DE19646227A1 - Puls-Radarverfahren mit Auswertung der Empfangssignale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Puls-Radarverfahren mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 44 33 790 A1 bekannt. Dabei werden zeitsequentiell Sendepulse unterschiedlicher Sendefrequenzen abgestrahlt und die zugehörigen Empfangssignale in eine einheitliche Zwischenfrequenz umgesetzt. Aus den umgesetzten Empfangssignalen werden mehrere Abtastwerte entsprechend mehreren Zielentfernungsabschnitten mit einer ersten Entfernungsauflösung gewonnen. Eine Gruppe von Abtastwerten eines einheitlichen Entfernungsabschnitts zu verschiedenen Sendefrequenzen wird einer Frequenz-Zeit-Transformation unterworfen.

Die Mindestentfernung des bekannten Verfahrens ist durch die Länge eines Radarpulses bestimmt und kann nicht kleiner als die halbe Länge dieses Pulses sein. Dies ist bedingt durch die Arbeitsweise der Sende-Empfangseinrichtung, bei dem sich der Empfangsbetrieb unmittelbar an den Sendebetrieb anschließt und während des Sendebetriebs ein Empfangsbetrieb nicht möglich ist. Geht man von einem Radarpuls mit einer Dauer von 35*10^-9 s aus, so ergibt sich damit eine Radarpulslänge von 10,5 Meter und damit eine Mindestentfernung des Ziels von 5,25 Meter. Im Nahbereich, d. h. bei einer Entfernung kleiner als der zuletzt angegebene Wert ist ein Ziel mit dem Verfahren nicht detektierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem Ziele auch im Nahbereich detektierbar sind und für das der hierzu erforderliche Aufwand klein gehalten ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Die Grundüberlegung der Erfindung besteht in der Verwendung der Frequenzmodulation, die einer Rasterung des Sendepulses entspricht. Die momentane Sendefrequenz ist dabei unmittelbar verknüpft mit dem Zeitpunkt, zu dem dieser Teil des Sendepulses ausgesandt wird. Entsprechend kann aus dem Zeitpunkt, zu dem die betreffende Frequenz im Empfänger eingeht, in Verbindung mit der Kenntnis ihres Sendezeitpunktes die Laufzeit des Teilimpulses berechnet und damit auf die Entfernung des Ziels geschlossen werden. Dies gilt auch und gerade dann, wenn sich das Ziel innerhalb des Nahbereichs befindet. Zwar ist bei derartigen Zielen nur ein Bruchteil des ausgesandten Radarpulses zu empfangen, mit der Besonderheit, daß dieser Bruchteil umso kleiner wird, je näher sich das Ziel von der Sende-Empfangseinrichtung entfernt befindet. Da jeder empfangene Teilpuls die zum jeweiligen Sendezeitpunkt maßgebliche Sendefrequenz als Information und damit praktisch als Kennung enthält, kommt es auf den Umfang nicht mehr an, in dem der Sendepuls empfangen wird. Jeder noch so kleine empfangene Teilpuls trägt diese Kennung und ermöglicht es, die Entfernung des Ziels wie beschrieben zu bestimmen.

Das Auflösungsvermögen ist umso größer, je größer der Frequenzhub ist. Andererseits bedeutet jede Erhöhung des Frequenzhubs eine deutliche Vergrößerung des hierzu erforderlichen apparativen Aufwands. Für eine wirklichkeitsnahe Entfernungsbestimmung hat es sich als ausreichend erwiesen, einen Frequenzhub des Radarpulses von gleich 100 GHz/s zu wählen. Hierfür können handelsübliche Bauteile verwendet werden. Dadurch ergibt sich auch von der Kostenseite her eine deutliche Entlastung.

Die Freqenzmodulation des Radarpulses kann nicht nur dazu verwendet werden, innerhalb des Nahbereichs Ziele zu entdecken. Es ist auch möglich, das Verfahren im Fernbereich mit Vorteil einzusetzen. Wird, wie im Patentanspruch 3 angegeben, eine kombinierte Grob-Fein-Entfernungsbestimmung vorgenommen, so kann die Zielentfernung mit hoher, durch die Frequenzmodulation des Radarpulses gegebenen Auflösung bestimmt werden. Die hierzu als Basis verwendete Grob-Entfernungsmessung kann beispielsweise mit einem Raster vorgenommen werden, das durch die Radarpulslänge bestimmt ist.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgesandten Radarpuls

Fig. 2 die Überlagerung dieses Pulses mit dem von einem Objekt reflektierten Radarpuls bei kleiner Objektentfernung und

Fig. 3 diese Überlagerung bei größerer Objektentfernung.

Fig. 1 zeigt als durchgezogene Linien einen Laserpuls, wie er für die Erfindung erforderlich ist. Der Laserpuls ist frequenzmoduliert. Als gestrichelte Linie ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Laserpuls mit fester Frequenz während des Sendevorgangs dargestellt. t_burst bezeichnet die Sendedauer des Laserpulses.

Fig. 2 zeigt als punktierte Linie den frequenzmodulierten Laserpuls und als gestrichelte Linie den Anteil des an einem Objekt reflektierten Laserpuls, der während der Ausstrahlung des Sendesignals nicht empfangen werden kann und als durchgezogene Linie den Anteil, der direkt nach Beendigung des Sendens doch noch empfangen werden kann. Die Differenz der maximalen zur minimalen Frequenz im empfangenen Signal ist proportional zur Signallaufzeit und damit zur Entfernung Sender-Objekt. Die Bestimmung der Frequenzinhalte des empfangenen Signals erfolgt vorzugsweise durch ein Korrelationsverfahren.

Fig. 3 zeigt als punktierte Linie den frequenzmodulierten Laserpuls und als strichlierte Linie den Anteil des an einem Objekt reflektierten Laserpuls, der in einem ersten Zeittor empfangen wird. Als durchgezogene Linie ist der Anteil dargestellt, der in einem zweiten, direkt folgenden, Zeittor empfangen wird. t_empf ist gleich einem Zeittor und gleich t_burst. Die Existenz eines Empfangssignals im Zeittor stellt eine Laufzeitinformation dar, die unter Berücksichtigung der Ausbreitungs­ geschwindigkeit des Radarpulses in eine Entfernung umgerechnet werden kann. Der eingehende Laserpuls stellt nun eine grobe Entfernungsinformation dar, die durch Auswertung des Frequenzinhalts des im Zeittor empfangenen Laser-Teilpuls feiner aufgelöst werden kann. Die Differenz der maximalen zur minimalen Frequenz im empfangenen Signal ist proportional zum Zeitverzug, gerechnet von Beginn des Zeittores an und kann in eine Entfernung umgerechnet werden. Da die Empfangszeittore zeitlich gleich zur Sendedauer t_burst sind, tritt der reflektierte Laserpuls, d. h. das Empfangssignal typischerweise in zwei aufeinanderfolgenden Zeittoren auf, was eine kombinierte Auswertung ermöglicht. Die Bestimmung der Frequenzinhalte der empfangenen Signale erfolgt vorzugsweise wiederum durch ein Korrelationsverfahren.

Claims (3)

1. Puls-Radarverfahren bei dem ein von einer Sende-Empfangseinrichtung ausgesandter und von einem Objekt reflektierter Radarpuls ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Radarpulses die Sendefrequenz moduliert wird und daß für eine Entfernung, die kleiner als die halbe Länge des Radarpulses ist, der nach dem Ende des Sendevorgangs eingehende Teilpuls ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzhub des Radarpulses zu 100 GHz/s gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Ziel-Entfernung, die ein Mehrfaches der Radarpulslänge beträgt, über die Eingangszeit des reflektierten Pulses eine Grob-Entfernungs­ bestimmung und über den Modulationsgehalt des reflektierten Pulses eine Fein-Entfernungsbestimmung vorgenommen wird.