DE19651540A1 - FMCW-Radarsystem zur Erfassung der Entfernung, der relativen Geschwindigkeit und des Azimuts eines Ziels - Google Patents
FMCW-Radarsystem zur Erfassung der Entfernung, der relativen Geschwindigkeit und des Azimuts eines ZielsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein FMCW-Ra
darsystem (frequency modulated continuous wave, frequenzmo
dulierte ungedämpfte Welle), welches zum Verhindern der
Kollision eines mobilen Objekts wie einem Kraftfahrzeug
oder zur automatischen Zielverfolgung unter Beibehaltung
einer vorbestimmten Entfernung zu einem voraus befindlichen
mobilen Objekt verwendet wird, wobei eine Radarwelle auf
ein Ziel gerichtet wird und die reflektierte Radarwelle zum
Erfassen der Entfernung, der relativen Geschwindigkeit und
des Azimuts zu dem Ziel empfangen wird.
Entsprechend einem FMCW-Radarsystem ist ein Sendesignal
durch ein Dreieckswellenmodulationssignal mit graduell sich
erhöhender und sich verringernder Frequenz frequenzmodu
liert. Das frequenzmodulierte Sendesignal wird als Radar
welle gesendet. Danach empfängt das FMCW-Radar die von ei
nem Ziel reflektierte Radarwelle und mischt das Empfangssi
gnal mit dem Sendesignal, um ein Schwebungssignal zu erzeu
gen. Das Schwebungssignal wird A/D-umgewandelt und danach
unter Verwendung einer Signalverarbeitungseinheit wie einem
Digitalsignalprozessor (DSP) einer Fourierumwandlung unter
worfen. Die Frequenz des Schwebungssignals (d. h. die Schwe
bungsfrequenz) wird in einem Anstiegsabschnitt identifi
ziert, bei welchen die Frequenz des Sendesignals ansteigt,
und ebenfalls in einem Abstiegsabschnitt, bei welchem die
Frequenz des Sendesignals sich verringert, wodurch die
Schwebungsfrequenz fu des Anstiegsabschnitts und die Schwe
bungsfrequenz fd des Abstiegsabschnitts erlangt werden. Auf
der Grundlage dieser Schwebungsfrequenzen fu und fd werden
die Entfernung D und die relative Geschwindigkeit V zu dem
Ziel auf der Grundlage der folgenden Gleichungen (1) und
(2) berechnet.
D = {C/(4·ΔF·fm)}·fdy
= {C/(8·ΔF·fm)}·(|fu| + |fd|) (1)
V = {C/(2·f0)}·fdp
= {C/(4·f0)}·(|fu|-|fd|) (2)
wobei ΔF die Frequenzabweichungsbreite des Sendesig
nals, f0 die Mittenfrequenz des Sendesignals, 1/fm die für
die Fertigstellung der Modulation eines Zyklus benötigte
Zeit und C die Lichtgeschwindigkeit darstellen.
Entsprechend der oben beschriebenen Gleichungen (1) und
(2) sind die Entfernung D und die relative Geschwindigkeit
V durch die Absolutwerte der Schwebungsfrequenzen fu und fd
definiert. Das bedeutet, daß die Entfernung D und die rela
tive Geschwindigkeit V auf der Grundlage des Absolutwerts
der Differenz zwischen der Frequenz des Sendesignals
(hiernach als Sendefrequenz bezeichnet) und der Frequenz
des Empfangssignals (hiernach als Empfangsfrequenz bezeich
net) unabhängig von einer relativen Beziehung zwischen der
Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz erfaßt werden.
Des weiteren stellt fdy eine Frequenzkomponente
(hiernach als Verzögerungsfrequenz bezeichnet) auf der
Grundlage der Verzögerung dar, die hervorgerufen wird, wenn
die Radarwelle sich auf das Ziel zubewegt und davon zurück
kehrt. Des weiteren stellt fdp eine Frequenzkomponente
(hiernach als Dopplerfrequenz bezeichnet) auf der Grundlage
einer Dopplerverschiebung dar, welche sich von der relati
ven Geschwindigkeit des Ziels ableitet. Sowohl fdy als auch
fdp werden von den Schwebungsfrequenzen fu und fd berech
net.
Fig. 9A bis 9C zeigen Graphen, welche die Beziehung
zwischen der Sendefrequenz fs (durchgezogene Linie) und der
Empfangsfrequenz fr (gestrichelte Linie) darstellen. Wie in
Fig. 9A bis 9C dargestellt wird die relative (Größen-)
Beziehung zwischen der Sendefrequenz und der Empfangsfre
quenz im wesentlichen in die folgenden drei Muster bzw.
Strukturen eingeteilt.
Entsprechend einer ersten in Fig. 9A dargestellten
Struktur ist die Sendefrequenz fs größer als die Empfangs
frequenz fr (d. h. fs < fr) in dem Anstiegsabschnitt, wäh
rend die Sendefrequenz fs in dem Abstiegsabschnitt kleiner
als die Empfangsfrequenz fr (d. h. fs < fr ) ist. Entspre
chend einer in Fig. 9B dargestellten zweiten Struktur ist
die Sendefrequenz fs stets kleiner als die Empfangsfrequenz
fr (d. h. fs < fr ) sowohl in dem Anstiegsabschnitt als auch
in dem Abstiegsabschnitt. Des weiteren ist entsprechend ei
ner in Fig. 9C dargestellten dritten Struktur die Sendefre
quenz fs stets größer als die Empfangsfrequenz fr (d. h.
fs < fr) sowohl in dem Anstiegsabschnitt als auch dem Ab
stiegsabschnitt.
Eine zu Fig. 9A entgegengesetzte Struktur, bei welcher
die Sendefrequenz fs kleiner als die Empfangsfrequenz fr
(d. h. fs < fr ) in dem Anstiegsabschnitt ist, während die
Sendefrequenz fs in dem Abstiegsabschnitt größer als die
Empfangsfrequenz fr (d. h. fs < fr ) ist, existiert nicht,
da das Empfangssignal nicht vor dem Senden des Sendesignals
empfangen werden kann.
Die erfaßten Schwebungsfrequenzen fu und fd reflektie
ren nicht die relative (Größen-) Beziehung zwischen der
Sendefrequenz fs und der Empfangsfrequenz fr. Daher werden
die Entfernung D und die relative Geschwindigkeit V zu dem
Ziel, d. h. die Verzögerungsfrequenz fdy und die Dopplerfre
quenz fdp unterschiedlich in jeweiligen Fällen entsprechend
der folgenden Gleichungen auf der Grundlage der Schwebungs
frequenzen fu und fd erlangt.
Nämlich die oben beschriebenen Gleichungen (1) und (2)
betreffen den Fall von Fig. 9A. Mit anderen Worten, die
Gleichungen (1) und (2) sind auf der Grundlage der Annahme
definiert, daß die relative Beziehung zwischen der Sende
frequenz fs und der Empfangsfrequenz fr im wesentlichen
durch Fig. 9A dargestellt ist. Jedoch kann die in Fig.
9B und 9C dargestellte relative Beziehung hergestellt wer
den, obwohl das selten vorkommt. Wenn die Sendefrequenz fs
und die Empfangsfrequenz fr sich in der durch Fig. 9B
und 9C dargestellten Beziehung befinden, wird dementspre
chend die Entfernung D und die relative Geschwindigkeit V
zu dem Ziel fehlerhaft berechnet.
Wenn beispielsweise die Mittenfrequenz des Sendesignals
f0 = 60 [GHz], die Frequenzabweichungsbreite ΔF = 75 [MHz],
die Wiederholungsfrequenz fm = 391 [Hz], die Zielentfernung
D = 5 [m] und die relative Geschwindigkeit V = -100 [km/h]
betragen, kann die Beziehung zwischen der Sendefrequenz fs
und der Empfangsfrequenz fr durch Fig. 9B dargestellt wer
den. In diesem Fall betragen die Schwebungsfrequenzen fu
und fd, welche an dem Anstiegsabschnitt und an dem Ab
stiegsabschnitt bestimmt werden, fu = 9156 [Hz] und fd =
13 066 [Hz]. Unter Verwendung dieser Werte der Schwebungs
frequenzen fd können die Entfernung D und die relative Ge
schwindigkeit V aus den Gleichungen (1) und (2) als D =
28,4 [m] und V = -17,6 [km/h] erzielt werden, was unrichtig
ist.
In einem derartigen Fall ist die relative Beziehung
zwischen der Sendefrequenz fs und der Empfangsfrequenz fr
in dem Anstiegsabschnitt entgegengesetzt zu derjenigen von
Gleichungen (1) und (2). Um die Entfernung D und die rela
tive Geschwindigkeit V richtig zu berechnen, muß daher die
Schwebungsfrequenz fu in dem Anstiegsabschnitt als negati
ver Wert berechnet werden.
Um praktische Schwierigkeiten bei der Verwendung der
Gleichungen (1) und (2) zur Berechnung der Entfernung D und
der relativen Geschwindigkeit V zu beseitigen, d. h. um das
Auftreten der relativen Beziehung zwischen den Frequenzen
fs und fr zu beseitigen, ist es nötig, die Wiederholungspe
riode 1/fm zu verkürzen oder die Frequenzabweichungsbreite
ΔF zu vergrößern, um den Gradienten der Frequenzabweichung
zu erhöhen.
Fig. 10A stellt einen Fall dar, bei welchem die Wieder
holungsperiode 1/fm der Frequenzabweichung des Sendesignals
vergrößert ist, um den Gradienten der Frequenzabweichung zu
reduzieren. Fig. 10B stellt einen Fall dar, bei welchem die
Wiederholungsperiode 1/fm verkürzt ist, um den Gradienten
der Frequenzabweichung zu erhöhen. Wenn das Empfangssignal
(gestrichelte Linie) bezüglich des Sendesignals
(durchgezogene Linie) um dieselbe Zeit T in beiden Fällen
verzögert ist, wird die Verzögerungsfrequenz fdy groß mit
einem ansteigenden Gradienten der Frequenzabweichung. Dies
bezüglich ist der Fall von Fig. 10B vorteilhaft, um die re
lative Beziehung zwischen der Sendefrequenz und der Emp
fangsfrequenz beizubehalten. Wenn insbesondere dieselbe
Dopplerfrequenz fv den jeweiligen Empfangsfrequenzen von
Fig. 10A und 10B hinzugefügt wird (gestrichelte Linie
mit sich abwechselnden kurzen und langen Strichen), kann
die relative Beziehung zwischen der Sendefrequenz und der
Empfangsfrequenz entsprechend Fig. 10B beibehalten werden,
während die relative Beziehung entsprechend Fig. 10A verän
dert ist.
Jedoch werden die Schwebungsfrequenzen fu und fd mit
einem ansteigenden Gradienten der Frequenzabweichung groß.
Dadurch werden A/D-Wandler erfordert, um schnell den Ab
tastbetrieb durchzuführen. A/D-Wandler und Signalprozesso
ren sind kostenintensiv, wenn sie zur Durchführung einer
Verarbeitung mit hoher Geschwindigkeit geeignet sind.
Insbesondere werden die Schwebungsfrequenzen fu und fd
durch die Summe und Differenz zwischen der Verzögerungsfre
quenz fdy und der Dopplerfrequenz fdp ausgedrückt. Wenn der
Gradient der Frequenzabweichung groß ist, um die Verzöge
rungsfrequenz fdy zu vergrößern, werden somit die Schwe
bungsfrequenzen fu und fd notwendigerweise erhöht.
Üblicherweise ist ein Erhöhen des Gradienten der Fre
quenzabweichung effektiv, um fehlerhafte Erfassungen zu
verhindern. Jedoch treten die mit Fig. 9B und 9C darge
stellten Bedingungen bzw. Zustände auf, wenn die Doppler
frequenz fdp die Verzögerungsfrequenz fdy überschreitet.
Die Verzögerungsfrequenz fdy verringert sich mit dem Redu
zieren der Entfernung zu dem Ziel. Wenn die Entfernung zu
dem Ziel auf einen bestimmten Pegel reduziert ist, über
schreitet daher die Dopplerfrequenz fdp stets die Verzöge
rungsfrequenz fdy, sogar wenn der Gradient der Frequenzab
weichung stark vergrößert ist. Es ist somit unmöglich, feh
lerhafte Erfassungen perfekt zu beseitigen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein FMCW-Radarsys
tem vorzusehen, welches zur genauen Erfassung der Entfer
nung, der relativen Geschwindigkeit oder des Azimuts eines
Ziels unabhängig von der relativen Beziehung zwischen der
Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz geeignet ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des
Anspruchs 1.
Im folgenden werden verschiedene Aspekte der Erfindung
unter Bezugnahme auf in Klammern gesetzte Bezugszeichen be
schrieben, welche die Übereinstimmung der Komponenten der
später beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen darstel
len. Die der folgenden Beschreibung hinzugefügten in Klam
mern gesetzten Bezugszeichen dienen dazu, die vorliegende
Erfindung leichter zu verstehen, sie sind nicht zum Be
schränken des Schutzumfangs der Ansprüche der Erfindung be
stimmt.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Er
findung enthält ein FMCW-Radarsystem eine Sendeeinrichtung
(12), eine Mehrzahl von Empfangseinrichtungen (14, 16), ei
ne Analyseeinrichtung (28), eine Frequenzerfassungseinrich
tung (26, Schritt 150) und eine Zielerfassungseinrichtung
(26, Schritt 190). Die Sendeeinrichtung (12) erzeugt ein
Sendesignal mit einer modulierten Frequenz, die entspre
chend einem Dreieckswellenmodulationssignal variabel ist,
und sendet eine Radarwelle aus, welche das Sendesignal
trägt. Die in der Mehrzahl vorkommenden Empfangseinrichtun
gen (14, 16) empfangen die Radarwelle, wenn die Radarwelle
von einem Ziel reflektiert wird, erzeugen Empfangssignale
und erzeugen Schwebungssignale durch Mischen der Empfangs
signale mit dem Sendesignal. Die Analyseeinrichtung (28)
ist für die Mehrzahl von Empfangseinrichtungen vorgesehen,
um eine Fouriertransformation bezüglich der Schwebungssi
gnale durchzuführen. Die Frequenzerfassungseinrichtung (26,
Schritt 150) ist der Mehrzahl von Empfangseinrichtungen zum
Erfassen von Spitzenfrequenzkomponenten zugeordnet, welche
Spitzen bezüglich eines Frequenzspektrums aufweisen, auf
der Grundlage eines Analyseergebnisses der Schwebungssi
gnale, die von der Analyseeinrichtung erlangt werden, so
wohl bei einer Anstiegsabschnittsmodulation, bei welcher
die Frequenz des Sendesignals sich erhöht, als auch bei ei
ner Abstiegsabschnittsmodulation, bei welcher sich die Fre
quenz des Sendesignals verringert. Die Zielerfassungsein
richtung (26, Schritt 190) berechnet wenigstens die Entfer
nung oder die relative Geschwindigkeit des Ziels unter Ver
wendung einer vorbestimmten Gleichung, welche durch einen
Parameter definiert ist, der äquivalent zu einer Summe oder
Differenz zwischen den Spitzenfrequenzkomponenten ist, wel
che durch die Frequenzerfassungseinrichtung bei der jewei
ligen Modulation erfaßt werden.
Des weiteren enthält das FMCW-Radarsystem eine Phasen
berechnungseinrichtung (26, Schritt 160), eine Phasendiffe
renzberechnungseinrichtung (26, Schritte 220, 230) und eine
Phasendifferenzvergleichseinrichtung (26, Schritt 240).
Insbesondere ist die Phasenberechnungseinrichtung (26,
Schritt 160) der Mehrzahl von Empfangseinrichtungen zur Be
rechnung der Phasen der Spitzenfrequenzkomponenten zugeord
net, welche von der Frequenzerfassungseinrichtung der je
weiligen Modulationen auf der Grundlage des Analyseergeb
nisses erfaßt werden, welches von der Analyseeinrichtung
erlangt wird. Die Phasendifferenzberechnungseinrichtung
(26, Schritte 220, 230) berechnet die Phasendifferenzen von
Spitzenfrequenzkomponenten zwischen der Mehrzahl von Emp
fangseinrichtungen bei den jeweiligen Modulationen auf der
Grundlage der Phasen der Spitzenfrequenzkomponenten, welche
von der Phasenberechnungseinrichtung berechnet werden. Die
Phasendifferenzvergleichseinrichtung (26, Schritt 240) be
urteilt eine relative Beziehung zwischen dem Sendesignal
und dem Empfangssignal, welche bei den jeweiligen Modula
tionen bestimmt werden, durch Vergleich der Phasendifferen
zen der Spitzenfrequenzkomponenten, welche von der Phasen
differenzberechnungseinrichtung berechnet werden. Somit er
langt die Zielerfassungseinrichtung die Parameter von Spit
zenfrequenzen, welche mit einem positiven oder negativen
Vorzeichen entsprechend dem Beurteilungsergebnis der Pha
sendifferenzvergleichseinrichtung gegeben werden.
Im folgenden werden die relative Beziehung zwischen der
Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz ebenso wie die Pha
sendifferenzbeziehung zwischen den Spitzenfrequenzkomponen
ten erklärt. Wenn fr die Empfangsfrequenz und fs die Sende
frequenz darstellen, definieren die folgenden Gleichungen
(3) bis (6) ein Empfangssignal R1(t) und ein Sendesignal
S1(t), welche einem Mischer einer Empfangseinrichtung ein
gegeben werden, und ein Empfangssignal R2(t) und ein Sende
signal S2(t), welche einem Mischer einer anderen Empfangs
einrichtung eingegeben werden.
R1(t) = sin {2 π fr t + a1} (3)
S1(t) = sin {2 π fs t + β1} (4)
R2(t) = sin {2 π fr t + a2} (5)
S2(t) = sin {2 π fs t + β2} (6)
Der Wert (a2-a1) ist variabel in Abhängigkeit des Azi
muts eines Ziels, von Empfangsantennen, einer Verdrahtung
von den Empfangsantennen zu dem Mischer, usw. Der Wert
(β2-β1) ist variabel in Abhängigkeit von der Verdrahtung zu dem
Mischer von einem Oszillator des Senders, welcher das Sen
designal erzeugt. Jedoch tragen die Empfangsfrequenz fr und
die Sendefrequenz fs nicht wesentlich zu diesen Werten bei.
Ein Schwebungssignal (d. h. eine Spitzenfrequenzkompo
nente) B1(t) wird durch die folgende Gleichung (7) oder (8)
ausgedrückt, während ein Schwebungssignal B2(t) durch die
folgende Gleichung (9) oder (10) ausgedrückt wird. Deren
Phasendifferenz ΔΦ wird durch die folgende Gleichung (11)
ausgedrückt, wenn fr größer als fs ist, und wird durch die
folgende Gleichung (12) ausgedrückt, wenn fr kleiner als fs
ist.
B1(t) = (1/2) cos {2π (fr-fs) t + a1-β1} (7)
= (1/2) cos {2π (fs-fr) t-a1 + β1} (8)
B2(t) = (1/2) cos {2π (fr-fs) t + a2-β2} (9)
= (1/2) cos {2π (fs-fr) t-a2 + β2} (10)
(i) wenn fr < fs, gilt unter Verwendung der Gleichungen
(7) und (9)
ΔΦ = (a2-β2)-(a1-β1)
= (a2-a1)-(β2-β1) (11)
(ii) wenn fr < fs, gilt unter Verwendung der Gleichun
gen (8) und (10)
ΔΦ = (-a2 + β2)-(-a1 + β1)
= -a2 + a1 + β2-β1
= -{(a2-a1)-(β2-β1) (12)
Wie oben dargestellt werden (a2-a2) und (β2-β1)
nicht durch die Empfangsfrequenz fr und die Sendefrequenz
fs beeinflußt und werden als konstante Werte während einer
kurzen Zeitperiode angesehen, wenn sich die Richtung des
Ziels nicht wesentlich ändert. Diese Werte ändern sich bei
spielsweise nicht während einer Serie von Modulationen be
stehend aus einer Anstiegsmodulation und einer Abstiegsmo
dulation, welche aufeinanderfolgend durchgeführt werden.
Dementsprechend ist es bezüglich der oben beschriebenen
kurzen Zeitperiode zu verstehen, daß das Vorzeichen der
Phasendifferenz ΔΦ zwischen den Schwebungssignalen B1(t)
und B2(t) umgekehrt wird, wenn die relative Beziehung (d. h.
groß oder klein) zwischen der Sendefrequenz fs und der Emp
fangsfrequenz fr sich umkehrt.
Wenn die Phasendifferenz ΔΦ zwischen den Schwebungssi
gnalen B1(t) und B2(t) bei den Anstiegs- und Abstiegsmodu
lationen differenziert ist, wird daher beurteilt, daß die
relative Beziehung zwischen der Sendefrequenz fs und der
Empfangsfrequenz fr bei den Anstiegs- und Abstiegsmodula
tionen umgekehrt ist (d. h. der Zustand von Fig. 9A). Wenn
andererseits die Phasendifferenz ΔΦ identisch bei den An
stiegs- und Abstiegsmodulationen ist, wird beurteilt, daß
die relative Beziehung zwischen der Sendefrequenz fs und
der Empfangsfrequenz bei den Anstiegs- und Abstiegsmodula
tionen unverändert ist (d. h. der Zustand von Fig. 9B oder
9C).
Diesbezüglich kann das FMCW-Radarsystem der vorliegen
den Erfindung die relative Beziehung (d. h. welche groß oder
klein ist) zwischen der Sendefrequenz und der Empfangsfre
quenz beurteilen. Somit werden auf der Grundlage der erfaß
ten Beziehung Vorzeichen der Spitzenfrequenzen passend ge
geben, um einen Parameter äquivalent der Summe oder der
Differenz dieser Spitzenfrequenzen zu erlangen. Daher macht
es die vorliegende Erfindung möglich, eine hervorragende
und verläßliche Zielerfassung zu realisieren, welche zum
genauen Berechnen der Entfernung und/oder relativen Ge
schwindigkeit des Ziels geeignet ist, unabhängig davon, ob
der Wert zwischen der Sendefrequenz und der Empfangsfre
quenz groß ist.
Darüber hinaus gestattet die vorliegende Erfindung die
Zustände entsprechend Fig. 9B und 9C, die bei der Ziel
erfassung vorkommen. Daher besteht keine Notwendigkeit des
übermäßigen Erhöhens des Gradienten der Frequenzabweichung
des Sendesignals. Dies ist effektiv bei der Fouriertrans
formation, da die Abtastgeschwindigkeit bei der A/D-Wand
lung der Schwebungssignale nicht erhöht zu werden braucht.
Der Verarbeitungs- oder Berechnungsbetrag bei der Fourier
transformation kann angemessen unterdrückt werden. Darüber
hinaus kann das Radarsystem mit einer kompakten Größe und
unter geringem Aufwand hergestellt werden.
Entsprechend den Merkmalen der bevorzugten Ausführungs
formen enthält die Zielerfassungseinrichtung eine Parame
terberechnungseinrichtung (26, Schritte 250, 260), eine
Entfernungsberechnungseinrichtung (26, Schritte 250, 260),
eine Geschwindigkeitsberechnungseinrichtung (26, Schritte
250, 260) und eine Vorzeichenumkehrungseinrichtung (26,
Schritte 270, 280).
Insbesondere berechnet die Parameterberechnungseinrich
tung (26, Schritte 250, 260) die Parameter durch Zuordnen
von positiven und negativen Vorzeichen den Spitzenfrequen
zen bei den jeweiligen Modulationen, wenn die Phasendiffe
renzen der Spitzenfrequenzkomponenten bei den jeweiligen
Modulationen als im wesentlichen gleich beurteilt werden.
Des weiteren berechnet die Parameterberechnungseinrichtung
(26, Schritte 270, 280) die Parameter durch Zuordnen von
positiven Vorzeichen den Spitzenfrequenzen bei den jeweili
gen Modulationen, wenn die Phasendifferenzen der Spitzen
frequenzkomponenten der jeweiligen Modulationen als zuein
ander unterschiedlich beurteilt werden. Die Entfernungsbe
rechnungseinrichtung (26, Schritte 250, 260) berechnet die
Entfernung zu dem Ziel auf der Grundlage der Summe der
Spitzenfrequenzen, welche von der Parameterberechnungsein
richtung berechnet werden. Die Geschwindigkeitsberechnungs
einrichtung (26, Schritte 250, 260) berechnet die relative
Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage der Differenz
zwischen den Spitzenfrequenzen, welche von der Parameterbe
rechnungseinrichtung berechnet werden. Die Vorzeichenumkeh
rungseinrichtung (26, Schritte 270, 280) kehrt die Vorzei
chen des Berechnungsergebnisses der Entfernungsberechnungs
einrichtung und der Geschwindigkeitsberechnungseinrichtung
um, wenn das Berechnungsergebnis der Entfernungsberech
nungseinrichtung negativ ist.
Des weiteren wird bevorzugt, daß das FMCW-Radarsystem
des weiteren eine Spitzenpaarbestimmungseinrichtung (26,
Schritt 210) zum Bestimmen einer Spitzenfrequenzkomponente
während der Anstiegsabschnittsmodulation und einer Spitzen
frequenzkomponente während der Abstiegsabschnittsmodulation
als Paar von Spitzenfrequenzkomponenten, welche von dersel
ben Radarwelle abgeleitet werden, die von demselben Ziel
reflektiert worden ist, von einer Mehrzahl von Spitzenfre
quenzkomponenten, die von der Frequenzerfassungseinrichtung
bei den jeweiligen Modulationen erfaßt werden, wenn die
Empfangseinrichtung gleichzeitig von unterschiedlichen Zie
len reflektierte Radarwellen empfängt, aufweist. In diesem
Fall berechnet die Phasenberechnungseinrichtung (26,
Schritte 220, 230) die Phasendifferenz von Spitzenfrequenz
komponenten derselben Frequenz zwischen der Mehrzahl von
Empfangseinrichtungen bei jeder Modulation. Die Phasendif
ferenzvergleichseinrichtung (26, Schritt 240) vergleicht
die Phasendifferenz jedes Paars von Spitzenfrequenzkompo
nenten, welche von der Spitzenpaarbestimmungseinrichtung
bestimmt werden. Des weiteren erlangt die Zielerfassungs
einrichtung (26, Schritt 190) die Entfernung und die rela
tive Geschwindigkeit jedes Ziels auf der Grundlage jedes
Paars von Spitzenfrequenzkomponenten, welche von der Spit
zenpaarbestimmungseinrichtung bestimmt werden.
Darüber hinaus wird bevorzugt, daß die Spitzenpaarbe
stimmungseinrichtung (26, Schritt 210) die Absolutwerte der
Differenzen vergleicht, welche von der Phasenberechnungs
einrichtung bei der Anstiegsabschnittsmodulation und bei
der Abstiegsabschnittsmodulation berechnet werden, und be
stimmt das Paar von Spitzenfrequenzkomponenten, welche den
selben Absolutwert bei den Phasendifferenzen besitzen.
Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be
schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, welches
die Gesamtanordnung eines Radarsystems entsprechend einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 zeigt eine Wellenform, welche die Änderung der
Frequenz eines Sendesignals entsprechend der ersten Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 3 zeigt eine Ansicht, welche in einem RAM gespei
cherte Daten entsprechend der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, welches die Details der
Zielerfassungsverarbeitung entsprechend der ersten Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung erklärt;
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm, welches die Details der
Entfernungs/Geschwindigkeits/Azimutberechnungsverarbeitung
entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung erklärt;
Fig. 6A und 6B zeigen Graphen, welche Spektren der
Schwebungssignale darstellen, die auf der Grundlage des
FFT-Ergebnisses entsprechend der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung berechnet werden;
Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm, welches die Details ei
ner paarweisen Verarbeitung entsprechend einer zweiten Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm, welches die Details ei
ner Entfernungs/Geschwindigkeits/Azimutberechnungsverarbei
tung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung erklärt;
Fig. 9A, 9B und 9C zeigen Graphen, welche die rela
tive Beziehung zwischen der Sendefrequenz und der Empfangs
frequenz in einem FMCW-Radar darstellen; und
Fig. 10A und 10B zeigen Graphen, welche die Schwie
rigkeit der Zielerfassung des FMCW-Radars erklären.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
werden detailliert im folgenden unter Bezugnahme auf die
zugehörigen Figuren erklärt. Identische Teile sind mit den
selben Bezugszeichen über die Figuren bezeichnet.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, welches
die Gesamtanordnung eines Radarsystems entsprechend einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar
stellt. Wie in Fig. 1 dargestellt besteht ein Radarsystem 2
der ersten Ausführungsform aus einem Sen
der/Empfängerabschnitt 10 und einem Signalverarbeitungab
schnitt 20. Der Sender/Empfängerabschnitt 10 enthält einen
Sender 12, welcher eine Radarwelle aussendet bzw. emit
tiert, die eine vorbestimmte Frequenz aufweist, welche ent
sprechend einem Modulationssignal Sm moduliert ist, und ein
Paar Empfänger 14 und 16, welche die von dem Sender 12
emittierte und von einem Ziel reflektierte Radarwelle emp
fangen. Der Signalverarbeitungsabschnitt führt das Modula
tionssignal Sm dem Sender 12 zu und führt die Verarbeitung
zur Erfassung des Ziels auf der Grundlage von Zwischenfre
quenzschwebungssignalen B1 und B2 durch, welche von den
Empfängern 14 und 16 erzeugt werden.
Der Sender 12 arbeitet als Sendeeinrichtung der vorlie
genden Erfindung. Die Empfänger 14 und 16 arbeiten als Emp
fangseinrichtung der vorliegenden Erfindung.
Entsprechend der ersten Ausführungsform ist das Radar
system auf einem Kraftfahrzeug installiert, um ein Ziel zu
erfassen, welches sich vor dem Kraftfahrzeug befindet. Der
Sender/Empfängerabschnitt 10 ist an der Vorderseite eines
Fahrzeugkörpers plaziert, während der Signalverarbeitungs
abschnitt 20 an einer vorbestimmten Position in oder nahe
einem Insassenabteil angeordnet ist.
Der Sender 12 enthält einen spannungsgesteuerten Oszil
lator (VCO) 12b, welcher ein Hochfrequenzsignal im Millime
terwellenbereich (miliwaveband) als Sendesignal erzeugt,
einen Modulator (MOD) 12a, welcher das Modulationssignal Sm
in ein Signal umwandelt, welches einen Einstellpegel für
einen spannungsgesteuerten Oszillator 12b aufweist und die
ses modulierte Signal dem spannungsgesteuerten Oszillator
12b zusendet, Leistungsverteiler bzw. -aufteiler (COUP) 12c
und 12d, welche lokale Signale erzeugen, die den Empfängern
14 und 16 einzuspeisen sind, durch Leistungsaufteilung des
von dem spannungsgesteuerten Oszillator 12b erzeugten Sen
designals, und eine Sendeantenne 12e, welche eine Radar
welle entsprechend dem Sendesignal aussendet.
Der Empfänger 14 enthält eine Empfangsantenne 14a, wel
che eine Radarwelle empfängt, einen Mischer (MIX) 14b, wel
cher das von der Empfangsantenne 14a empfangende Empfangs
signal mit dem von dem Leistungsverteiler 12d eingespeisten
lokalen Signal mischt, einen Vorverstärker (AMP) 14c, wel
che ein Ausgangssignal des Mischers 14 verstärkt, ein Tief
paßfilter (LPF) 14d, welcher unnötig hohe Frequenzkomponen
ten aus dem Ausgangssignal des Vorverstärkers 14c entfernt
und das Schwebungssignal B1 extrahiert, welches eine Fre
quenzdifferenzkomponente zwischen dem Sendesignal und dem
Empfangssignal darstellt, und einen Nachverstärker (AMP)
14e, welcher die Größe des Schwebungssignals B1 auf einen
geforderten Pegel verstärkt.
Ähnlich enthält der Empfänger 16 eine Empfangsantenne
16a, welche eine Radarwelle empfängt, einen Mischer 16b,
welcher das von der Empfangsantenne 16a empfangene Emp
fangssignal mit dem von dem Leistungsverteiler 12c einge
speisten lokalen Signal mischt, einen Vorverstärker 16c,
welcher ein Ausgangssignal des Mischers 16b verstärkt, ei
nen Tiefpaßfilter 16d, welcher unnötig hohe Frequenzkompo
nenten aus dem Ausgangssignal des Vorverstärkers 16c ent
fernt und das Schwebungssignal B2 extrahiert, welches eine
Frequenzdifferenzkomponente zwischen dem Sendesignal und
dem Empfangssignal darstellt, und einen Nachverstärker 16e,
welcher die Größe des Schwebungssignals B2 auf einen gefor
derten Pegel verstärkt. Der Empfänger 14 wird als Empfän
gerkanal CH1 bezeichnet, während der Empfänger 16 als Emp
fängerkanal CH2 bezeichnet wird.
Demgegenüber enthält der Signalverarbeitungsabschnitt
20 einen Dreieckswellengenerator 22, welcher ein Modula
tionssignal Sm einer Dreieckwellenform im Ansprechen auf
ein Aktivierungssignal C1 erzeugt, A/D-Wandler 24a und 24b
welche die Dämpfungssignale B1 und B2 empfangen, welche von
den Empfängern 14 und 16 eingespeist werden und sie in Di
gitaldaten D1 und D2 umwandeln, ebenso wie einen Mikrocom
puter 26 und eine Verarbeitungseinheit 28. Der Mikrocompu
ter 26 besteht im wesentlichen aus einer CPU 26a, einem ROM
26b und einem RAM 26c und sendet Aktivierungssignale C1 und
C2 aus, um den Dreieckswellengenerator 22 und die AD-Wand
ler 24a, 24b zu betreiben. Des weiteren führt der Mikrocom
puter 26 eine Zielerfassungsverarbeitung (wird später be
schrieben) zum Erfassen der Entfernung, der relativen Ge
schwindigkeit und des Azimuts bezüglich eines Ziels auf der
Grundlage der durch die A/D-Wandler 24a und 24b erlangten
Digitaldaten D1 und D2 durch. Die Verarbeitungseinheit 28
führt die Berechnung einer schnellen Fouriertransformation
(FFT) auf der Grundlage des von dem Mikrocomputer 26 gege
benen Befehls durch. Die Verarbeitungseinheit 28 arbeitet
als Analyseeinrichtung der vorliegenden Erfindung.
Die A/D-Wandler 24a und 24b arbeiten im Ansprechen auf
das Aktivierungssignal C2 und wandeln die analogen Schwe
bungssignale B1 und B2 in Digitaldaten D1 und D2 zu vorbe
stimmten Zeitintervallen um und schreiben diese Digitalda
ten in ein vorgeschriebenes Gebiet des RAM′s 26c. Wenn eine
vorbestimmte Anzahl von A/D-Umwandlungen vollständig durch
geführt worden sind, setzen die A/D-Wandler 24a und 24b ein
(nicht dargestelltes) Beendigungsflag in dem RAM 26c und
stoppen ihren Betrieb.
Wenn der Dreieckwellengenerator 22 im Ansprechen auf
das Aktivierungssignal C1 aktiviert wird, tritt das Modula
tionssignal Sm durch den Modulator 12a in den spannungsge
steuerten Oszillator 12b ein. Der spannungsgesteuerte Os
zillator 12b erzeugt das Sendessignal, welches im Anspre
chen auf das Modulierungssignal Sm moduliert wird. Insbe
sondere erhöht sich die Frequenz des Sendesignals propor
tional zu dem Anstiegsgradienten der Dreieckswellenform des
Modulationssignals Sm (dieser Abschnitt wird als "Anstiegs
abschnitt" bezeichnet), während die Frequenz des Sendesi
gnals sich proportional zu dem Abstiegsgradienten der Drei
eckswellenform des Modulationssignals Sm (dieser Abschnitt
wird als "Abstiegsabschnitt" bezeichnet) verringert.
Fig. 2 zeigt eine Ansicht, welche die Modulation des
Sendesignals darstellt. Wie in Fig. 2 dargestellt erhöht
oder verringert sich die Frequenz des Sendesignals um einen
Betrag ΔF während eines Zeitintervalls von 1/fm im Anspre
chen auf das Modulationssignal Sm. Die Mitte dieser Fre
quenzänderung ist f0. Entsprechend Fig. 2 ist ein Zeitin
tervall von 100 ms eine Periode (Zeitintervall für einen
Zyklus) der später beschriebenen Zielerfassungsverarbei
tung. Das Aktivierungssignal C1 wird während der Zielerfas
sungsverarbeitung erzeugt.
Der Sender 12 erzeugt eine Radarwelle entsprechend die
sem Sendesignal. Die Radarwelle kehrt nach einer Reflektion
an dem Hindernis zu dem Radarsystem 2 zurück und wird von
den Empfängern 14 und 16 empfangen. Die Empfänger 14 und 16
mischen die von der Antenne 14a und 16a erlangten Empfangs
signale mit dem von dem Sender 12 erlangten Sendesignal,
wodurch Schwebungssignale B1 und B2 erzeugt werden. In die
sem Fall ist das Empfangssignal bezüglich des Sendesignals
um eine Zeit verzögert, welche die Radarwelle benötigt, vom
Radarsystem 2 zu dem Ziel sich zu bewegen und von dem Ziel
zu dem Radarsystem 2 zurückzukehren. Wenn irgendeine Ge
schwindigkeitsdifferenz zwischen dem Radarsystem 2 und dem
Ziel vorliegt, wird das Empfangssignal einer Dopplerver
schiebung unterworfen.
Wie in Fig. 3 dargestellt werden die Digitaldaten D1,
welche von dem A/D-Wandler 24a durch A/D-Umwandlung des
Schwebungssignals B1 gebildet werden, aufeinanderfolgend in
Datenblöcken DB1 und DB2 des RAM′s 26c gespeichert. Auf
dieselbe Weise werden Digitaldaten D2, welche von dem
A/D-Wandler 24b durch A/D-Umwandlung des Schwebungssignals B2
erzeugt werden, aufeinanderfolgend in Datenblöcken DB3 und
DB4 des RAM′s 26c gespeichert.
In diesem Fall beginnen die A/D-Wandler 24a und 24b ih
ren Betrieb im Ansprechen auf die Aktivierung des Dreiecks
wellengenerators 22 und führen eine vorbestimmte Anzahl von
A/D-Umwandlungen während einer Zeitperiode entsprechend der
Erzeugung des Modulationssignals Sm durch. Daher speichern
die Datenblöcke DB1 und DB3, welche die erste Hälfte der
Daten speichern, die Anstiegsabschnittsdaten entsprechend
dem Anstiegsabschnitt des Sendesignals. Die Datenblöcke DB2
und DB4, welche die zweite Hälfte der Daten speichern,
speichern die Abstiegsabschnittsdaten entsprechend dem Ab
stiegsabschnitt des Sendesignals.
Die in jedem der Datenblöcke DB1 bis DB4 gespeicherten
Daten werden von dem Mikrocomputer 26 und der Verarbei
tungseinheit 28 verarbeitet, um das Ziel zu erfassen.
Als nächstes wird die Zielerfassungsverarbeitung, wel
che von der CPU 26a des Mikrocomputers 26 ausgeführt wird,
unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 4 darge
stellt. Wie vorher beschrieben wird die Zielerfassungsverar
beitung dieser Ausführungsform in Zeitintervallen von 100
ms durchgeführt.
Wie in Fig. 4 dargestellt, wird nach dem Beginn dieser
Verarbeitung das Aktivierungssignal C1 in einem Schritt 110
zur Aktivierung des Dreieckswellengenerators 22 erzeugt.
Danach wird in einem Schritt 120 das Beendigungsflag in dem
RAM 26c gelöscht und das Aktivierungssignal C2 erzeugt, um
die A/D-Wandler 24a und 24b zu aktivieren.
Mit diesem Verfahren wird das Modulationssignal Sm von
dem Dreieckswellengenerator 22 erzeugt. Wenn der Empfänger
12 das Modulationssignal Sm empfängt, sendet er die Radar
welle, welche die modulierte Frequenz aufweist. Wenn die
Radarwelle von dem Ziel reflektiert wird und von den Emp
fängern 14 und 16 empfangen wird, werden die Schwebungssig
nale B1 und B2 erzeugt und in Digitaldaten D1 und D2 durch
die A/D-Wandler 24a und 24b umgewandelt und danach in den
RAM 26c geschrieben.
In dem darauffolgenden Schritt 130 wird das Beendi
gungsflag in dem RAM 26c überprüft, um zu beurteilen, ob
die A/D-Umwandlung vollständig abgeschlossen ist oder
nicht. Wenn das Beendigungsflag nicht gesetzt ist (d. h.
wenn die A/D-Umwandlung noch nicht beendet ist), wird der
Schritt 130 wiederholt ausgeführt. Wenn das Beendigungsflag
gesetzt ist (d. h. wenn die A/D-Umwandlung vollständig been
det ist), begibt sich der Steuerungsfluß zu einem Schritt
140.
In dem Schritt 140 werden Datenblöcke DB1 bis DB4 in
dem RAM 26c aufeinanderfolgend gewählt, und die Daten jedes
Datenblocks DBi (i = 1 bis 4) werden der Verarbeitungsein
heit 28 eingegeben, um die schnelle Fouriertransformation
durchzuführen. Die der Verarbeitungseinheit 28 eingegebenen
Daten werden einer herkömmlichen Fensterverarbeitung unter
Verwendung eines Hanningfensters oder eines Dreiecksfen
sters oder dergleichen unterworfen, um die Nebenkeule zu
unterdrücken, welche bei der Berechnung der schnellen Fou
riertransformation auftritt. Die Frequenzspektrumdaten,
welche durch diese FFT-Berechnung erlangt werden, sind kom
plexe Vektoren in Beziehung zur Frequenz.
In einem Schritt 150 wird eine Spitze jedes Frequenz
spektrums auf der Grundlage des Absolutwerts des komplexen
Vektors erfaßt, d. h. eine Amplitude der Frequenzkomponente,
die durch den komplexen Vektor dargestellt ist. Die Fre
quenz entsprechend der erfaßten Spitze ist als Spitzenfre
quenz bestimmt. Bezüglich des Verfahrens der Erfassung der
Spitze ist es möglich, die momentane Änderung der Amplitude
bezüglich der Frequenz zu erlangen und eine bestimmte Fre
quenz herauszufinden, bevor und nachdem das Vorzeichen der
momentanen Änderung invertiert wird.
In einem Schritt 160 wird die Phase der Spitzenfre
quenzkomponente berechnet, welche in dem Schritt 150 be
stimmt wird. Die Phase ist identisch zu dem Winkel, welcher
zwischen dem komplexen Vektor und der realen Achse gebildet
wird; daher kann sie leicht aus dem komplexen Vektor er
langt werden.
In dem nächsten Schritt 170 wird überprüft, ob irgend
ein Datenblock Dbi vorliegt, welcher noch nicht verarbeitet
worden ist. Wenn irgendein nichtverarbeiteter Datenblock
Dbi vorhanden ist, kehrt der Steuerfluß zu dem Schritt 140
zurück und führt die Verarbeitung der Schritte 140 bis 160
bezüglich des nichtverarbeiteten Datenblocks Dbi durch.
Wenn andererseits alle Datenblöcke vollständig verarbeitet
worden sind, begibt sich der Steuerfluß zu einem Schritt
180.
Fig. 6A und 6B zeigen das Amplituden- (d. h. das Lei
stungs-) und das Phasenspektrum jeder Frequenzkomponente
auf der Grundlage des komplexen Vektors, welcher als Ergeb
nis der Berechnung in dem Schritt 140 in jedem Datenblock
DB1 bis DB4 erlangt wird, d. h. bei jeden Daten der
Anstiegsabschnittsdaten und der Abstiegsabschnittsdaten der
Empfängerkanäle CH1 und CH2. Bei dieser Ausführungsform
wird angenommen, daß zwei Hindernisse vorhanden sind. Daher
werden zwei Spitzenfrequenzkomponenten in dem Frequenzspek
trum jedes Datenblocks Dbi (i = 1 bis 4) erfaßt.
Durch Ausführen der oben beschriebenen Schritte 150 und
160 werden als Ergebnis Spitzenfrequenzen f1u(1) und f1u(2)
an dem Anstiegsabschnitt und Spitzenfrequenzen f1d(1)
f1d(2) an dem Abstiegsabschnitt des Empfängerkanals DH1
ebenso wie Spitzenfrequenzen f2u(1) und f2u(2) an dem An
stiegsabschnitt und Spitzenfrequenzen f2d(1) und f2d(2) an
dem Abstiegsabschnitt des Empfängerkanals CH2 erlangt. Des
weiteren werden Phasen Φ1u(1), Φ1u(2), Φ1d(1), Φ1d(2),
Φ2u(1), Φ2u(2), Φ2d(1) und Φ2d(2) entsprechend den Spitzen
frequenzen f1u(1), f1u(2), f1d(1), f1d(2), f2u(1), f2u(2),
f2d(1) bzw. f2d(2) erlangt.
Zwischen den Empfängerkanälen CH1 und CH2 sind einige
Spitzenfrequenzkomponenten im wesentlichen zueinander iden
tisch in den Anstiegs- und Abstiegsabschnitten (d. h. f1u(1)
= f2u(1), f1u(2) = f2u(2), f1d(1) = f2d(1), f1d(2) =
f2d(2)). Die entsprechenden Spitzenfrequenzkomponenten näm
lich fu(i) und fd(j) gründen sich auf die von demselben
Ziel reflektierte Radarwelle.
In dem nächsten Schritt 180 wird in jedem der Anstiegs-
und Abstiegsabschnitte eine Paarverarbeitung ausgeführt, um
ein Paar von Spitzenfrequenzkomponenten zu bestimmen, wel
che von der von demselben Ziel reflektierten Radarwelle ab
geleitet sind und dieselbe Leistung besitzen, durch Ver
gleich der Amplituden der Spitzenfrequenzkomponenten.
Entsprechend Fig. 6A und 6B sind die Spitzenfrequen
zen fu(1) und fd(2) als ein Paar bestimmt, während die
Spitzenfrequenzen fu(2) und fd(1) als ein anderes Paar
durch die Paarverarbeitung bestimmt sind.
In dem nächsten Schritt 190 wird die Entfer
nungs/Geschwindigkeits/Azimutberechnungsverarbeitung unter
Verwendung der im dem Schritt 180 gepaarten Spitzenfrequen
zen ausgeführt, um die Entfernung, die relative Geschwin
digkeit und den Azimut des Ziels zu berechnen. Danach ist
das Hauptprogramm beendet.
Fig. 5 stellt Details der Entfer
nungs/Geschwindigkeits/Azimutberechnungsverarbeitung dar.
Zuerst wird in einem Schritt 210 aus den gepaarten Spitzen
frequenzkomponenten ein Paar gewählt. Als nächstes wird in
einem Schritt 220 die Phasendifferenz ΔΦu(i) in dem An
stiegsabschnitt zwischen den Empfängerkanälen CH1 und CH2
unter Verwendung der folgenden Gleichung (13) berechnet.
Dann wird in einem Schritt 230 die Phasendifferenz ΔΦd(j)
in dem Abstiegsabschnitt zwischen den Empfängerkanälen CH1
und CH2 unter Verwendung der folgenden Gleichung (14) be
rechnet.
ΔΦu(i) = Φ1u(i)-4)2u(i) (13)
ΔΦd(j) = Φ1d(j)-Φ2d(j) (14)
In einem nächsten Schritt 240 wird überprüft, ob die
Phasendifferenzen ΔΦu(i) und ΔΦd(j) dasselbe Vorzeichen be
sitzen. Wenn die Phasendifferenzen ΔΦu(i) und ΔΦd(j) wech
selseitig unterschiedliche Vorzeichen besitzen ("NEIN" im
Schritt 240), begibt sich der Steuerfluß zu einem Schritt
250. In dem Schritt 250 werden beide Vorzeichen der Spit
zenfrequenz fu(i) (= f1u(i) = f2u(i)) und der Spitzenfre
quenz fd(j) (=f1d(j) = f2d(j)) als positiv angesehen. Da
nach werden die Entfernung D und die relative Geschwindig
keit V zu dem Ziel unter Verwendung der Gleichungen (1) und
(2) berechnet.
Wenn andererseits die Phasendifferenzen ΔΦu(i) und ΔΦd(j)
wechselseitig identische Vorzeichen besitzen ("JA" in
dem Schritt 240), begibt sich der Steuerfluß zu einem
Schritt 260. In dem Schritt 260 wird das Vorzeichen der An
stiegsabschnittsspitzenfrequenz fu(i) als positiv angese
hen, während das Vorzeichen der Abstiegsabschnittspitzen
frequenz fd(j) als negativ angesehen wird. Danach werden
die Entfernung D und die relative Geschwindigkeit V zu dem
Ziel unter Verwendung der modifizierten Gleichungen (1′)
und (2′) berechnet.
D = {C/(8 ΔF fm)} (|fu| + (-|fd|)) (1′)
V = {C/(4 f0)} (|fu| - (-|fd|)) (2′)
In einem nächsten Schritt 270 wird überprüft, ob die in
dem Schritt 260 berechnete Entfernung positiv ist oder
nicht. Wenn die berechnete Entfernung D positiv ist, begibt
sich der Steuerfluß zu einem Schritt 290. Wenn die berech
nete Entfernung D nicht positiv ist, begibt sich der Steu
erfluß zu einem Schritt 280. In dem Schritt 280 werden die
in dem Schritt 260 berechneten Vorzeichen der Entfernung D
und der relativen Geschwindigkeit V umgekehrt. Danach be
gibt sich der Steuerfluß zu dem Schritt 290.
In dem Schritt 290 wird ein Azimut θ des Ziels entspre
chend jeder Spitzenfrequenzkomponente auf der Grundlage der
in dem Schritt 220 berechneten Phasendifferenz ΔΦu(i) unter
Verwendung der folgenden Gleichung (15) berechnet.
θ = ΔΦu(i) λ/(2π W) (15)
wobei W die Entfernung zwischen den Empfängern 14 und
16 darstellt und λ die Wellenlänge der Radarwelle dar
stellt. In der Gleichung (15) kann ΔΦu(i) durch die Ab
stiegsabschnittsphasendifferenz ΔΦd(j), welche in dem
Schritt 230 berechnet wird, ersetzt werden.
In einem nächsten Schritt 300 wird überprüft, ob die
Entfernung D, die relative Geschwindigkeit V und das Azimut
für alle der Spitzenfrequenzkomponenten, die in dem Paar
verfahren des Schrittes 180 gepaart sind, berechnet werden.
Wenn alle Paare noch nicht beendet worden sind, kehrt der
Steuerfluß zu dem Schritt 210 zurück, um die Entfernung D,
die relative Geschwindigkeit V und das Azimut θ für jedes
der nicht berechneten Paare von Spitzenfrequenzkomponenten
zu berechnen. Wenn alle Paare der Spitzenfrequenzkomponen
ten hinreichend verarbeitet worden sind, wird das Programm
beendet.
Entsprechend Fig. 6 sind die Phasendifferenzen ΔΦu(1) =
Φ1u(1)-Φ2u(1) und ΔΦd(2) = Φ1d(2)-Φ2d(2) aus dem Paar von
Schwebungsfrequenzen fu(1) und fd(2) abgeleitet. In diesem
Fall besitzen beide Phasendifferenzen ΔΦu(1) und ΔΦd(2) ne
gative Vorzeichen. Daher wird beurteilt, daß die relative
Beziehung zwischen der Sendefrequenz und der Empfangsfre
quenz der Situation von Fig. 9B oder Fig. 9C entspricht.
Somit kann die Entfernung D und die relative Geschwindig
keit V unter Verwendung der Gleichungen (1′) und (2′) kor
rekt berechnet werden.
Wie oben entsprechend dem Beispiel der verwandten Tech
nik beschrieben werden die Entfernung D und die relative
Geschwindigkeit V aus Gleichungen (1) und (2) fehlerhaft zu
D = 28,4 [m] und V = -17,6 [km/h] berechnet. Demgegenüber
wird entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Er
findung die relative Beziehung zwischen der Sendefrequenz
und der Empfangsfrequenz auf der Grundlage der Vorzeichen
der Phasendifferenzen ΔΦu(i) und ΔΦd(j), welche in den An
stiegs- und Abstiegsabschnitten berechnet werden, richtig
beurteilt. In dem obigen Fall werden die Vorzeichen der
Phasendifferenzen ΔΦu(i) und ΔΦd(j) als identisch erfaßt.
Die Entfernung D und die relative Geschwindigkeit V werden
aus den Gleichungen (1′) und (2′) berechnet, welche den Ab
stiegsabschnittsschwebungsfrequenzen negative Vorzeichen
geben. Als Ergebnis der Berechnung ergibt sich D = -5 [m]
und V = 100 [km/h]. Die Vorzeichen der Berechnungswerte
sind in diesem Fall umgekehrt, da die Entfernung D einen
positiven Wert besitzen muß. Als Ergebnis wird das endgül
tige Ergebnis mit D = 5 [m] und V = -100 [km/h] erlangt.
Somit ist das richtige Ergebnis abgeleitet.
Die derart berechnete Entfernung D, die relative Ge
schwindigkeit V und das Azimut θ zu dem Ziel werden in ei
nem unabhängig ausgeführten Beurteilungsverfahren zur Beur
teilung des Vorkommens einer Gefahr verwendet. Wenn eine
Gefahr besteht, wird ein (nicht dargestellter) Alarm akti
viert, um den Fahrer auf die Gefahr aufmerksam zu machen.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform arbeitet die
CPU 26 als Frequenzerfassungseinrichtung der vorliegenden
Erfindung bei der Durchführung der Verarbeitung des Schrit
tes 150, als Phasenberechnungseinrichtung bei der Durchfüh
rung der Verarbeitung des Schrittes 160, als Phasendiffe
renzberechnungseinrichtung bei der Durchführung der Verar
beitung der Schritte 220 und 230, als Phasendifferenzver
gleichseinrichtung bei der Durchführung der Verarbeitung
des Schrittes 240, als Parameterberechnungseinrichtung,
Entfernungsberechnungseinrichtung und Geschwindigkeitsbe
rechnungseinrichtung bei der Durchführung der Verarbeitung
der Schritte 250 und 260, als Vorzeichenumkehreinrichtung
bei der Durchführung der Verarbeitung der Schritte 270 und
280.
Wie in der obigen Beschreibung dargelegt erlangt das
Radarsystem 2 der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung Phasendifferenzen ΔΦu(i) und ΔΦd(j) zwischen den
Empfängerkanälen CH1 und CH2 in den Anstiegs- und Abstiegs
abschnitten bezüglich der Spitzenfrequenzkomponenten, wel
che aus der von demselben Ziel reflektierten Radarwelle ab
geleitet sind, beurteilt die relative Beziehung zwischen
der Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz durch Vergleich
der Vorzeichen dieser Phasendifferenzen ΔΦu(i) und ΔΦd(j),
ordnet der Schwebungsfrequenz, welche als Absolutwert der
Differenz zwischen der Sendefrequenz und der Empfangsfre
quenz erfaßt wird, ein Vorzeichen zu und berechnet die Ent
fernung D, die relative Geschwindigkeit V und das Azimut θ
des Ziels auf der Grundlage der Schwebungsfrequenz, welcher
auf diese Weise das Vorzeichen zugeordnet ist.
Sogar wenn die relative Beziehung zwischen dem Sendesig
nal und dem Empfangssignal unterschiedlich bezüglich der
Voraussetzung zur Definition der Gleichungen (1) und (2)
dahingehend ist, daß die Sendefrequenz größer als die Emp
fangsfrequenz in dem Anstiegsabschnitt ist, während die
Sendefrequenz kleiner als die Empfangsfrequenz in dem Ab
stiegsabschnitt ist, kann dementsprechend das Radarsystem 2
der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die
Entfernung D, die relative Geschwindigkeit V und das Azimut
θ des Ziels genau berechnen. Somit wird es möglich, ein
verläßliches Radarsystem zum Erfassen eines Ziels ohne eine
fehlerhafte Erfassung zu realisieren.
Wenn entsprechend der oben beschriebenen ersten Ausfüh
rungsform die Vorzeichen der Phasendifferenzen ΔΦu(i) und
ΔΦd(j) identisch sind, wird ein positives Vorzeichen der An
stiegsabschnittsschwebungsfrequenz fu(i) und ein negatives
Vorzeichen der Abstiegsabschnittsschwebungsfrequenz fd(j)
in dem Schritt 260 zugeordnet. Es versteht sich, daß es
möglich ist, ein negatives Vorzeichen der Anstiegsab
schnittsschwebungsfrequenz fu(i) und ein positives Vorzei
chen der Abstiegsabschnittsschwebungsfrequenz fd(j) zu ge
ben.
Alternativ ist es ebenfalls möglich, die oben beschrie
benen zwei Arten von Kombinationen von Vorzeichen zu ge
statten, so daß zwei Arten von Kombinationen der Entfernung
D und der relativen Geschwindigkeit V unter Verwendung der
folgenden Gleichungen (1′′) und (2′′) zusätzlich zu den oben
beschriebenen Gleichungen (1′) und (2′) erlangt werden, und
danach eine Kombination gewählt wird, bei welcher die Ent
fernung D einen positiven Wert besitzt.
D = {C/(8 ΔF fm)} ((-|-fu|) + |fd|) (1′′)
V = {C/(4 f0)} ((-|fu|)-|fd|) (2′′)
Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung beschrieben.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der
ersten Ausführungsform bezüglich der Paarverarbeitung der
Zielerfassungsverarbeitung (Schritt 180) und bezüglich der
Entfernungs/Geschwindigkeits/Azimutberechnungsverarbeitung
(Schritt 190). Die andere Anordnung und Verarbeitung sind
identisch zu denjenigen der ersten Ausführungsform. Daher
wird die Paarverarbeitung und die Entfer
nungs/Geschwindigkeits/Azimutberechnungsverarbeitung der
zweiten Ausführungsform im folgenden detailliert beschrie
ben.
Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm, welches die Details der
Paarverarbeitung entsprechend der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in Fig. 7 dargestellt wird auf die Aktivierung die
ses Programms in einem Schritt 310 die Phasendifferenz
ΔΦu(i) in dem Anstiegsabschnitt zwischen den Empfängerkanälen
CH1 und CH2 unter Verwendung der folgenden Gleichung (16)
als Phasendifferenz zwischen Spitzenfrequenzkomponenten mit
identischer Spitzenfrequenz, d. h. Spitzenfrequenzkomponen
ten, welche aus der von demselben Ziel reflektierten Radar
welle abgeleitet sind, berechnet. Danach wird in einem
Schritt 320 die Phasendifferenz ΔΦd(j) in dem Abstiegsab
schnitt zwischen den Empfängerkanälen CH1 und CH2 unter
Verwendung der folgenden Gleichung (17) als Phasendifferenz
zwischen Spitzenfrequenzkomponenten mit identischer Spit
zenfrequenz berechnet.
ΔΦu(i) = Φ1u(i)-Φ2u(i) (16)
ΔΦd(j) = Φ1d(j)-Φ2d(j) (17)
wobei i, j = 1 bis Np gilt und Np die Anzahl von in dem
Schritt 150 erfaßten Spitzenfrequenzkomponenten ist.
In einem nächsten Schritt 330 wird eine Spitzenfre
quenzkomponent sowohl aus dem Anstiegsabschnitt als auch
dem Abstiegsabschnitt gewählt. Danach wird unter Verwendung
von Absolutwerten der in den Schritten 310 und 320 berech
neten Phasendifferenzen ein Absolutwert der Differenz zwi
schen den Absolutwerten der Phasendifferenzen als
||ΔΦu(i)-|ΔΦd(j)|| erlangt. Es wird überprüft, ob ||ΔΦu(i)|-|ΔΦd(j)||
kleiner als ein vorbestimmter Wert ε ist. Wenn ||ΔΦu(i)|-|ΔΦd(j)||
kleiner als ε ist, wird beurteilt, daß |ΔΦu(i)| im
wesentlichen gleich |ΔΦd(j)| ist. Danach begibt sich der
Steuerfluß zu einem Schritt 340. Wenn demgegenüber ||ΔΦu(i)|-|ΔΦd(j)||
nicht kleiner als ε, wird beurteilt, daß |ΔΦu(i)|
nicht gleich |ΔΦd(j)| ist. Danach begibt sich der Steuer
fluß zu einem Schritt 350.
In dem Schritt 340, werden die Spitzenfrequenzkomponen
ten, welche dahingehend identifiziert worden sind, daß sie
dieselben Absolutwerte |ΔΦu(i)|, |ΔΦd(j)| besitzen, als Paar
bezeichnet. Dieses Paarergebnis wird in einem vorbestimmten
Bereich des RAM′s 26c zusammen mit den Phasendifferenzen ΔΦu(i)
und ΔΦd(j) gespeichert. Danach begibt sich der Steuer
fluß zu dem Schritt 350.
In dem Schritt 350 wird beurteilt, ob die Paarbil
dungsoperation bezüglich aller Spitzenfrequenzkomponenten
hinreichend abgeschlossen worden ist. Wenn es nicht gepaar
te Spitzenfrequenzkomponenten gibt, kehrt der Steuerfluß zu
dem Schritt 330 zurück, um die Verarbeitung der Schritte
330 bis 350 zu wiederholen. Wenn im Schritt 350 die gesamte
Paarbildungsoperation vollständig abgeschlossen ist, wird
das Programm beendet.
Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm, welches die Details der
Entfernungs/Geschwindigkeits/Azimutberechnungsverarbeitung
entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung erklärt.
Wie in Fig. 8 dargestellt wird in einem Schritt 410 ein
Paar aus den gepaarten Spitzenfrequenzkomponenten gewählt,
welche in der oben beschriebenen Paarverarbeitung erlangt
werden. Als nächstes werden in einem Schritt 420 Phasendif
ferenzen ΔΦu(i) und ΔΦd(j) des gewählten Paars von Spitzen
frequenzkomponenten in den Anstiegs- und Abstiegsabschnit
ten aus dem RAM 26c gelesen. Es wird überprüft, ob diese
Phasendifferenzen ΔΦu(i) und ΔΦd(j) dasselbe Vorzeichen be
sitzen. Wenn die Phasendifferenzen ΔΦu(i) und ΔΦd(j) wech
selseitig unterschiedliche Vorzeichen besitzen ("NEIN" im
Schritt 420), begibt sich der Steuerfluß zu einem Schritt
430. In dem Schritt 430 werden beide Vorzeichen der Spit
zenfrequenz fu(i) (=f1u(i)=f2u(i)) und der Spitzenfrequenz
fd(j) (=f1d(j)=f2d(j)) als positiv angesehen. Danach werden
die Entfernung D und die relative Geschwindigkeit V zu dem
Ziel unter Verwendung der Gleichungen (1) und (2) berech
net.
Wenn andererseits die Phasendifferenzen Δ(Φ)u(i) und
ΔΦd(j) wechselseitig identische Vorzeichen ("JA" in dem
Schritt 420) besitzen, begibt sich der Steuerfluß zu einem
Schritt 440. In dem Schritt 440 wird das Vorzeichen der An
stiegsabschnittsspitzenfrequenz fu(i) als positiv angese
hen, während das Vorzeichen der Abstiegsabschnittsspitzen
frequenz fd(j) als negativ angesehen wird. Danach werden
die Entfernung D und die relative Geschwindigkeit V zu dem
Ziel unter Verwendung der folgenden modifizierten Gleichun
gen (1′) und (2′) berechnet.
In einem nächsten Schritt 450 wird überprüft, ob die in
dem Schritt 440 berechnete Entfernung D postiv ist oder
nicht. Wenn die berechnete Entfernung positiv ist, begibt
sich der Steuerfluß zu einem Schritt 470. Wenn die berech
nete Entfernung D nicht positiv ist, begibt sich der Steu
erfluß zu einem Schritt 460. In dem Schritt 460 werden die
Vorzeichen der in dem Schritt 440 berechneten Entfernung D
und der relativen Geschwindigkeit V umgekehrt. Danach be
gibt sich der Steuerfluß zu dem Schritt 470.
In dem Schritt 470 wird das Azimut θ des Ziels entspre
chend jeder Spitzenfrequenzkomponente auf der Grundlage der
in dem Schritt 420 verwendeten Phasendifferenz ΔΦu(i) oder
ΔΦd(j) berechnet.
In einem nächsten Schritt 480 wird beurteilt, ob die
Entfernung D, die relative Geschwindigkeit V und das Azimut
9 für alle in der Paarverarbeitung gepaarten Spitzenfre
quenzkomponenten berechnet sind. Wenn noch nicht alle Paare
abgeschlossen sind, kehrt der Steuerfluß zu dem Schritt 410
zurück, um die Entfernung D, die relative Geschwindigkeit V
und das Azimut θ für jedes der nicht berechneten Paare der
Spitzenfrequenzkomponenten zu berechnen. Wenn alle Paare
der Spitzenfrequenzkomponenten hinreichend verarbeitet wor
den sind, wird danach das Programm beendet.
Wie in der obigen Beschreibung dargestellt, führt das
FMCW-Radarsystem dieser Ausführungsform bei der Paarverar
beitung die Beurteilung der Paare auf der Grundlage des Ab
solutwerts der Phasendifferenzen der Spitzenfrequenzkompo
nenten durch und speichert die Phasendifferenzen der bei
dieser Verarbeitung berechneten Spitzenfrequenzkomponenten
und verwendet in dem Entfer
nungs/Geschwindikgeits/Azimutberechnungsschritt die gespei
cherten Daten, um die Entfernung D, die relative Geschwin
digkeit V und das Azimut θ ohne Berechnung der Phasendiffe
renzen der Spitzenfrequenzkomponenten zu berechnen. Daher
kann die Effizienz und die Geschwindigkeit der Berechnungen
verbessert werden.
Obenstehend wurde ein FMCW-Radarsystem zur Erfassung
der Entfernung, der relativen Geschwindigkeit und des Azi
muts eines Ziels offenbart. Schwebungssignale der jeweili
gen Empfängerkanäle CH1 und CH2, welche durch Mischen der
Empfangssignale mit einem Sendesignal erzeugt werden, wer
den einer Fouriertransformation unterworfen, um die Fre
quenz und die Phase von Spitzenfrequenzkomponenten sowohl
bei einem Anstiegsabschnitt, bei welchem die Frequenz der
Übertragung ansteigt, als auch bei einem Abstiegsabschnitt
zu erfassen, bei welchem die Frequenz der Übertragung sich
verringert. Auf der Grundlage der von demselben Ziel abge
leiteten Spitzenfrequenzkomponenten werden die Phasendiffe
renzen ΔΦu(i) und ΔΦd(j) zwischen den Empfängerkanälen CH1
und CH2 in den Anstiegs- und Abstiegsabschnitten bestimmt.
Die relative Beziehung zwischen dem Sendesignal und dem
Empfangssignal wird auf der Grundlage der Vorzeichen der
Phasendifferenzen beurteilt. Jeweiligen Spitzenfrequenzen
fu(i) und fd(j), welche als Absolutwerte der Frequenzdif
ferenzen zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal
erfaßt werden, werden entsprechend dem Beurteilungsergebnis
Vorzeichen zugewiesen. Danach werden die Entfernung D und
die relative Geschwindigkeit V des Ziels berechnet.
Claims (4)
1. FMCW-Radarsystem mit:
einer Sendeeinrichtung (12) zum Erzeugen eines Sende signals mit einer modulierten Frequenz, die entsprechend einem Dreieckswellenmodulationssignal variabel ist, und zum Aussenden einer Radarwelle, welche das Sendesignal trägt;
einer Mehrzahl von Empfangseinrichtungen (14, 16) zum Empfang der von einem Ziel reflektierten Radarwelle, zum Erzeugen von Empfangssignalen und zum Erzeugen von Schwe bungssignalen durch Mischen der Empfangssignale mit dem Sendesignal;
einer Analyseeinrichtung (28), welche für die Mehrzahl von Empfangseinrichtungen zur Ausführung einer Fourier transformation der Schwebungssignale vorgesehen ist;
einer Frequenzerfassungseinrichtung (26, Schritt 150), welche den in der Mehrzahl vorkommenden Empfangseinrichtun gen zugeordnet ist, zum Erfassen von Spitzenfrequenzkompo nenten, welche Spitzen eines Frequenzspektrums aufweisen, auf der Grundlage eines Analyseergebnisses der von der Ana lyseeinrichtung erlangten Schwebungssignale sowohl bei ei ner Anstiegsabschnittsmodulation, bei welcher die Frequenz des Sendesignals ansteigt, als auch bei einer Abstiegsmodu lation, bei welcher die Frequenz des Sendesignals sich ver ringert; und
einer Zielerfassungseinrichtung (26, Schritt 190) zum Berechnen wenigstens der Entfernung oder der relativen Ge schwindigkeit des Ziels unter Verwendung einer vorbestimm ten Gleichung, welche durch einen Parameter definiert ist, der äquivalent einer Summe oder einer Differenz zwischen den von der Frequenzerfassungseinrichtung erfaßten Spitzen frequenzkomponenten bei der jeweiligen Modulation ist,
gekennzeichnet durch
eine Phasenberechnungseinrichtung (26, Schritt 160), welche den in der Mehrzahl vorkommenden Empfangseinrichtun gen zugeordnet ist, zum Berechnen der Phasen der von der Frequenzerfassungseinrichtung erfaßten Spitzenfrequenzkom ponenten bei der jeweiligen Modulationen auf der Grundlage des von der Analyseeinrichtung erlangten Analyseergebnis ses;
eine Phasendifferenzberechnungseinrichtung (26, Schritte 220, 230) zum Berechnen der Phasendifferenzen der Spitzenfrequenzkomponenten zwischen den in der Mehrzahl vorkommenden Empfangseinrichtungen bei den jeweiligen Modu lationen auf der Grundlage der Phasen der von der Phasenbe rechnungseinrichtung berechneten Spitzenfrequenzkomponen ten;
eine Phasendifferenzvergleichseinrichtung (26, Schritt 240) zum Beurteilen einer relativen Beziehung zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal, welche bei den jeweili gen Modulationen bestimmt sind, durch Vergleich der Phasen differenzen der von der Phasendifferenzberechnungsein richtung berechneten Spitzenfrequenzkomponenten; und
eine Zielerfassungseinrichtung, welche die Parameter von den Spitzenfrequenzen erlangt, denen ein positives oder negatives Vorzeichen zugeordnet sind, entsprechend dem Be urteilungsergebnis der Phasendifferenzvergleichseinrich tung.
einer Sendeeinrichtung (12) zum Erzeugen eines Sende signals mit einer modulierten Frequenz, die entsprechend einem Dreieckswellenmodulationssignal variabel ist, und zum Aussenden einer Radarwelle, welche das Sendesignal trägt;
einer Mehrzahl von Empfangseinrichtungen (14, 16) zum Empfang der von einem Ziel reflektierten Radarwelle, zum Erzeugen von Empfangssignalen und zum Erzeugen von Schwe bungssignalen durch Mischen der Empfangssignale mit dem Sendesignal;
einer Analyseeinrichtung (28), welche für die Mehrzahl von Empfangseinrichtungen zur Ausführung einer Fourier transformation der Schwebungssignale vorgesehen ist;
einer Frequenzerfassungseinrichtung (26, Schritt 150), welche den in der Mehrzahl vorkommenden Empfangseinrichtun gen zugeordnet ist, zum Erfassen von Spitzenfrequenzkompo nenten, welche Spitzen eines Frequenzspektrums aufweisen, auf der Grundlage eines Analyseergebnisses der von der Ana lyseeinrichtung erlangten Schwebungssignale sowohl bei ei ner Anstiegsabschnittsmodulation, bei welcher die Frequenz des Sendesignals ansteigt, als auch bei einer Abstiegsmodu lation, bei welcher die Frequenz des Sendesignals sich ver ringert; und
einer Zielerfassungseinrichtung (26, Schritt 190) zum Berechnen wenigstens der Entfernung oder der relativen Ge schwindigkeit des Ziels unter Verwendung einer vorbestimm ten Gleichung, welche durch einen Parameter definiert ist, der äquivalent einer Summe oder einer Differenz zwischen den von der Frequenzerfassungseinrichtung erfaßten Spitzen frequenzkomponenten bei der jeweiligen Modulation ist,
gekennzeichnet durch
eine Phasenberechnungseinrichtung (26, Schritt 160), welche den in der Mehrzahl vorkommenden Empfangseinrichtun gen zugeordnet ist, zum Berechnen der Phasen der von der Frequenzerfassungseinrichtung erfaßten Spitzenfrequenzkom ponenten bei der jeweiligen Modulationen auf der Grundlage des von der Analyseeinrichtung erlangten Analyseergebnis ses;
eine Phasendifferenzberechnungseinrichtung (26, Schritte 220, 230) zum Berechnen der Phasendifferenzen der Spitzenfrequenzkomponenten zwischen den in der Mehrzahl vorkommenden Empfangseinrichtungen bei den jeweiligen Modu lationen auf der Grundlage der Phasen der von der Phasenbe rechnungseinrichtung berechneten Spitzenfrequenzkomponen ten;
eine Phasendifferenzvergleichseinrichtung (26, Schritt 240) zum Beurteilen einer relativen Beziehung zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal, welche bei den jeweili gen Modulationen bestimmt sind, durch Vergleich der Phasen differenzen der von der Phasendifferenzberechnungsein richtung berechneten Spitzenfrequenzkomponenten; und
eine Zielerfassungseinrichtung, welche die Parameter von den Spitzenfrequenzen erlangt, denen ein positives oder negatives Vorzeichen zugeordnet sind, entsprechend dem Be urteilungsergebnis der Phasendifferenzvergleichseinrich tung.
2. FMCW-Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Zielerfassungseinrichtung folgende Komponenten
aufweist:
eine Parameterberechnungseinrichtung (26, Schritte 250, 260) zum Berechnen der Parameter durch Zuweisen von positi ven und negativen Vorzeichen den Spitzenfrequenzen bei den jeweiligen Modulationen, wenn die Phasendifferenzen der Spitzenfrequenzkomponenten bei den jeweiligen Modulationen als im wesentlichen gleich beurteilt werden, während die Parameter durch Zuweisen von positiven Vorzeichen den Spit zenfrequenzen bei den jeweiligen Modulationen berechnet werden, wenn die Phasendifferenzen der Spitzenfrequenzkom ponenten bei den jeweiligen Modulationen als zueinander un terschiedlich beurteilt werden;
eine Entfernungsberechnungseinrichtung (26, Schritte 250, 260) zum Berechnen der Entfernung zu dem Ziel auf der Grundlage der Summe der von der Parameterberechnungsein richtung berechneten Spitzenfrequenzen;
einer Geschwindigkeitsberechnungseinrichtung (26, Schritte 250, 260) zum Berechnen der relativen Geschwindig keit des Ziels auf der Grundlage der Differenz zwischen den von der Parameterberechnungseinrichtung berechneten Spit zenfrequenzen; und
eine Vorzeichenumkehrungseinrichtung (26, Schritte 270, 280) zum Umkehren der Vorzeichen des Berechnungsergebnisses der Entfernungsberechnungseinrichtung und der Geschwindig keitsberechnungseinrichtung, wenn das Berechnungsergebnis der Entfernungsberechnungseinrichtung negativ ist.
eine Parameterberechnungseinrichtung (26, Schritte 250, 260) zum Berechnen der Parameter durch Zuweisen von positi ven und negativen Vorzeichen den Spitzenfrequenzen bei den jeweiligen Modulationen, wenn die Phasendifferenzen der Spitzenfrequenzkomponenten bei den jeweiligen Modulationen als im wesentlichen gleich beurteilt werden, während die Parameter durch Zuweisen von positiven Vorzeichen den Spit zenfrequenzen bei den jeweiligen Modulationen berechnet werden, wenn die Phasendifferenzen der Spitzenfrequenzkom ponenten bei den jeweiligen Modulationen als zueinander un terschiedlich beurteilt werden;
eine Entfernungsberechnungseinrichtung (26, Schritte 250, 260) zum Berechnen der Entfernung zu dem Ziel auf der Grundlage der Summe der von der Parameterberechnungsein richtung berechneten Spitzenfrequenzen;
einer Geschwindigkeitsberechnungseinrichtung (26, Schritte 250, 260) zum Berechnen der relativen Geschwindig keit des Ziels auf der Grundlage der Differenz zwischen den von der Parameterberechnungseinrichtung berechneten Spit zenfrequenzen; und
eine Vorzeichenumkehrungseinrichtung (26, Schritte 270, 280) zum Umkehren der Vorzeichen des Berechnungsergebnisses der Entfernungsberechnungseinrichtung und der Geschwindig keitsberechnungseinrichtung, wenn das Berechnungsergebnis der Entfernungsberechnungseinrichtung negativ ist.
3. FMCW-Radarsystem nach Anspruch 1 oder 2, des weiteren
gekennzeichnet durch
eine Spitzenpaarbestimmungseinrichtung (26, Schritt 210) zum Bestimmen einer Spitzenfrequenzkomponente während der Anstiegsabschnittsmodulation und einer Spitzenfrequenz komponente während der Abstiegsabschnittsmodulation als Paar von Spitzenfrequenzkomponenten, die aus derselben Ra darwelle, welche von demselben Ziel reflektiert worden ist, abgeleitet worden sind, aus einer Mehrzahl von Spitzenfre quenzkomponenten, welche durch die Frequenzerfassungsein richtung bei den jeweiligen Modulationen erfaßt worden sind, wenn die Empfangseinrichtung gleichzeitig Radarwellen empfängt, welche von unterschiedlichen Zielen reflektiert worden sind, wobei
die Phasendifferenzberechnungseinrichtung (26, Schritte 220, 230) die Phasendifferenzen der Spitzenfrequenzkompo nenten derselben Frequenz zwischen den in der Mehrzahl vor kommenden Empfangseinrichtungen bei jeder Modulation be rechnet,
die Phasendifferenzberechnungseinrichtung (26, Schritt 240) die Phasendifferenz jedes Paars der von der Spitzen paarbestimmungseinrichtung bestimmten Spitzenfrequenzkompo nenten vergleicht, und
die Zielerfassungseinrichtung (26, Schritt 190) die Entfernung und die relative Geschwindigkeit jedes Ziels auf der Grundlage von jedem Paar der Spitzenfrequenzkomponenten erlangt, welche von der Spitzenpaarbestimmungseinrichtung bestimmt worden sind.
eine Spitzenpaarbestimmungseinrichtung (26, Schritt 210) zum Bestimmen einer Spitzenfrequenzkomponente während der Anstiegsabschnittsmodulation und einer Spitzenfrequenz komponente während der Abstiegsabschnittsmodulation als Paar von Spitzenfrequenzkomponenten, die aus derselben Ra darwelle, welche von demselben Ziel reflektiert worden ist, abgeleitet worden sind, aus einer Mehrzahl von Spitzenfre quenzkomponenten, welche durch die Frequenzerfassungsein richtung bei den jeweiligen Modulationen erfaßt worden sind, wenn die Empfangseinrichtung gleichzeitig Radarwellen empfängt, welche von unterschiedlichen Zielen reflektiert worden sind, wobei
die Phasendifferenzberechnungseinrichtung (26, Schritte 220, 230) die Phasendifferenzen der Spitzenfrequenzkompo nenten derselben Frequenz zwischen den in der Mehrzahl vor kommenden Empfangseinrichtungen bei jeder Modulation be rechnet,
die Phasendifferenzberechnungseinrichtung (26, Schritt 240) die Phasendifferenz jedes Paars der von der Spitzen paarbestimmungseinrichtung bestimmten Spitzenfrequenzkompo nenten vergleicht, und
die Zielerfassungseinrichtung (26, Schritt 190) die Entfernung und die relative Geschwindigkeit jedes Ziels auf der Grundlage von jedem Paar der Spitzenfrequenzkomponenten erlangt, welche von der Spitzenpaarbestimmungseinrichtung bestimmt worden sind.
4. FMCW-Radarsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Spitzenpaarbestimmungseinrichtung die Absolut
werte der von der Phasendifferenzberechnungseinrichtung be
rechneten Phasendifferenzen bei der Anstiegsabschnittsmodu
lation und der Abstiegsabschnittsmodulation vergleicht und
die Spitzenfrequenzkomponenten mit demselben Absolutwert
der Phasendifferenzen als das Paar der Spitzenfrequenzkom
ponenten bestimmt.
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