DE19546653A1 - Verfahren zur Verminderung von Störeinflüssen im Empfangszweig von Puls-Dopplerradargeräten durch andere gleichartige Puls-Dopplerradargeräte - Google Patents

Verfahren zur Verminderung von Störeinflüssen im Empfangszweig von Puls-Dopplerradargeräten durch andere gleichartige Puls-Dopplerradargeräte

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Störeinflüssen im Empfangszweig von Puls-Dopplerradargeräten durch andere gleichartige Puls-Dopplerradargeräte gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Puls-Dopplerradargeräte werden heutzutage in vielfältiger Weise eingesetzt. Neben der klassischen Peilung oder Ortung findet man sie heute auch z. B. als Abstandsradare in Kraft­ fahrzeugen oder als Bewegungsmelder über den Türen von öf­ fentlichen Institutionen, Banken und Geschäften.
Bei Puls-Dopplerradargeräten werden Pulse einer Pulswieder­ holfrequenz fB ausgesendet. Ein Puls hat die Pulsdauer TP und besteht aus einer bestimmten Anzahl von Perioden einer sinusförmigen Schwingung der konstanten Frequenz fs ("Trä­ ger- oder Sendefrequenz"). Die einzelnen Pulse werden an Objekten im Strahlungsfeld des Radargerätes reflektiert und gelangen als Echos in den Empfangszweig des Gerätes, in dem der zu erfassende Entfernungsbereich in kleine Entfernungs­ intervalle ("Entfernungstore" genannt) unterteilt wird.
Diese Entfernungstorbildung kann beispielsweise mit Schal­ tern und mehreren parallelen Empfangskanälen oder durch Ab­ tastung und Speicherung z. B. in einem sogenannten Corner Turning Memory erfolgen. Nach der Entfernungstorbildung folgen im allgemeinen die Dopplerauswertung der Echos, die Detektion und Entfernungsbestimmung der detektierten Ob­ jekte ("Ziele") und ggf. weitere Auswertungen der Echos.
Dies alles ist an sich allgemein bekannt und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung, zumal es auch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
Bei der Verarbeitung der Echos werden im allgemeinen mehre­ re zeitlich aufeinanderfolgende kohärente Sendepulse (aus denen sich ein sogenannter "Burst" zusammensetzt) kohärent verarbeitet. Die eindeutige Entfernung ("Abstand") RE eines Ziels von einem Puls-Dopplerradargerät ist gegeben durch
RE = c/(2 · fB).
Ein Ziel im Abstand RE+ΔR (mit ΔR<0) führt zu Echos im Empfangszweig der Geräte bei der Entfernung ΔR. Das heißt verallgemeinert, Echos von Zielen im Abstand ΔR+n·RE; n = 1, 2, . . . können von den Echos eines Ziels in der Ent­ fernung ΔR (bei konstanter Pulswiederholfrequenz fB) nicht unterschieden werden. Eine mögliche Maßnahme zur Erkennung solcher unerwünschter Multiple-Around-Echos ist es, mit verschiedenen Pulswiederholfrequenzen zu arbeiten. Änderun­ gen der Pulswiederholfrequenz von Puls zu Puls führen je­ doch zu einem stark erhöhten Aufwand bei der Signalverar­ beitung und werden daher bei Puls-Dopplerradargeräten mög­ lichst gemieden. Durch Änderungen der Pulswiederholfrequenz von Burst zu Burst (z. B. N Pulse mit fB1, N Pulse mit fB2, N Pulse mit fB1 . . . N Pulse mit fBm) werden die Multiple-Around-Echos zwar nicht unterdrückt, sie können jedoch, wenn auch mit großem Aufwand, erkannt werden. Vor allem wird hier eine größere Meßzeit benötigt, d. h. die eindeutige Entfernung liegt erst nach m Bursts vor.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren an­ zugeben, mit dem mit möglichst geringem Aufwand Störein­ flüsse im Empfangszweig von Puls-Dopplerradargeräten durch andere gleichartige Puls-Dopplerradargeräte möglichst stark vermindert werden können.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist durch die Merk­ male des Patentanspruchs 1 wiedergegeben. Die übrigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung. Im wesentlichen basiert das Verfahren auf einer Codierung der Phase der Sendepulse und einer entspre­ chenden Decodierung der Empfangspulse.
Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Codierung/Decodierung der Sendepulsphasen die Störein­ flüsse im Empfangszweig von Puls-Dopplerradargeräten durch andere gleichartige Puls-Dopplerradargeräte erheblich ver­ mindert werden können.
Damit verbunden ist eine merkliche Erhöhung des Bereichs, für den eine Entfernungsbestimmung durch das Puls-Dopplerradargerät noch eindeutig möglich ist.
Ein dritter damit verbundener Vorteil besteht darin, daß mit der Erfindung eine Vielzahl gleichartiger Puls-Doppler­ radargeräte in gegenseitiger unmittelbarer Nähe betrieben werden können, ohne sich gegenseitig zu stören. Dies ist vor allem im Hinblick auf die Anwendung solcher Geräte als Kfz-Abstandsradar sehr wichtig.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens be­ schrieben.
Die Grundidee des Verfahrens besteht darin, die Sendepulse nicht - wie gewohnt - mit gleicher Nullphasenlage zu sen­ den, sondern Sendepulse auszusenden, die von Puls zu Puls Phasensprünge aufweisen. Diese Phasensprünge können im Emp­ fänger - da bekannt - kompensiert, d. h. rückgängig gemacht werden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Be­ reich, in dem eindeutige Entfernungsmessungen noch möglich sind, erhöht wird. Der Signalverarbeitungsaufwand wird nur geringfügig erhöht, bei bestehenden Systemen ist eine Nach­ rüstung problemlos möglich.
Bei N zu verarbeitenden Pulsen pro Burst können beispiels­ weise die Nullphasen zu ϕ oder zu ϕ+180° gewählt werden, die entsprechenden komplexen Zeiger des Sendesignals (äqui­ valentes Tiefpaßsignal) sind damit gegeben durch
Si ε{A ej ϕ, A ej( ϕ +180°)}
mit A ej( ϕ +180°) = - A ej ϕ und i = 1, 2, . . . N.
Es gilt also
Si = piA ej ϕ,
wobei pi entweder +1 oder -1 ist. Im Empfänger sind zur Kompensation der Phasensprünge die entsprechenden Echosi­ gnale, die nach dem Senden des i-ten Pulses empfangen wer­ den, mit -pi zu multiplizieren. Bei Zielen, die eine Ent­ fernung kleiner als RE haben, wird die Puls-zu-Puls-Codierung durch die Multiplikation mit -pi rückgängig gemacht (die resultierenden Abtastwerte, die z. B. im Corner Turning Memory zwischengespeichert werden, entsprechen somit exakt den Abtastwerten, die man ohne Codierung der Sendepulse und Decodierung der Empfangssignale erhalten würde, mit der Folge, daß mit der gleichen nachfolgenden Signalverarbei­ tung gearbeitet werden kann wie in den bisherigen Syste­ men). Bei Multiple-Around-Echos wird die Puls-zu-Puls-Codierung jedoch nicht kompensiert, d. h. nicht rückgängig ge­ macht, da in diesem Fall der mit pi codierte Sendepuls nicht mit pi, sondern mit pk, k ungleich i, multipliziert wird. Bei geeigneter Wahl der Werte pi, i = 1, 2, . . . N, z. B. durch Verwendung von Pseudo-Noise-Sequenzen, treten keine Multiple-Around-Echos mehr auf, da sich der eindeutige Entfernungsbereich auf
R′E = N · RE
erhöht und Ziele in solch großen Entfernungen eine extrem kleine Echoamplitude zurückliefern.
Ein Vorteil dieses Verfahrens, der in Zukunft z. B. beim Einsatz von Abstandsradargeräten in Kraftfahrzeugen wichtig wird, besteht darin, daß die gegenseitige Störbeeinflussung mehrerer gleichzeitig aktiver Radare stark reduziert wird. Eine Störung durch zwei gleichzeitig aktive Radargeräte (z. B. bei entgegenkommenden Fahrzeugen oder bei Überholvor­ gängen) kann nur auftreten, wenn die beiden Radargeräte zeitlich exakt synchron sind. Die Wahrscheinlichkeit für eine gegenseitige Störung von zwei Radargeräten, die mit exakt gleichen Pseudo-Noise-Sequenzen arbeiten, ist damit um den Faktor N geringer als ohne Puls-zu-Puls-Codierung.
Eine weitere Reduzierung gegenseitiger Störbeeinflussungen kann auf einfache Weise dadurch erzielt werden, daß nicht alle Radargeräte den gleichen Code erhalten, hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit einer gegenseitigen Beeinflussung nochmals reduziert.
Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß sendeseitig in einer Phasen­ codiereinheit innerhalb eines Bursts die gewünschte Phasen­ codierung der einzelnen Pulse erfolgt und empfangsseitig in einer Phasendecodiereinheit die entsprechende Phasenkorrek­ tur durchgeführt wird.
Die Phasendecodierung erfolgt in einer vorteilhaften Aus­ bildung der Vorrichtung auf digitalem Wege nach der Analog-/Digitalwandlung des Empfangssignals z. B. mittels einer digitalen Multipliziereinheit oder - im einfachsten Fall - mittels eines Vorzeicheninverters.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die geschil­ derten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern sinnge­ mäß auch auf andere übertragbar ist.
So ist es z. B. möglich, anstelle der Pseudo-Noise-Sequenzen andere Codes einzusetzen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Verminderung von Störeinflüssen im Emp­ fangszweig von Puls-Dopplerradargeräten durch andere gleichartige Puls-Dopplerradargeräte, bei welchem Verfahren das von Störeinflüssen abzuschirmende Puls-Dopplerradarge­ rät Pulse einer vorgegebenen Träger(=Sende)-Frequenz fs mit einer Pulswiederholfrequenz fB aussendet und im Empfangs­ zweig an Objekten reflektierte Anteile der ausgesendeten Pulse oder Echos empfängt und auswertet, wobei mehrere zeitlich aufeinanderfolgende kohärente Pulse einen Burst bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen ausgesen­ deten Bursts sich aus Sendepulsen zusammensetzen, die nach einem vorgegebenen Code von Sendepuls zu Sendepuls unter­ schiedliche Phasensprünge aufweisen, und daß im Empfangs­ zweig die Phasensprünge der empfangenen Echos nach dem vor­ gegebenen Code decodiert, d. h. kompensiert oder bei der Auswertung gemäß dem vorgegebenen Muster berücksichtigt bzw. herausgerechnet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bursts mit N Sendepulsen die Nullphasen nach dem vorge­ gebenen Code entweder ϕ oder ϕ+180° betragen und der zu­ gehörige komplexe Zeiger Si der einzelnen Sendepulse i mit i = 1, 2, . . . N sich gemäß der Bezeichnung Si = piA ej ϕergibt mit pi = +1 oder -1 und A = Pulsamplitude, und daß dementsprechend im Empfangszweig zur Kompensation der Pha­ sensprünge die empfangenen Pulse i der Echos gemäß dem vor­ gegebenen Code mit -pi multipliziert werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der vorgegebenen Code in Form von Pseudo-Noise-Sequenzen vorliegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß für die einzelnen Puls-Dopplerradargeräte unterschiedliche Codes verwendet werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig in einer Phasencodiereinheit innerhalb eines Bursts die gewünschte Phasencodierung der einzelnen Pulse erfolgt und empfangsseitig in einer Phasendecodiereinheit die entsprechende Phasenkorrektur durchgeführt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendecodierung auf digitalem Wege nach der Analog-/Digitalwandlung des Empfangssignals erfolgt, vorzugs­ weise mittels einer digitalen Multipliziereinheit oder mit­ tels eines Vorzeicheninverters.
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