Fig. 6 von außen in den zu überwachenden Raum 24 eindringt. In diesem Fall wird das Objekt erst im Bereich "Innen" des Kanals M_1a, danach in M_1b und danach in M_1c erkannt.
In dem Diagramm gemäß Fig. 7 sind die sich beispielsweise bei der Ausführung gemäß Fig. 6 ergebenden Amplituden der Empfangssignale in Abhängigkeit von der Winkelposition bzw. dem Höhenwinkel Θ dargestellt.
Aus dieser Darstellung ergeben sich auch nochmals die unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren M_a, M_b, M_c für die verschiedenen Teilkanäle 1 _a, 1 _b, 1 _c des ersten Empfangskanals 1.
Bewegen sich nun Ziele außerhalb und innerhalb des zu überwachenden Raumes 24 gleichzeitig und erzeugt das außerhalb des zu überwachenden Raumes 24 vorgesehene Zielobjekt ein stärkeres Reflexionssignal, so wird ein herkömmlicher Sensor "geblendet", und ein Alarm kann nicht ausgelöst werden. Um dies zu vermeiden, können die verschiedenen Empfangskanäle 1, 2 jeweils in mehrere unterschiedlichen Zielobjektgeschwindigkeiten und/oder unterschiedlichen Frequenzbereichen entsprechende Teilkanäle u, v, w unterteilt sein (vgl. insbesondere Fig. 9). Demzufolge kann gegebenenfalls ein Alarm auch noch dann durch einen dieser Teilkanäle u, v, w ausgelöst werden, wenn irgendein anderer Teilkanal "geblendet" ist.
Wie bereits erwähnt, muss der zu überwachende Raum 24 wie auch bei der sogenannten Schattenerkennung zumindest teilweise durch eine reflektierende Wandung begrenzt sein, um entsprechend in Strahlausbreitungsrichtung die vorgegebenen, den Innenbereich definierenden Winkelbereiche zu begrenzen.
Für eine sichere Betriebsweise soll für alle wesentlichen Winkel sichergestellt sein, dass das Signal im abfallenden Teil der dem Außenbereich zugeordneten Empfängerkurve und im ansteigenden Teil der dem Innenbereich zugeordneten Empfängerkurve ausgewertet wird. Hierbei ist die positive Richtung von "Außen" nach "Innen".
Sowohl die Kanalaufteilung durch unterschiedliche Verstärkungsfaktoren M_i als auch die Kanalaufteilung durch eine entsprechende Frequenzaufteilung kann jeweils durch eine entsprechende Hardware und/oder durch eine entsprechende Software verwirklicht werden. Bei der Aufteilung durch unterschiedliche Verstärkungsfaktoren kann also anstatt der verschiedenen Verstärker eine entsprechende Software eingesetzt werden. Dasselbe gilt für die Aufteilung des betreffenden Signals in unterschiedliche Frequenzbereiche (Tiefpass, Bandpass für einen mittleren Frequenzbereich, Hochpass), z. B. durch den Einsatz einer FFT (Fast Fourier Transformation) oder ähnlicher Algorithmen.
Das Sicherungssystem kann durch die Verwendung von Antennen optimiert werden, deren Richtcharakteristik vom Seitenwinkel φ zumindest im Wesentlichen unabhängig ist. Es können beispielsweise zwei solche Empfangsantennen eingesetzt werden. Dabei kann die erste Antenne bei einem Höhenwinkel Θ gleich Null eine maximale Strahlungsintensität aufweisen. Mit dem Seitenwinkel φ ändert sich die Strahlungsintensität praktisch nicht. Auch die Strahlungsintensität der zweiten Antenne, bei der es sich insbesondere um eine Ringantenne handeln kann, ist von dem Seitenwinkel φ zumindest im Wesentlichen unabhängig, d. h. sie ändert sich mit diesem Winkel praktisch nicht. Diese zweite Empfangsantenne weist bei einem Höhenwinkel Θ vorzugsweise im Bereich zwischen 50 Grad und 90 Grad eine maximale Strahlungsintensität auf. Diese Antenne kann die beiden seitlichen Antennen ersetzen, so dass nur zwei Empfangsantennen erforderlich sind.
In dem Diagramm gemäß der Fig. 8 ist die Fernfeldverstärkung für zwei Empfangsantennen in Abhängigkeit vom Höhenwinkel Θ dargestellt. In diesem Diagramm zeigt die Kurve I die Fernfeldverstärkung für die erste Empfangsantenne mit einer maximalen Strahlungsintensität bei einem Höhenwinkel Θ gleich Null. Der Kurve II für die zweite Empfangsantenne kann entnommen werden, dass diese vorzugsweise als Ringantenne ausgeführte Empfangsantenne eine maximale Strahlungsintensität bei einem Höhenwinkel Θ von etwa 75° aufweist. Die geringe Abhängigkeit der Strahlungsintensität vom Seitenwinkel φ ist erforderlich, um sicherzustellen, dass der Erfassungswinkel bei sich änderndem φ zumindest im Wesentlichen konstant bleibt.
Fig. 9 zeigt in schematischer Darstellung ein Radar-Sicherungssystem 10 mit einer Sendeantenne 12 und zwei Empfangsantennen 14 ₁, 14 ₂, bei dem sowohl ein Empfangskanal 1 in mehrere Teilkanäle 1 _a, 1 _b, 1 _c unterteilt ist, in denen das betreffende Empfangssignal bzw. ZF₁ mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren M_1a, M_1b, M_1c verstärkt wird, als auch beide Empfangskanäle 1, 2 jeweils in mehrere unterschiedlichen Zielobjektgeschwindigkeiten und/oder unterschiedlichen Frequenzbereichen entsprechende Teilkanäle u, v, w unterteilt sind.
Die verschiedenen Antennen 12, 14 ₁, 14 ₂ können zumindest teilweise auch durch entsprechende Flächenbereiche einer einzigen Antenneneinheit gebildet sein.
Gemäß der Fig. 9 ist das Ausgangssignal z. B. eines 5,8 GHz-Dauerstrich- Oszillators 28 einem Leistungsteiler 30 zugeführt, der ein jeweiliges Sendesignal sowohl an die Sendeantenne 12 als auch an zwei Mischer 18 ₁, 18 ₂ liefert. Die zwei verschiedenen Empfangskanälen 1, 2 zugeordneten Mischer 18 ₁, 18 ₂ erhalten von den beiden Empfangsantennen 14 ₁, 14 ₂ das jeweilige Empfangssignal E₁ bzw. E₂.
Das am Ausgang des Mischers 18 ₁ erhaltene Zwischenfrequenzsignal ZF₁ wird einem Vorverstärker 32 zugeführt, der beispielsweise einen Verstärkungsfaktor 250 besitzen kann. Im Anschluss an den Vorverstärker 32 ist eine Filteranordnung 34 mit einem Tiefpass, einem Bandpass für einen mittleren Frequenzbereich und einem Hochpass vorgesehen, durch den das vorverstärkte Zwischenfrequenzsignal ZF₁ in drei unterschiedliche Frequenzbereiche, d. h. die Teilkanäle u, v, w aufgeteilt wird.
Entsprechend wird auch das vom Mischer 18 ₂ des zweiten Empfangskanals gelieferte Zwischenfrequenzsignal ZF₂ einem Vorverstärker 36 und im Anschluss daran einer Filteranordnung 38 aus einem Tiefpäss, einem Bandpass für einen mittleren Frequenzbereich und einem Hochpass zugeführt, um auch diesen zweiten Empfangskanal 2 in unterschiedlichen Frequenzbereichen entsprechende Teilkanäle u, v, w zu unterteilen. Der Vorverstärker 36 dieses zweiten Empfangskanals 2 besitzt einen anderen Verstärkungsfaktor als der dem ersten Empfangskanal 1 zugeordnete Vorverstärker 32. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist für diesen Vorverstärker 36 des zweiten Empfangskanals 2 ein Verstärkungsfaktor von z. B. 1000 vorgesehen.
Im Anschluss an die Filteranordnung 34 des ersten Empfangskanals 1 werden die verschiedenen Teilkanäle u, v, w jeweils weiter in Teilkanäle 1 _a, 1 _b, 1 _c unterteilt, in denen das betreffende Signal mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren M_1a, M_1b, M_1c verstärkt wird. Dabei können beispielsweise die Verstärkungsfaktoren 1, 2 und 4 vorgesehen sein.
Dazu können der Filteranordnung 34 des ersten Empfangskanals entsprechende Verstärkerstufen 40 _u, 40 _v, 40 _w nachgeschaltet sein.
Die unterschiedlich verstärkten Ausgangssignale der dem unteren Frequenzbereich zugeordneten Verstärkerstufe 40 _u sowie das dem unteren Frequenzbereich zugeordnete Ausgangssignal der Filteranordnung 38 werden einer ersten Vergleichsstufe 42 _u für den unteren Frequenzbereich zugeführt, in dem diese Signale beispielsweise durch Bilden einer jeweiligen Differenz miteinander verglichen werden.
Entsprechend werden die unterschiedlich verstärkten Ausgangssignale der dem mittleren Frequenzbereich zugeordneten Verstärkerstufe 40 _v sowie das dem mittleren Frequenzbereich zugeordnete Ausgangssignal der Filteranordnung 38 einer zweiten Vergleichsstufe 42 _v für den mittleren Frequenzbereich zugeführt, in dem diese Signale beispielsweise durch Bilden einer jeweiligen Differenz miteinander verglichen werden.
Schließlich werden die unterschiedlich verstärkten Ausgangssignale der dem oberen Frequenzbereich zugeordneten Verstärkerstufe 40 _w sowie das dem oberen Frequenzbereich zugeordnete Ausgangssignal der Filteranordnung 38 einer dritten Vergleichsstufe 42 _w für den oberen Frequenzbereich zugeführt, in dem diese Signale beispielsweise wieder durch Bilden einer jeweiligen Differenz miteinander verglichen werden.
Die Ausgangssignale der Vergleichsstufen 42 _u, 42 _v, 42 _w werden einem Controller 44 zugeführt, in dem die betreffenden Signale weiter ausgewertet bzw. verarbeitet werden.
Die in der Fig. 9 dargestellten, den Antennen 12, 14 zugeordneten Komponenten können insbesondere wieder der Steuer- und Auswerteeinrichtung 16 zugeordnet sein. Die betreffenden Funktionen müssen nicht zwingend durch Hardwarekomponenten verwirklicht sein. Sie können zumindest teilweise auch durch eine entsprechende Software realisiert sein.
Fig. 10 zeigt in schematischer Darstellung zwei weitere Ausführungsformen, bei denen der die Antennen 12, 14 umfassende Sensor jeweils in einer Fahrzeugtür 46 angeordnet ist. Dabei ist im linken Teil der Fig. 10 beispielsweise ein offenes Cabriolet und im rechten Teil ein geschlossenes Fahrzeug angedeutet.
Fig. 11 zeigt die beiden Empfangsantennen 14 ₁, 14 ₂ eines jeweiligen Sensors gemäß Fig. 10 in vergrößerter Darstellung.
Wie insbesondere anhand dieser Fig. 11 zu erkennen ist, umfasst das jeweilige Radar-Sicherungssystem 10 im vorliegenden Fall zwei Empfangsantennen 14 ₁, 14 ₂, deren unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen bezüglich einer gedachten, zumindest im Wesentlichen horizontalen Ebene 48 symmetrisch geneigt sind.
Dabei können die beiden Empfangsantennen 14 ₁, 14 ₂ übereinander angeordnet sein. Deren Hauptstrahlrichtungen können beispielsweise in der dargestellten Weise bezüglich einer dazwischen liegenden Horizontalebene 48 symmetrisch geneigt sein.
Wie sich aus den beiden Fig. 10 und 11 ergibt, ist unterhalb der gedachten Horizontalebene 48 eine zu überwachende Innenzone 50 und oberhalb der gedachten Horizontalebene 48 eine Außenzone 52 definiert. Dabei kann die Außenzone 52 wieder als "außerhalb" der zu überwachenden Zone 50 liegend gewertet werden.
Die Antennen 12, 14 können insbesondere im Bereich des oberen Fahrzeugtürrandes angeordnet sein, wobei sie vorzugsweise etwas unterhalb dieses oberen Fahrzeugtürrandes vorgesehen sind.
Wie insbesondere anhand der Fig. 10 zu erkennen ist, können die die Antennen 12, 14 umfassenden Sensoren jeweils in einem Eckbereich der Fahrzeugtür 46 angeordnet sein.
Die Winkelerkennung kann insbesondere wieder so erfolgen, wie dies im Zusammenhang mit den vorangehenden Ausführungsformen beschrieben wurde. Auch im Übrigen kann die vorliegende Ausführungsform zumindest im Wesentlichen insbesondere wieder so ausgeführt sein, wie dies zuvor anhand der anderen Ausführungsbeispiele beschrieben wurde. Die Verstärkungsfaktoren M₁, M₂, mit denen die Zwischenfrequenzsignale verstärkt werden, müssen nicht zwingend unterschiedlich sein. Sie können also insbesondere auch gleich sein. Bezugszeichenliste 1 Empfangskanal
1 _{a, b, c} Teilkanal
10 Radar-Sicherungssystem
12 Sendeantenne
14 _{1, 2} Empfangsantenne
16 Steuer- und Auswerteeinrichtung
18 _{1, 2} Mischer
20 _{1, 2} Verstärker
22 Vergleichsstufe
24 zu überwachender Raum
26 reflektierende Wandung
28 Oszillator
30 Leistungsteiler
32 Vorverstärker
34 Filteranordnung
36 Vorverstärker
38 Filteranordnung
40 _{u, v, w} Verstärkerstufe
42 _{u, v, w} Vergleichsstufe
44 Controller
46 Fahrzeugtür
48 Horizontalebene
50 Innenzone
52 Außenzone
E_{1, 2} Empfangssignal
M_{1, 2} Verstärkungsfaktor
ZF_{1, 2} Zwischenfrequenzsignal
u, v, w Teilkanal

Claims

1. Radar-Sicherungssystem (10) insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Sendeantenne (12), wenigstens zwei Empfangsantennen (14 ₁, 14 ₂) und einer diesen zugeordneten Steuer- und Auswerteeinrichtung (16), wobei die Empfangsantennen (14 ₁, 14 ₂) unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen besitzen und getrennten Empfangskanälen (1, 2) zugeordnet sind, in denen die Empfangssignale (E₁, E₂) getrennt jeweils mit dem Sendesignal (S) gemischt werden, um getrennte Zwischenfrequenzsignale (ZF₁, ZF₂) zu erzeugen, und die getrennten Zwischenfrequenzsignale (ZF₁, ZF₂) vorzugsweise mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor (M₁, M₂) verstärkt werden, und wobei die vorzugsweise mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor (M₁, M₂) verstärkten Zwischenfrequenzsignale (ZF₁, ZF₂) miteinander verglichen werden, um die Winkelposition eines jeweiligen Zielobjekts innerhalb oder außerhalb der durch die Empfangsantennen (14 ₁, 14 ₂) vorgegebenen Winkelbereiche zu erfassen.

2. Sicherungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor (M₁, M₂) verstärkten Zwischenfrequenzsignale hinsichtlich ihrer Amplituden oder Intensität miteinander verglichen werden.

3. Sicherungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (12, 14) innerhalb eines zu überwachenden Raumes (24) angeordnet sind, der zumindest teilweise durch eine elektromagnetische Strahlung reflektierende Wandung (26) begrenzt ist.

4. Sicherungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zu überwachende Raum (24) durch den Innenraum eines Kraftfahrzeugs gebildet ist.

5. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (12, 14) in einer Fahrzeugtür (46) angeordnet sind.

6. Sicherungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Empfangsantennen (14 ₁, 14 ₂) umfasst, deren unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen bezüglich einer gedachten, zumindest im wesentlichen horizontalen Ebene (48) symmetrisch geneigt sind.

7. Sicherungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Empfangsantennen (14 ₁, 14 ₂) übereinander angeordnet und deren Hauptstrahlrichtungen bezüglich einer dazwischen liegenden Horizontalebene (48) symmetrisch geneigt sind.

8. Sicherungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der gedachten Horizontalebene (48) eine zu überwachende Innenzone (50) und oberhalb der gedachten Horizontalebene (48) eine Außenzone (52) definiert ist.

9. Sicherungssystem nach einem Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (12, 14) im Bereich des oberen Fahrzeugtürrandes und vorzugsweise etwas unterhalb dieses oberen Fahrzeugtürrandes angeordnet sind.

10. Sicherungssystem nach einem Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (12, 14) in einem Eckbereich der Fahrzeugtür (46) angeordnet sind.

11. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (12, 14) und die Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) Teil eines Dauerstrich-Doppler-Radarsensors sind.

12. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Antidiebstahlsystem ausgeführt ist.

13. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Antidiebstahlsicherung einem ersten Empfangskanal (1) zwei Empfangsantennen (14 _i) und einem zweiten Empfangskanal (2) eine Empfangsantenne (14 _i) zugeordnet sind.

14. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Erkennung bewegter Zielobjekte ausgelegt ist.

15. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Erkennung der Bewegungsrichtung eines jeweiligen Zielobjektes ausgelegt ist.

16. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Erkennung der Änderungsrichtung der Winkelposition eines jeweiligen Zielobjekts ausgelegt ist.

17. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) jeweils nur dann ein Alarm ausgelöst wird, wenn erkannt wird, dass sich ein jeweiliges Zielobjekt in den zu überwachenden Raum (24) hinein bewegt.

18. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Empfangskanal (1) in mehrere Teilkanäle (1 _a, 1 _b, 1 _c) aufgeteilt ist, in denen das betreffende Zwischenfrequenzsignal mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor (M_1a, M_1b, M_1c) verstärkt wird, und dass die mit unterschiedlichem Verstärkungsfaktor (M_1a, M_1b, M_1c) verstärkten Zwischenfrequenzsignale der Teilkanäle (1 _a, 1 _b, 1 _c) jeweils mit dem Zwischenfrequenzsignal eines zweiten Empfangskanals (2) verglichen werden.

19. Sicherungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Empfangskanal (1) in zumindest drei Teilkanäle (1 _a, 1 _b, 1 _c)aufgeteilt ist.

20. Sicherungssystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenfrequenzsignale der verschieden Teilkanäle (1 _a, 1 _b, 1 _c) nacheinander mit dem Zwischenfrequenzsignal des zweiten Empfangskanals (2) verglichen werden.

21. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) ein Alarm ausgelöst wird, wenn anhand der aufeinander folgenden Vergleiche der den verschieden Teilkanälen (1 _a, 1 _b, 1 _c) zugeordneten Zwischenfrequenzsignale mit dem Zwischenfrequenzsignal des zweiten Empfangskanals (2) jeweils erkannt wurde, dass sich das jeweilige Zielobjekt in dem zu überwachenden Raum (24) bzw. innerhalb der vorgegebenen Winkelbereiche befindet.

22. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Empfangskanäle (1, 2) jeweils in mehrere unterschiedlichen Zielobjektgeschwindigkeiten und/oder unterschiedlichen Frequenzbereichen entsprechende Teilkanäle (u, v, w) unterteilt sind.

23. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Aufteilung der Empfangskanäle (1, 2) zumindest teilweise durch eine entsprechende Hardware verwirklicht ist.

24. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Aufteilung der Empfangskanäle (1, 2) zumindest teilweise durch eine entsprechende Software verwirklicht ist.

25. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Antenne vorgesehen ist, deren Richtcharakteristik vom Seitenwinkel (φ) zumindest im Wesentlichen unabhängig ist.

26. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Empfangsantenne bei einem Höhenwinkel (Θ) gleich Null eine maximale Strahlungsintensität aufweist.

27. Sicherungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Empfangsantenne bei einem Höhenwinkel (Θ) im Bereich zwischen 50° und 90° eine maximale Strahlungsintensität aufweist.

28. Sicherungssystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Empfangsantenne bei einem Höhenwinkel (Θ) von etwa 75° eine maximale Strahlungsintensität aufweist.

29. Sicherungssystem nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Empfangsantenne eine Ringantenne vorgesehen ist.