DE19715997A1

DE19715997A1 - Radaranordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19715997A1
Application number: DE19715997A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr Wanielik; Josef Dr Wenger; Robert Schneider
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1997-04-17
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 1998-10-22
Also published as: WO1998048476A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaranordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zur Gewinnung einer räumlichen Bildin formation des Überwachungsbereichs.

Diese sogenannten bildgebenden Radaranordnungen weisen üb licherweise ein Fokuselement, insbesondere eine dielektri sche Linse, und in dessen Fokusfläche eine Vielzahl von Antennenelementen auf. Über das Fokuselement ist jedem An tennenelement ein eng gebündelter Raumwinkelausschnitt zu geordnet, so daß aus der Gesamtheit der Radarsignale aller Antennenelemente eine flächige Bilddarstellung möglich ist, die durch die Signallaufzeitinformation zu einer räumlichen Bildinformation ergänzt ist.

Für den Einsatz in Kraftfahrzeugen werden an solche Radaranordnungen ergänzend die Anforderungen nach geringem Platzbedarf und niedrigen Herstellungskosten gestellt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radaranordnung anzugeben, die diesen Anforderungen gerecht wird.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Un teransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung ermöglicht eine hohe Bildpunktdichte in der aus den Radarsignalen erzeugbaren Bilddarstellung mit nur geringem Aufwand bei den Hochfrequenzkomponenten. Die Er findung macht sich den Umstand zunutze, daß die für ein Kfz-Radar erforderliche Bilderneuerungszeit auch mit der erfindungsgemäßen Zeitmultiplex-Ansteuerung der Bildpunkte erreichbar ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein rotierendes Trägermodul

Fig. 2 eine Seitenansicht auf eine Radaranordnung

Das in Fig. 1 skizzierte Trägermodul T ist um eine Achse M drehbar und rotiert im Überwachungsbetrieb mit gleichför miger Drehgeschwindigkeit um diese Achse. Auf dem Träger modul T sind Hochfrequenzschaltungseinrichtungen S und An tennenelemente A fest angeordnet und über Verbindungslei tungen N miteinander verbunden. Über Anschlußleitungen V sind die Schaltungseinrichtungen mit einer als Koaxiallei tung K um die Drehachse N ausgeführten Versorgungs- und Signalleitung verbunden.

Bei Ansteuerung der Antennenelemente A durch die Schal tungseinrichtungen S in verschiedenen Drehwinkelpositionen des Trägermoduls T ergibt sich eine hohe Bildpunktzahl in der von den Antennenelementen überstrichenen Fläche. Für die Anordnung der Antennenelemente auf dem Trägermodul und deren zeitliche Ansteuerung sind eine Vielzahl von Mög lichkeiten gegeben, beispielsweise

a) gleichmäßige radiale Staffelung der Antennenelemente wie skizziert und gleich häufige Ansteuerung in konstanten Drehwinkelschritten zu einer radial nach außen abnehmenden Bildpunktdichte in der Fläche
b) bei der Anordnung nach a) kann die Bildpunktdichte homogenisiert werden, indem die Winkelschritte aufeinanderfolgender Ansteuerungen für radial weiter außen liegende Antennenelemente verringert werden
c) die Bildpunktdichte kann gegenüber a) homo genisiert werden, indem die Antennenelemente mit zunehmendem Abstand von der Drehachse in geringerem radialem Abstand angeordnet oder für größere Radien mehrere Elemente mit gleichem Achsenabstand vorgesehen sind.

Die beispielhaft genannten Möglichkeiten können in sich weiter variiert sowie untereinander oder mit anderen Aus führungsformen kombiniert werden. Wesentlich ist die wäh rend einer Umdrehung mehrfache Ansteuerung von Antennen elementen zur Erhöhung der Bildpunktzahl der Bilddarstel lung des Überwachungsbereichs, wobei die Bilddarstellung nicht notwendigerweise eine flächige Anzeige einschließt, sondern die Repräsentation der Radarsignale in Form von als Bildpunkte einer Bildfläche beschreibbaren Information bedeuten soll.

Die Verbindungsleitungen zwischen den Schaltungseinrich tungen S und den Antennenelementen A können einzelne par allele Direktverbindungen sein, können aber auch ein Netz werk, z. B. in Baumstruktur, mit schaltbaren Leitungsab schnitten sein. Die mehreren Antennenelemente können gleichzeitig oder im Zeitmultiplex durch die Schaltungs einrichtungen angesteuert werden. Die Antennenelemente können weitgehend beliebig in der Fläche des Trägermoduls verteilt sein und als Sende- und/oder Empfangselemente mit beliebiger Polarisation ausgeführt sein. Als eine von der Drehbewegung weitgehend unabhängige Basis bietet sich die zirkulare Polarisation an.

Die Schaltungseinrichtungen S können beispielsweise Steuereinrichtungen zur zeitrichtigen Ansteuerung der ein zelnen Antennenelemente, Hochfrequenzverstärker für Sende- und/oder Empfangssignale, Oszillatoren, Frequenzumsetzer, Modulatoren, Demodulatoren, A/D-Wandler, D/A-Wandler etc. enthalten. In einer Ausführungsform mit hoher Funktionsin tegration in den Schaltungseinrichtungen S erzeugen diese über Oszillatoren die Sendefrequenz und Überlagerungsfre quenz selbst, verstärken Sende- und Empfangssignale ein schließlich einer eventuellen Modulation/Demodulation, steuern die Antennenelemente und benutzen die Koaxialver bindung K lediglich als Versorgungsleitung und zur Über tragung niederfrequenter analoger oder digitaler Datensi gnale. Die Winkelsynchronisation kann- beispielsweise über einen feststehenden Referenzsignalgeber R und einen mit diesem z. B. optisch oder induktiv korrespondierenden mit rotierenden Sensor R' erfolgen.

Die Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsge mäßen Radaranordnung mit einer nichtebenen Ausführung der von den Antennenelementen bei rotierendem Trägermodul durchlaufenen Fläche. Das Trägermodul ist dabei z. B. aus einer zur Drehachse N senkrechten Ebene mit den äußeren Rändern zu einem in Hauptstrahlrichtung B vor dem Träger modul angeordneten Fokuselement hin gewölbt. Durch die Wölbung, die bei der skizzierten Ausführung kegelförmig verläuft, aber auch parabolisch, sphärisch, etc. sein kann, kann eine Annäherung der Elementfläche an eine ggf. nicht ebene Fokusfläche des z. B. als dielektrische Linse ausgeführten Fokuselements erreicht werden. Zudem wird eine Verbesserung durch Zentrierung der Antennendiagramme der Antennenelemente auf die Strahlrichtung erreicht. Das Fokussierungselement ist rotationssymmetrisch und somit einfach und kostengünstig herstellbar. Durch die Ausfüh rung des Fokussierungselements als plankonvexe Linse und Zuwendung der konvexen Fläche zu den Antennenelementen er gibt sich vorteilhafterweise eine ebene Vorderfläche beim Einbau der Anordnung in ein Fahrzeug.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens auch in anderen Formen ausführbar. Insbesondere ist auch eine gezielt inhomogene Verteilung der Bildpunkte in der Bild fläche denkbar. Die rotierende Anordnung der Antennenele mente kann auf Sende- oder Empfangsbetrieb beschränkt und mit einer weiteren Antennenanordnung, die dann Empfangs- bzw. Sendefunktion mit nicht weiter aufgelöster Raumwin keltrennung im gesamten von den rotierenden Elementen in Vebindung mit dem Fokuselement abgedeckten Überwachungsbe reich übernimmt, kombiniert sein. Die hierfür zu bevorzu gende Polarisationsbasis ist wiederum zirkular.

Claims

1. Radaranordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit Hochfrequenz-Schaltungseinrichtungen zur Verarbeitung und Umsetzung hochfrequenter Signale und mit einer Antennenan ordnung, die ein strahlungsbündelndes Fokussierungselement und in dessen Fokusfläche eine Elementanordnung mit mehre ren Antennenelementen zur Gewinnung einer räumlichen Bildinformation des überwachten Raumbereichs umfaßt, da durch gekennzeichnet, daß die Elementanordnung um eine Rotationsachse drehbar ist, daß das Fokuselement rotationssymmetrisch bezüglich der genannten Rotations achse ausgebildet ist, und daß Mittel zur mehrfachen An steuerung von Antennenelementen während einer Umdrehung der Elementanordnung bei unterschiedlichen Positionen der Antennenelemente in der Fokusfläche vorgesehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenz-Schaltungseinrichtungen ganz oder teil weise mit der Elementanordnung mitrotierend auf einem Trä germodul verbunden sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Fokussierungselement eine dielektri sche Linse ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierenden Antennenelemente sich entlang einer nicht ebenen Fläche bewegen, die der Fokus fläche des Fokussierungselements angenähert geformt ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn zeichnet durch eine Koaxialleitung als Versorgungsleitung und/oder Signalleitung.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Antennenelemente über ein Leitungsnetzwerk mit den Hochfrequenz-Schaltungseinrich tungen verbindbar sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Antennenelemente im Zeit multiplex mit gemeinsamen Hochfrequenz-Schaltungseinrich tungen verbindbar sind.