DE19642811C2

DE19642811C2 - Verfahren zum Justieren einer Richtantenne eines Radarsystems und Radarsystem zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19642811C2
Application number: DE19642811A
Authority: DE
Inventors: Ewald Schmidt; Klaus Winter; Hermann Mayer; Bernhard Lucas; Thomas Beez; Herbert Olbrich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2016-10-18
Also published as: DE19642811A1

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren einer Richtantenne eines Radarsystems, insbesondere eines Mikrowellenradarsystems, sowie ein Radarsystem zur Durchführung dieses Verfahrens.

Radarsysteme unter Verwendung elektromagnetischer Wellen, insbesondere unter Verwendung von Mikrowellen mit Frequenzen oberhalb einiger 100 MHz, sind weitreichend bekannt zur Detektion von Objekten und zur Bestimmung von Geschwindigkeiten, Entfernungen und Richtungen. In allen Fällen ist dabei zumindest anfänglich eine Justierung der Hauptstrahlrichtung des Radarsystems in eine bekannte oder eine gewünschte Richtung notwendig. Diese Justierung muß um so genauer erfolgen, je kleiner und damit genauer der Auflösungsbereich des Radarsystems ist. Bei einem Einsatz eines Radarsystems in einem Kraftfahrzeug zur Detektion vorausfahrender Fahrzeuge und gegebenenfalls zur Spurzuordnung dieser vorausfahrenden Fahrzeuge ist beispielsweise eine azimutale Genauigkeit von 0,5° erforderlich.

Üblicherweise erfolgt die Justierung eines Radarsystems bzw. genauer die Justierung der Hauptstrahlrichtung einer Richtantenne eines Radarsystems mit Hilfe eines Referenzzieles, das beispielsweise ein sogenannter Tripelspiegel sein kann. Ein Tripelspiegel ist ein metallischer Körper, der so geformt ist, daß er auftreffende elektromagnetische Strahlung jeweils in die Richtung reflektiert, aus der sie gekommen ist. Ein solcher Tripelspiegel wird an einer bekannten Position, d. h. in einer bekannten Entfernung und in einem bekannten Winkel zur Richtantenne des Radarsystems aufgestellt. Vorzugsweise wird dabei die Hauptstrahlrichtung des Radarsystems gewählt. Nun wird die Richtantenne des Radarsystems so justiert, daß die von dem Tripelspiegel reflektierten Radarsignale maximalen Empfangspegel annehmen. Dies bedeutet, daß die Richtantenne des Radarsystems dann dieses Referenzziel exakt beleuchtet. Ist dies der Fall, ist die Richtantenne justiert. Gegebenenfalls können anschließend zur Überprüfung der Justierung die vom Radarsystem berechneten Daten des Referenzziels, d. h. seine Entfernung und Richtung mit den voraussetzungsgemäß bekannten Daten des Referenzziels verglichen und korrigiert werden.

Alternativ kann anstelle des Tripelspiegels auch ein aktives Sendeelement verwendet werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß zum Abgleich der Radarsignale auf einen maximalen Empfangspegel Meßgeräte erforderlich sind, die zum einen teuer sind und zum anderen vergleichsweise schwierig zu bedienen sind. Insbesondere ist einiges Wissen über die Ausbreitung und Eigenschaften von Mikrowellen erforderlich. Für eine beispielhaft angenommene Verwendung eines Radarsystems in oder an einem Kraftfahrzeug ist es jedoch wünschenswert, daß die Justierung auch im Rahmen eines normalen Werkstattservice durchgeführt werden kann, d. h. von Werkstattpersonal, das nicht unbedingt über spezielle Kenntnisse der Mikrowellentechnik verfügt.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist aus der DE 42 01 214 C1 bekannt, die Richtantenne eines Radarsystems mit einem Scheinwerfer zu verbinden und die Justierung anhand des Lichtkegels des Scheinwerfers durchzuführen. Schwierigkeiten ergeben sich bei diesem Verfahren jedoch dann, wenn die Justierung mit einer sehr hohen Genauigkeit erfolgen muß. Für diesen Fall ist der Lichtkegel eines Scheinwerfers häufig nicht scharf genug. Darüber hinaus ist es insbesondere bei sehr kleinen Radarsystemen, die vorzugsweise mit sehr hohen Frequenzen arbeiten und die dann häufig in einem kompakten Gehäuse untergebracht sind, schwierig, einen vergleichsweise großen Scheinwerfer mit dem Radarsystem hinreichend exakt zu verbinden. Nicht zuletzt sind zu diesem Zweck an dem Radarsystem Haltevorrichtungen notwendig, die bei der Konstruktion berücksichtigt werden müssen.

Aufgabe, Lösung und Vorteile der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren anzugeben, mit dem die Justierung einer Richt antenne eines Radarsystems auf einfache und kostengünstige Weise und mit einer verbesserten Genauigkeit erfolgen kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Radarsystem anzugeben, das zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist und dabei Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Radarsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.

Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß der Aufgabe entsprechend auf die Verwendung von teuren und aufwendigen Mikrowellenmeßgeräten verzichtet werden kann. Gegenüber der bekannten Justierung mit Hilfe eines Scheinwerfers kann eine erheblich höhere Genauigkeit erreicht werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Überprüfung der Justierung mindestens zwei Laserstrahlen genutzt werden. Damit kann neben einer horizontalen und einer vertikalen Verstellung auch eine Verdrehung der Hauptstrahlachse des Radarsystems erkannt werden. Dies wiederum ist insbesondere bei mehrstrahligen Radarsystemen notwendig.

Besonders kostengünstig und damit vorteilhaft kann ein erfindungsgemäßes Radarsystem realisiert werden, indem es mit mindestens einem spiegelreflektierenden Bereich versehen wird. Die Justierung der Richtantenne erfolgt dann dadurch, daß ein Laserstrahl außerhalb, d. h. gegenüber vom Radarsystem auf diesen spiegelreflektierenden Bereich gerichtet wird. Die Justierung selbst erfolgt dann dahin gehend, daß der reflektierte Strahl eine vorgegebene Zielmarkierung beleuchtet. Vorteil dieser Realisierung ist, daß am Radarsystem selbst keine Haltevorrichtungen und/oder integrierte Laserquellen notwendig sind.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein bekanntes Radarsystem,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Radarsystem mit spiegelreflektierenden Bereichen und

Fig. 3 eine Skizze zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines bekannten Radarsystems. In einem Gehäuse 10 sind auf einer L-förmigen Trägerplatte 11 beispielhaft drei Sende-/Empfangselemente 12 angeordnet. Weiterhin befinden sich auf der Trägerplatte 11 mehrere, verschiedene Bauelemente 13, die unter anderem eine Sende- und Empfangssignalaufbereitung und eine Stromversorgung beinhalten. Ausgehend von den Sende-/Empfangselementen 12 sind drei überlappende Strahlrichtungen eingezeichnet, deren Symmetrielinie 14 die optische Achse des Radarsystems bezeichnet. In Strahlrichtung der Sende-/ Empfangselemente 12 ist das Gehäuse 10 durch eine dielektrische Linse 15 abgeschlossen. Sie dient gleichzeitig zur Fokussierung der elektromagnetischen Wellen.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht eines erfindungsgemäßen Radarsystems. Zu sehen ist ein Gehäuse 21 sowie eine dielektrische Linse 22, durch die die erzeugten und empfangenen elektromagnetischen Wellen hindurchtreten. Auf der Frontseite des Gehäuses 21, jedoch außerhalb des Strahlengangs der elektromagnetischen Wellen, sind zwei spiegelreflektierende Bereiche 23 aufgebracht. Diese können auf einfache Weise durch Aufdampfen einer reflektierenden Schicht, beispielsweise aus Aluminium, oder durch Aufkleben einer reflektierenden Folie erzeugt werden. Die Ausgestaltung mit zwei reflektierenden Bereichen 23 bietet den Vorteil, daß neben einer horizontalen und vertikalen Justierung auch eine Verdrehung der Hauptstrahlrichtung des Radarsystems erkannt werden kann. Alternativ können die spiegelreflektierenden Bereiche natürlich auch an einer anderen Stelle des Gehäuses, beispielsweise auch auf einer Seitenwand angebracht sein. Besonders vorteilhaft ist diese Lösung, da solche spiegelreflektierenden Bereiche sehr kostengünstig realisiert werden können und nicht bei einer mechanischen oder konstruktiven Entwicklung eines Radarsystems berücksichtigt werden müssen.

Fig. 3 zeigt eine Skizze zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Angenommen ist hierbei beispielhaft die Verwendung eines erfindungsgemäßen Radarsystems 41 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 an einem Kraftfahrzeug 42. Die Aufhängung bzw. die Befestigung des Radarsystems erfolgt dabei in derselben Art und Weise, wie sie beispielsweise von Autoscheinwerfern bekannt ist. Eine solche Aufhängung erlaubt eine Schwenkung des Radarsystems sowohl in der Horizontalen als auch in der Vertikalen. Gegenüber dem Fahrzeug befinden sich Zielmarkierungen 48 und 49, die beispielsweise auf eine Wand oder einen Schirm 43 aufgebracht ist. Zur Justierung des Radarsystems wird das Fahrzeug nun an einer bekannten Position vor der Wand bzw. vor dem Schirm 43 abgestellt. Eine bekannte Position kann dabei beispielsweise auf einem Achsvermessungsstand erreicht werden. Alternativ ist eine optische Positionierung des Fahrzeugs denkbar, wie sie beispielsweise mit Hilfe eines Scheinwerfereinstellgerätes stattfindet. Wesentlich ist letztendlich, daß die Position des Fahrzeugs bzw. damit verbunden die Position des Radarsystems im Bezug auf die Zielmarkierungen bekannt ist. Am Gehäuse des Radarsystems befinden sich vorzugsweise zwei spiegelreflektierende Bereiche 45. Gegenüber dem Radarsystem 41 befinden sich zwei Laserquellen 44 sowie die Wand oder der Schirm 43. Das Fahrzeug 42 steht in einer bekannten Position gegenüber den Laserquellen 44. Von jeder der beiden Laserquellen 44 geht ein Laserstrahl aus, der von dem oder den spiegelreflektierenden Bereichen 45 reflektiert wird. Der Laserstrahl 46a wird in den Laserstrahl 46b reflektiert. Der Laserstrahl 47a wird in den Laserstrahl 47b reflektiert. Dabei verläuft keiner der Laserstrahlen notwendigerweise parallel zur optischen Achse 50 des Radarsystems. Die Justierung des Radarsystems bzw. seiner Richtantenne erfolgt nun so, daß die reflektierten Laserstrahlen 46b und 47b die zwei Zielmarkierungen 48 und 49 beleuchten. Die Zielmarkierungen selbst können als Punkte, Kreise, Fadenkreuze oder als optische Empfänger, beispielsweise Photodioden, ausgeführt sein. Die Verwendung von zwei Laserstrahlen 46b und 47b erlaubt es vorteilhafterweise, auch Verdrehungen der Hauptstrahlrichtung des Radarsystems zu erkennen. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn es sich um ein mehrstrahliges Radarsystem handelt, d. h. also ein Radarsystem mit mehreren Sende- und/oder Empfangskeulen. Selbstverständlich genügt jedoch zur Überprüfung einer vertikalen und einer horizontalen Justierung auch ein reflektierter Laserstrahl.

Claims

1. Verfahren zum Justieren einer Richtantenne eines Radarsystems (41), insbesondere eines Mikrowellen-Radarsystems für Anwendungen in oder an Kraftfahrzeugen,

1. wobei mindestens eine Laserquelle (44) zur Erzeugung mindestens eines Laserstrahls derart gegenüber dem Radarsystem positioniert wird, daß der mindestens eine von der mindestens einen Laserquelle erzeugte Laserstrahl (46a; 47a) in einem bekannten Winkel zu einer gewünschten Strahlachse (50) der Richtantenne verläuft und wenigstens einen spiegelreflektieren den Bereich (45), der mit der Richtantenne des Radarsystems verbunden ist, beleuchtet;
2. wobei der erzeugte Laserstrahl von dem spiegelreflektierenden Bereich reflektiert wird und
3. wobei die Richtantenne so justiert wird, daß der reflektierte Laserstrahl eine vorgegebene Zielmarkierung (48; 49) beleuchtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

1. daß wenigstens zwei spiegelreflektierende Bereiche (23, 45), die ortsversetzt zueinander mit der Richtantenne des Radarsystems verbunden sind, mittels eines Laserstrahls (46a, 47a) beleuch tet werden, wobei der Laserstrahl von den wenigstens zwei spiegelreflektierenden Bereich reflektiert wird und
2. daß die Richtantenne so justiert wird, daß jeder der reflek tierten Laserstrahlen eine vorgegebene Zielmarkierung (48, 49) beleuchtet.

3. Mikrowellen-Radarsystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Radarsystem mindestens einen spiegelreflektierenden Bereich (23) besitzt.

4. Radarsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine spiegelreflektierende Bereich eine spiegel reflektierende Folie ist, die an mindestens einer Stelle des Radarsystems aufgeklebt ist.

5. Radarsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine spiegelreflektierende Bereich eine spiegel reflektierende Schicht ist, die an mindestens einer Stelle des Radarsystems aufgedampft ist.