DE19716002A1 - Kraftfahrzeug-Radaranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Radaranordnung.

Bei Kraftfahrzeug-Radaranordnungen ist neben der Entfer­ nungsinformation zu rückstreuenden Objekten für eine um­ fassendere Bewertung der Verkehrssituation auch eine Win­ kelauflösung der Zielinformation von Vorteil. Eine solche Winkelauflösung ist beispielsweise mittels einer für soge­ nannte bildgebende Radaranordnungen typischen Kombination einer dielektrischen Linse mit einer Mehrzahl von Anten­ nenelementen in der Fokusfläche der Linse erreichbar. Die mit einer solchen Anordnung bei vertretbarem Aufwand er­ reichbare Winkelauflösung ist aber nicht immer zufrieden­ stellend.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, eine Kraftfahrzeug-Radaranordnung anzugeben, die bei geringem Aufwand eine gute Winkelauflösung bietet.

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

Die Erfindung erreicht durch die Kombination zweier Anten­ nenanordnungen mit unterschiedlichem Winkelauflösungsver­ mögen bei geringem Aufwand eine hohe Auflösung über den gesamten überwachungsbereich. Dabei wird vorteilhaft die Erkenntnis ausgenutzt, daß für die Bewertung der Verkehrs­ situation primär die horizontale Richtungsunterscheidung von Bedeutung ist. Eine bevorzugte Ausführungsform mit ei­ ner linearen Elementzeile im oberen Bereich der Wind­ schutzscheibe und einer konzentrierten Antennenanordnung in der Frontpartie verbindet das Erfindungsprinzip auf be­ sonders vorteilhafte Weise mit der Fahrzeuggeometrie.

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

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Verkehrssituation,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Situation nach Fig. 1,

Fig. 3 verschiedene Winkelauflösungen zu unterschiedli­ chen Antennenanordnungen.

Ein erstes Fahrzeug K1 sei mit einer erfindungsgemäßen Ra­ daranordnung mit zwei Antennenanordnungen A1, A2 ausgerü­ stet. Als Zielobjekt sei ein vorausfahrendes zweites Fahr­ zeug K2 angenommen.

Im Beispielsfall sei die Antennenanordnung A2 als Sendean­ tenne und die Antennenanordnung A1 als Empfangsantenne be­ trieben. Gegenüber der gleichfalls möglichen umgekehrten Funktionsverteilung hat dies den Vorteil, daß die maximale Sendeleistungsdichte geringer ist.

Die Montage einer Antennenanordnung in gegen die Frontpar­ tie zurückgesetzter Position hat den Vorteil, daß der mi­ nimal meßbare Zielabstand reduziert wird und im Idealfall unmittelbar beim Abstand Null beginnt.

Die Antennenanordnung A1 ist in der Frontpartie des Fahr­ zeugs untergebracht und vorteilhafterweise als ein Array von Strahlerelementen E1 in der Fokusebene eines strah­ lungsbündelnden Elements, insbesondere einer dielektri­ schen Linse L, ausgeführt. Diese Antennenanordnung weise eine erste grobe horizontale Winkelauflösung in Form von je einem der Strahlerelemente E1 zugehörigen Richtungsseg­ menten WG mit einem Öffnungswinkel von beispielsweise 3 Grad auf.

Die Antennenanordnung A2 besteht aus mehreren Antennenele­ menten E2, die als eine im wesentlichen lineare Zeile am oberen Rand der Windschutzscheibe angeordnet sind. Die An­ tennenelemente E2 sind vorzugsweise als flache Elemente, beispielsweise als metallische Flächen- oder Folienstruk­ tur auf einem dielektrischen Substrat ohne strahlungsbün­ delnde Elemente aufgeführt. Die Antennenelemente E2 können in Zeilenrichtung oder senkrecht dazu aus mehreren Strah­ lerelementen zur Erzielung einer stärkeren Richtwirkung bestehen. Es seien gleiche Abstände t zwischen benachbar­ ten Antennenelementen E2 angenommen.

Die Signallaufwege P1 bis P4 von den verschiedenen Anten­ nenelementen E2 zum selben Reflexionspunkt R am Zielobjekt sind unterschiedlich lang, so daß sich je nach sendendem Antennenelement E2 unterschiedliche Signallaufzeiten erge­ ben, die vorzugsweise durch an sich bekannte kohärente Si­ gnalverarbeitung als Phasenlagen ausgewertet werden. Durch die unterschiedlichen Phasenlagen zu den einzelnen Anten­ nenelementen läßt sich ein von der horizontalen Richtung des reflektierenden Objekts abhängiger Phasenverlauf über die Antennenzeile bestimmen.

Die Antennenelemente E2 sind vorzugsweise im Zeitmultiplex mit signalverarbeitenden Einrichtungen, z. B. Sende- oder Empfangsverstärkern verbindbar, so daß sich der Phasenver­ lauf entlang der Elementzeile als zeitlicher Phasenverlauf darstellt.

Aus dem Phasenverlauf sei mit einer Genauigkeit eines Win­ kelinkrements dW eine horizontale Richtung bestimmbar. Diese Richtungsbestimmung kann über den gesamten Überwa­ chten horizontalen Winkelbereich durchaus mehrdeutig sein, ist aber über ein Richtungssegment WG eindeutig. Durch Kombination der groben Richtungsbestimmung durch Festle­ gung eines solchen Winkelsegments mit der feineren, aber evtl. mehrdeutigen Richtungsbestimmung über die Antennenanordnung A2 kann auf einfache Weise eine präzise Richtungsbestimmung erfolgen. Die Auflösungsgenauigkeit dW der Antennenanordnung A2 ist im Regelfall besser für größere Antennenaperturen, i.e. für das Produkt aus Elementabstand t und Anzahl von Antennenelementen E2 entlang der Zeile und kann u. a. über diese Parameter beeinflußt werden. Vorzugsweise ist die Apertur (Länge der Elementzeile) größer als 0,5 m und enthält mindestens 4 Antennenelemente. Die Betriebsfrequenz der Radaranordnung ist vorzugsweise mindestens 76 GHZ.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in verschiedener Weise ausführbar. Insbesondere kann die An­ tennenanordnung A1 ein horizontal und vertikal in Richtungssegmente aufgeteiltes Diagramm besitzen oder auch gänzlich ohne Richtungssegment Auflösung innerhalb des Überwachungsraums sein. Im letzteren Fall ist die Antennenanordnung A2 auf eindeutige Richtungsauflösung auszulegen.

Durch Vergleich der Phasenwerte aus getrennten Zeitmulti­ plexdurchgängen und/oder durch gegenläufige Reihenfolge der Ansteuerung der Antennenelemente in getrennten Durch­ gängen kann u. U. eine Dopplerauswertung und/oder Kompensa­ tion durchgeführt werden.

Claims (10)

1. Kraftfahrzeug-Radaranordnung mit einer Empfangs-Anten­ nenanordnung und einer Sende-Antennenanordnung, wobei eine der Antennenanordnungen innerhalb des Überwachungsbereichs eine erste gröbere horizontale Winkelauflösung zeigt, und die andere Antennenanordnung horizontal quer zur Fahrtrichtung voneinander beabstandet mehrere Antennenele­ mente umfaßt und eine zweite feinere horizontale Win­ kelauflösung zeigt, und wobei Auswerteeinrichtungen durch Verknüpfung der Richtungsinformationen beider Antennenan­ ordnungen eine eindeutige horizontale Richtungsbestimmung innerhalb des Überwachungsbereichs mit hoher Winkelauflö­ sung vornehmen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Antennenelemente im Zeitmultiplex betrieben sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Empfangseinrichtungen die Empfangssignale kohärent demodu­ lieren und aus dem Phasenverlauf über dem Zeitmultiplex- Betrieb eine Richtungsbestimmung mit feinerer Winkelauflö­ sung ableiten.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feinere Richtungsauflösung über den gesamten Überwachungsbereich mehrdeutig, innerhalb ei­ nes Winkelauflösungsinkrements der gröberen Winkelauflö­ sung aber eindeutig ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antennenanordnungen in ver­ tikaler Richtung und in Fahrtrichtung gegeneinander ver­ setzt angeordnet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung im oberen Bereich der Windschutz­ scheibe und die eine Antennenanordnung in der Frontpartie des Fahrzeugs angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Antennenanordnung als li­ neare horizontale Zeile von Antennenelementen ausgeführt ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennendiagramme der einzelnen Antennenelemente der anderen Antennenanordnung im wesent­ lichen denselben Raumwinkelbereich wie das Diagramm der einen Antennenanordnung umfassen.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Antennenanordnung ein strah­ lungsbündelndes Element enthält.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Antennenanordnung mehrere Antennenelemente in der Fokusfläche des strahlungsbündelnden Elements enthält.