DE2158793A1

DE2158793A1 - Verfahren zum messen und anzeigen des abstandes und/oder der abstandsaenderung zwischen einem kraftfahrzeug und einem hindernis sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2158793A1
Application number: DE2158793A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Mehltretter
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1971-11-26
Publication date: 1973-05-30
Also published as: GB1404634A; US3824592A; FR2160885B1; FR2160885A1; JPS4861092A; IT971051B; DE2158793B2

Description

21S8793

Messerschmitt-Bölkow-Blohm ■ Ottobrunn, 2b.11.1971 Gesellschaft mit 732$

beschränkter Haftung B5H Cz/go

München

Verfahren zum Messen und Anzeigen des Abstandes und/oder der Abstandsänderung zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Hindernis sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen und Anzeigen des Abstandes und/oder der Abstandsänderung zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Hindernis, bei dem ein moduliertes Abfragesignal vom Kraftfahrzeug aus abgestrahlt, nachReflexion an dem Hindernis wieder empfangen und mit einem Referenzsignal zur Bestimmung und Anzeige des Abstandes und/ oder der Abstandsänderung verglichen wird, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

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Der Einsatz derartiger Einrichtungen in Kraftfahrzeugen ist bevorzugt auf Strecken mit nur geringen Krümmungen, beispielsweise auf Autobahnen geplant. Der Lenker des Kraftfahrzeugs soll hauptsächlich bei schlechter Sicht, wie z.B. bei Nebel oder Schneetreiben oder in der Dunkelheit vor einem zu geringen Abstand zu einem Hindernis, z.B. zu einem vorausfahrenden oder liegengebliebenen Kraftfahrzeug gewarnt und zu einer rechtzeitigen Änderung seiner Fahrweise veranlaßt werden, um einen Auffahrunfall zu vermeiden. In derartigen Einrichtungen muß demnach ein Sender für elektromagnetische Wellen, im allgemeinen ein Radarsender vorgesehen sein, mit dem P zumindest der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Hindernis gemessen werden kann.

So ist es beispielsweise aus der DOS 1 555 781 bekannt, daß der Sender in bestimmten gleichen Zeitintervallen einen kurzen Abfrageimpuls über eine Richtantenne aussendet, der nach Reflexion an dem angestrahlten Hindernis von derselben Antenne empfangen wird. Aus der Zeitdifferenz zwischen dem ausgesendeten und reflektierten Abfrageimpuls wird danach in einer Auswerteschaltung der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Hindernis, bzw. durch nachfolgende Differentiation auch die Abstandsänderung bestimmt.

Die Abstandsänderung kann aber auch aus der Dopplerfrequenzverschiebung der reflektierten Abfrageimpulse ermittelt werden; dies setzt jedoch schon ein kompliziertes Auswerteverfahren voraus, das für den hier betrachteten iall, also der Verwendung in Kraftfahrzeugen zu aufwendig ist.

Bekannte, mit konstanter Sendefrequenz arbeitende Dopplerradargeräte, vgl. die DOS 1 917 6o6, sind zwar relativ billig, ermitteln aber lediglich die Abstandsänderung und verzichten

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auf die Messung des Abstandes. Darüberhinaus müssen bei diesem und ähnlichen Dopplerradargeräten, beispielsweise bei frequenzmodulierten Radargeräten, Sender und Empfänger sehr gut voneinander entkoppelt sein, so daß in der Regel zwei getrennte Antennen notwendig sind. Zudem ist bei diesen Verfahren die Auswertung problematisch, besonders wenn die Abfragesignale von einer größeren Anzahl von Hindernissen, beispielsweise vorausfahrenden und entgegenkommenden Kraftfahrzeugen reflektiert werden oder wenn beispielsweise auf der Gegenfahrbahn ebenfalls eine größere Anzahl von Abfragesignale aussendenden Kraftfahrzeugen vorhanden ist.

Bei all den bekannten Einrichtungen zur Messung des Abstandes muß auch auf Strecken mit nur geringen Krümmungen und bei einer angestrebten Reichweite bzw. einem Meßbereich bis zu etwa 100 bis I50 rn immer noch mit erheblichen Störungen gerechnet werden, die hauptsächlich von entgegenkommenden Kraftfahrzeugen ausgehen. Dies ist u.a.. daraus zu erklären, daß für ein ausgesendetes und wiederum empfangenes Abfragesignal die Empfindlichkeit des Empfängers mit der vierten Potenz des Abstandes zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Hindernis, also z.B. einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug abnimmt, also ein hohes Verhältnis von Sendeleistung zu Empfangsleistung bedingt. Bei Störsignalen, die von aktiven Störern, also beispielsweise entgegenkommenden Kraftfahrzeugen stammen, nimmt jedoch die Empfindlichkeit des Empfängers lediglich mit dem Quadrat der Entfernung ab, so da.3 diese Störungen bereits aus wesentlich größeren Entfernungen als der eigentlichen Reichweite oder dem Meßbereich der Einrichtung zum Messen des Abstandes wirksam werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Messen und Anzeigen des Abstandes und/oder der Abstandsänderung zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Hindernis und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens derart zu verbessern, daß mögliche Störungen durch «ndere Kraftfahrzeuge oder sonstige Störer unterdrückt-, werden. ^

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BAD ORiGfNAL

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, da/3 das modulierte Abfragesignal stochastisch gesteuert ausgesendet wird, und daß die empfangenen Signale erst nach mehrmaligem Vergleich (Korrelation) mit dem Referenzsignal zur Anzeige des Abstandes und/oder der Abstandsänderung verwendet werden.

Die Erfindung nutzt demnach eine Erkenntnis aus, die bereits von dem TACAN-Entferrangsmeßsystem in ähnlicher Form bekannt ist, nämlich daß sich von Abfrage zu Abfrage die Entfernung des Fahrzeugs zum Hindernis nur relativ gering ändert, wenn nur die Ab frage frequenz hoch genug ist. Durch Zuordnung der ausgestrahlten Abfragesignale zu den empfangenen Signalen, in denen auch Störsignale enthalten sein können, beispielsweise in einem Korrelator, können die vom Hindernis reflektierten Äbfragesignale eindeutig von anderen Störsignalen unterschieden werden, wenn zwischen reflektierten Abfragesignalen und den Störsignalen kein Synchronismus besteht. Das wird durch die stochastisch^ Steuerung der Abfragesignale erreicht. Dadurch erhalten die empfangenen Störsignale zu den reflektierten Äbfragesignalen ständig eine andere Zuordnung, die nach der Korrelation mehrerer empfangener Signale mit den ausgesendeten Äbfragesignalen bzw. abgeleiteten Referenzsignalen nicht mehr berücksichtigt wird.

Unter der Voraussetzung, daß von jedem Kraftfahrzeug aus der Abstand zu Hindernissen nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gemessen wird und die Reichweite für Störungen durch entgegenkommende Kraftfahrzeuge mit einem Kilometer angenommen wird, ist bei einer dichten Kolonne und einem Fahrzeugabstand von etwa 10 Metern mit etwa 100 störenden Kraftfahrzeugen pro Fahrspur, d.h. mit etwa 200 Störern im ungünstigsten Falle zu rechnen. In der Praxis dürfte diese Zahl wesentlich geringer sein, da sieh etliche Kraftfahrzeuge gegenseitig verdecken. Aufgrund der Erfahrungen mit dem bekannten TACAN-

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Entfernungsmeßsystem können auch derart viele Störer durchaus ohne Schwierigkeiten voneinander getrennt und ausgewertet werden.

Eine technische Realisierung des mit der Erfindung angegebenen Verfahrens zum Messen und Anzeigen des Abstandes und/ oder der Abstandsänderung zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Hindernis ist durch eine Schaltung mit folgenden Elementen zu erreichen: einem Sender, der von einem Punktionsgenerator gesteuert ein moduliertes Abfragesignal aussendet, weiterhin mit einem Empfänger für das vom Hindernis reflektierte Abfragesignal sowie mit einer Auswerteschaltung zum Vergleich des empfangenen Abfragesignals mit einem Referenzsignal und einem von der Auswerteschaltung beeinflußten, den aus dem Vergleich ermittelten Abstand und/oder die Abstandsänderung anzeigenden Anzeigegerät. Ferner ist ein Generator vorgesehen, der die Frequenz und/oder Amplitude des Funktionsgenerators in bestimmten Grenzen stochastisch steuert, sowie in der Auswerteschaltung mehrere aufeinanderfolgenden Abstandsbereichen entsprechende Entfernungstore, an deren einen Eingang jeweils das Referenzsignal und an deren weiteren Eingang jeweils die empfangenen Signale aufgeschaltet sind, wobei den Entfernungstoren je ein Korrelator zugeordnet ist, der erst nach mehrmaligem Durchschalten der Entfernungstore ein Signal an das mit dem entsprechenden Entfernungstor verbundene Anzeigegerät abgibt.

Das angegebene Verfahren und die Einrichtung können grundsätzlich in Verbindung mit allen möglichen Radarsystemen angewendet werden, so z.B. auch mit einem frequenzmodulierten Radarsystem, bei dem die Frequenzmodulation stochastisch z.B. mit Rauschen od.dgl. erfolgt und der Empfänger ebenso nachgeführt wird.

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Eine baulich besonders einfache Ausführungsform ist jedoch mit einem Pulsradarverfahren zu erreichen. Hierbei ist der Funktionsgenerator als Impulsgenerator ausgebildet, der mit einer stochastisch in bestimmten Grenzen variierenden Impulsfolgefrequenz den Sendeoszillator pulsmoduliert und mit jedem Impuls einen mit konstanter Frequenz getakteten Zähler startet, der seinerseits nacheinander Taktimpulse an die einen Eingänge von aufeinanderfolgenden AbStandsbereichen entsprechenden UND-Gattern abgibt, deren zweiten Eingängen die empfangenen Signale aufgeschaltet sind; den Ausgängen der UND-Gatter ist jeweils ein Integrierglied mit einer Zeitkon- | stante zugeordnet, die einer Zeitspanne zwischen mehreren ausgestrahlten AbfrageSignalen entspricht.

Durch die.Bemessung der Zeitkonstante des Integriergliedes muß ein und dasselbe hier als UND-Gatter ausgebildete Entfernungstor erst mehrere Male, beispielsweise fünfmal angesteuert werden, ehe ein Signal an das Anzeigegerät weitergegeben wird. Wird beispielsweise bei einem PuIsradarverfahren alle Tausendstel Sekunde ein Abfrageimpuls ausgesandt, so wird sich während einer fünfmaligen Aussendung des Abfragesignals der Abstand zwischen zwei sich mit einer Relativgeschwindigkeit von 100km/haufeinander zubewegenden Kraftfahrzeugen nur um 15 cm ändern, d.h. im gleichen Abstandsbe-" reich liegen, der je nach Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bis zu etwa 10 Metern gewählt wird.

Die Zeitkonstante des Integriergliedes verhindert auch, daß kurzfristige Störungen am Anzeigegerät berücksichtigt werden. Aber auch die von"entgegenkommenden Kraftfahrzeugen ausgesendeten Abfragesignale werden durch die stochastische Aussendung des gepulsten Abfragesignals und die damit gekoppelte Auswertung jeweils in ein anderes Entfernungstor eingegeben, so daß das Anzeigegerät nicht reagiert.

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Eine weitere ebenfalls schaltungstechnisch einfache Ausführungsform eines Abstandswarngerätes kann mit einem Radarsystem mit Frequenzmodulation erreicht werden.

Gemäß der Erfindung ist dabei die von dem Sendeoszillator abgegebene'Frequenz von dem Funktionsgenerator gesteuert .in einer stetig an-i/und/oder abfallenden Funktion, z.B. einer Dreieck- oder Trapezfunktion, mit einer gegenüber der bei den möglichen Relativgeschwindigkeiten zwischen Kraftfahrzeug land Hindernis auftretenden Dopplerfrequenzverschiebung hohen Frequenzänderung moduliert. Die Abbruch-bzw. Umkehrpunkte der Modulationsfunktion sind von dem stochastischen Generator gesteuert. Ferner ist ein Mischer zur Ermittlung der Differenzfrequenz zwischen ausgestrahlten und empfangenen Signalen vorgesehen, der einen digitalen Zähler taktet, dessen Ausgänge jeweils mit einem Eingang eines UND-Gatters verbunden sind. Ein Impulsgenerator mit konstanter Zeitbasis gibt den Zähler in bestimmten Intervallen frei und jeweils nach deren Ablauf ein Referenzsignal an alle zweiten Eingänge der UHD-Gatter. Diesen ist wiederum je ein Integrierglied mit einer Zeitkonstante zugeordnet, die mehrmals die Zeitbasis des Impiilsgenerators umfaßt.

Bei diesem frequenzmodulierten Radarsystem ist zur Vereinfachung der Auswertung zur Modulation eine einfache Funktion gewählt. Zudem ist dabei die Frequenzänderung so groß, daß Dopplerfrequenzverschiebungen, die durch Abstandsänderungen auftreten, vernachlässigt werden können. Die Abstandsänderungen werden dem Lenker in diesem Falljdirekt auf dem Anzeigegerät sichtbar gemacht.

Das Anzeigegerät selber kann, wie an sich bekannt mit optischen und/oder akustischen Einrichtungen zur Warnung des

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Lenkers ausgerüstet sein. Besonders eignet sich jedoch für die beschriebenen Einrichtungen ein Anzeigegerät gemäß der

Patentanmeldung P. , das aus einer Reihe von

schematisch die vor dem Kraftfahrzeug liegende Straße nachbildenden Signallampen besteht, die jeweils mit einem Entfernungstor elektrisch verbunden sind und im Sichtbereich des Lenkers angeordnet sind,,

Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei stellen im einzelnen dar:

^ Figur 1 schematisch eine Aufsicht auf eine Straße, die von

mehreren Kraftfahrzeugen befahren ist, die mit einer Einrichtung zum Messen und Anzeigen des Abstandes zwischen dem Kraftfahrzeug und einem Hindernis gemäß der .Erfindung ausgerüstet sind;

Figur 2 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles einer Einrichtung gemäß der Erfindung;

Figur 3 ^ein Impulsdiagramm zur Erklärung der Wirkungsweise

der Einrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel;

Figur h ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbei-P Spieles;

Figur 5 ein Diagramm der Frequenzmodulation der Einrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Die auf einer Straße 1 fahrenden Kraftfahrzeuge 21 - 24 sind mit einer Einrichtung j5 zum Messen und Anzeigen des Abstandes zwischen sich und einem Hindernis, bevorzugt einem vorausfahrenden oder liegengebliebenen Kraftfahrzeug ausgerüstet.

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Über eine Antenne lol (vgl. die Fig. 2) wird eine schmale Radarkeule 4 in Fahrtrichtung des jeweiligen Kraftfahrzeugs 21 - 24 ausgesandt. Die Radarkeule 4 kann beispielsweise einen öffnungswinkel von 3,5° besitzen, was bei einer Reichweite von ca. 100 Metern einer Ausleuchtung von etwa 6 Metern Breite, d.h. etwa einer Autobahnspurbreite entspricht. Für einen Öffnungswinkel der Radarkeule von 5*5° sind zum Senden und für den Empfang ein Gewinn von Jo db erforderlich. Die dazu notwendige Antennenfläche ist von der Frequenz abhängig und beträgt, wenn man eine Antennenbelegung von 50$ zugrundelegt, für eine Frequenz von etwa 10 GHz 1 44o cm , was einem Antennendurchmesser von 45 cm entspricht, für eine Frequenz von 26 GHz eine Antennenfläche von 211 cm , was einem Durchmesser von l6,5 cm der Antenne entspricht. Im letzteren Fall würde beispielsweise die Antenne die Abmessungen eines Scheinwerfers besitzen. Für diese Frequenzen sind bereits robuste und billige Sendedioden mit einer genügenden Ausgangsleistung erhältlich.

Die Einrichtung 3 selbst besteht, wie das Blockschaltbild der Fig. 2 zeigt, aus vier Baugruppen oder Modulen, nämlich dem Sende-Empfangsmodul I, dem ZF-Modul II und dem Anzeigemodul III sowie dem Stromversorgungsmodul IV. Aus Konstruktionsgründen wird dabei das Sende-Empfangsmodul I mit der Antenne lol zusammengefaßt, während die übrigen Module II - IV in einem Gehäuse mit geringen Abmessungen, beispielsweise in der Nähe des Armaturenbrettes des Kraftfahrzeugs untergebracht werden können.

In dem Sende-Empfangsmodul I ist ein Sendeoszillator, z.B. eine Sendediode Io2 vorgesehen, die im K-Band schwingt und dabei eine Frequenz zwischen 18 bis 26 GHz mit beispielsweise einer Sendeleistung von etwa 25 - Jo mW abgibt. Während einer kurzen Zeitspanne, die im Bereich von Nanosekunden liegt, wird ein elektronischer Zweiwegeschalter Ioj5 von einem Generator Io4

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so geschaltet, daß die Sendediode Io2 mit der Antenne lol verbunden wird und diese ein impulsförmiges Abfragesignal AS abstrahlt. Nachdem der Abfrageimpuls abgeklungen ist, schaltet der elektronische Schalter loj> das Oszillatorsignal der Sendediode Io2 einem Verbraucher, einer sog. künstlichen Antenne I05 auf, wodurch gleichzeitig die Antenne lol zum Empfang freigegeben wird.

Das empfangene Signal, das dementsprechend ein reflektiertes Abfragesignal aber auch ein beispielsweise von einem anderen Kraftfahrzeug stammendes Störsignal sein kann, gelangt von der Antenne lol über einen Richtkoppler Ιοβ, der während der Sendephase ein Einkoppeln der Sendeleistung auf den Empfängerteil des Sende-Empfangsmodul I verhindert, auf eine Mischstufe I07. Über einen weiteren Richtkoppler I08 wird mit einer Dämpfung von ca. 2o db ein geringer Anteil des Oszillatorsignales der Sendediode Io2 auf eine zweite Mischstufe I09 gegeben, die gemeinsam mit einem beispielsweise im J>o MHz-Bereich schwingenden Hilfsoszillator Ho einen sonst üblichen Empfängeroszillator ersetzt. In der Mischstufe Io7 werden die empfangenen Signale und das Hilfssignal aus dem Mischer I09 zur Gewinnung einer Zwischenfrequenz (ZF) überlagert.

Als Generator Io4 wird nun ein stochatischer Generator gewählt, der den Schalter Ioj5 des Sende-Empfangsmoduls in Abhängigkeit der in bestimmten Grenzen zufallsbedingten Generatorimpulse ständig so umschaltet, da3 die Zeitspanne T zwischen zwei aufeinanderfolgenden ausgesendeten Abfrageimpulsen von Mal zu Mal variiert; vgl. auch die Fig. 3* in der drei solche Zeitspannen T^TgjT,, gezeigt sind.

Die Ausgangssignale des Mischers Io7 werden in einem ZF-Verstärker 2ol verstärkt, dessen Verstärkungsfaktor während der Sendephase über eine vom stochastischen Generator Io4 ge-

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steuerte Nulltastung 2o2 auf Null heruntergeregelt wird. Während der Empfangsphase wird der Verstärkungsfaktor des ZF-Verstärkers 2ol durch einen Regler in Abhängigkeit von der Zeit beispielsweise linear mit einer Rampenfunktion angehoben. Die von einem dem Kraftfahrzeug nahen Hindernis reflektierten Abfrageimpulse werden demgemäß nur schwach, die von einem fernen Hindernis reflektierten Abfrageimpulse hingegen stark verstärkt. Auf diese V/eise wird für die aus allen Bereichen innerhalb des Meßbereiches empfangenen reflektierten Abfragesignale in dem Verstärker 2ol eine Anhebung auf etwa gleiche Intensität erreicht.

Das Ausgangssignal des ZF-Verstärkers 2ol wird in einem Video-Gleichrichter 2o4 gleichgerichtet und danach an einen Schwellwertverstärker 2o5 gegeben, der zur Unterdrückung des Rauschanteiles in den empfangenen Signalen dient.

Die Ausgangssignale des Schwellwertverstärkers 2o5 werden dem einen Eingang von mehreren, in diesem Falle 15 Entfernungstoren zugeführt, die hier als UND-Gatter J5ol, - '^l,,-ausgeführt sind« Jeweils der zweite Eingang der einzelnen UND-Gatter ist mit den entsprechenden Ausgängen eines Dekoders 3o2 verbunden; diese Zuordnung ist in der Fig. 2 durch die eingekreisten Ziffern 1 - 15 gekennzeichnet. Mit dem Dekoder ]5o2 ±_s^ ein Vier-bit-Zähler JoJ verbunden, dessen Taktfrequenz durch einen Generator Jo4 bestimmt wird.

Mit den Ausgängen der einzelnen UND-Gatter ^ol sind jeweils eine Signallampe 505. bis 3o5₁₍-, beispielsweise kleine Gallium-Arsenid-Dioden, sowie ein Integrierglied J3o6. - 3o6_l verbunden, dessen Zeitkonstante so gewählt wird, daß sie einer Zeitspanne zwischen mehreren ausgesendeten Abfragesignalen entspricht.

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Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltung ist nun folgende : Sobald über die Antenne lol ein durch einen Impuls des stochastischen Generators Io4 ausgelöstes Abfragesignal AS ausgesendet wird, wird der Zähler J>oJ> gestartet und verteilt über den Dekoder J5o2 nacheinander Taktimpuls an die einzelnen UND-Gatter J5oli bis ^ol-jc-. Sobald das von einem Hindernis reflektierte Abfragesignal RS oder ein Störsignal S vom Ausgang des Schwellwertverstärkers 2o5 allen ersten Eingängen der UND-Gatter 3ol, - ^ol,,- zugeführt wird, schaltet gerade das UND-Gatter 3ol durch, an dem zu dem betrachteten Zeitpunkt ein von dem Dekoder ~$o2. gelieferter Taktimpuls anliegt.

Bei einem Störsignal S, das z.B. für das Radarsystem des Kraftfahrzeugs 21 der Fig. 1 von dem des Kraftfahrzeugs 24 geliefert wird, schaltet zwar auch das entsprechende UND-Gatter 3>ol durch, es soll jedoch anhand der Fig. 3 gezeigt werden, daß diese Störsignale bei der Anzeige nicht berücksichtigt werden. Da beispielsweise ein Abfrageimpuls annähernd jede Millisekunde, jedoch mit einer statistischen Schwankung von z.B. 20 bis ^>0% ausgesendet wird, ändert sich während mehrerer Abfrageimpulse der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Hindernis nur in sehr geringem Maße. Das von dem Hindernis, in der Fig. 1 beispielsweise von dem Kraftfahrzeug 22 reflektierte Abfragesignal wird während ψ mehrerer Abfragesignale jeweils dem gleichen Entfernungstor aufgeschaltet, was in der Fig. J5 durch die Einteilung der Abszisse nach dem Abfragesignal AS angedeutet ist. Die einzelnen dadurch bewirkten Impulse am Ausgang des entsprechenden UND-Gatters jfol werden auf dem Integrierglied j5oo summiert und beispielsweise erst nach Eintreffen von fünf derartigen Signalen an die Signallampen Jo5 abgegeben, die erst dadurch aufleuchten. Das von dem Kraftfahrzeug 24 ausgesendete Störsignal S wird jedoch durch die stochastische Verteilung der Sende- und Ernpfangsphasen bei dem Radarsystem

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des Kraftfahrzeugs 21 in der Auswerteschaltung jeweils einem anderen UND-Gatter zugeordnet. Das dabei entstehende Ausgangssignal des UND-Gatters ist jedoch zum Aufleuchten der Signallampen zu schwach.

Für die projektierten Reichweiten des Radarsystems von etwa loo bis 150 Metern ist es ausreichend, die vorgeschlagene¹ Anzahl von 15 Signallampen vorzusehen. Der den Zähler 3o3 taktende Generator 3o4 arbeitet in dem Fall etwa mit einer mittleren Taktfrequenz von I5 MHz. Da es allgemein wünschenswert ist, die einzelnen von den UND-Gattern 30I bestimmten Entfernungsbereiche von der Geschwindigkeit abhängig zu machen, wird die Taktfrequenz des Generators J>ok durch an sich bekannte Schaltmittel von der von einem Tachometer J5o7 ermittelten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängig gemacht, um das Gefahrenmoment besser darzustellen.

Zur Stromversorgung der einzelnen hier beschriebenen Module I bis III dient das Stromversorgungsrnodul IV, in dem die aus einer Kraftfahrzeugbatterie 4ol entnommene Spannung von 6 bzw. 12 Volt in einem Spannungsstabilisator 4o2 stabilisiert und dann mit Hilfe eines Netzoszillators 4o3 in eine Wechselspannung umgewandelt wird. Die Wechselspannungen für die einzelnen Module I, II, III werden an den Ausgängen des Netzoszillators 4o3 abgenommen, während die für die Signallampen 305 notwendige Gleichspannung direkt nach dem Spannungsstabilisator 4o2 entnommen wird, wie es in der Fig. 2 durch die eingekreiste Ziffer 305 im Stromversorgungsmodul IV gekennzeichnet ist.

In der Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, das mit einem frequenzmodulierten Radarsystem arbeitet und aus den oben genannten vier Modulen I, II, III und IV besteht.

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Die Sendediode 121, die z.B. wiederum im K-Band schwingt, wird in ihrer Frequenz durch einen Funktionsgenerator 122 moduliert, und zwar zur einfacheren Auswertung der Abfragesignale in Form eines Dreiecks. Die Frequenzänderung der Modulation ist dabei so groß gewählt, daß die Dopplerfrequenzverschiebung vernachlässigt werden kann. Dem Funktionsgenerator 122 werden vom stochastischen Generator 123 Impulse zugeführt, durch die der Frequenzhub der Modulation bestimmt wird; vgl, die Fig. 5a und 5c Die Sendediode 121 gibt über die Antenne 124 das so modulierte Abfragesignal ab. Zwischen dem Funktionsgenerator 122 und der Sendediode 121 kann noch ein Hubbegrenzer 125 für den Frequenzhub der Modulation eingeschaltet sein, um so die Bandbreite des Empfängers und Senders zu begrenzen. Das über die Antenne 124 ausgesendete Abfragesignal erhält in diesem Fall eine in der Fig. 5b gezeigte Gestalt, Die Umkehrpunkte des Dreiecksignals liegen auch hier etwa innerhalb der Grenzen von 2o bis 3o# gegenüber einem allein bis zur Hubgrenze h laufenden Dreiecksignal, Das Intervall T* zwischen zwei Umkehrpunkten ist mit dem mit T bezeichneten des ersten Ausführungsbeispiels zu vergleichen, bei dem die gepulsten Abfragesignaleiebenfalls stochastisch um einen Mittelwert verteilt sind.

Zum Empfang ist zwischen die Antenne 124 und den Sendeoszillator 121 ein Richtkoppler 126 eingeschaltet, der einen Teil des ausgesendeten Signals und das empfangene Signal in einen Mischer 127 einkoppelt.

Das Ausgangssignal des Mischers, also die dem Abstand zum Hindernis proportionale Differenzfrequenz wird in dem ZF-Verstärker 221 verstärkt und dient anschließend zur Taktung des Zählers 321, Von dem Dekoder 322 werden, wie oben beschrieben, wiederum Taktimpulse an die einen Eingänge der UND-Gatter 32^₁ - 323₁₅ geliefert. Der Zähler 321 wird jedoch von

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einem Impulsgenerator 324 mit konstanter Zeltbasis x durch eine Gatterschaltung 325 jeweils nur in durch die Zeitbasis bestimmten Intervallen freigegeben und zu Beginn des Intervalls von einem Impuls, der aus dem Generatorimpuls durch ein Differenzierglied 326 gewonnen wird, rückgesetzt„

Als Referenzsignal dient das Generatorsignal, das einem Inverter 327 und danach allen weiteren Eingängen der UND-Gatter 323 gemeinsam zugeführt wird₀ Deren Ausgängen ist wieder je ein Integrierglied 328- bis 328,^ und eine Signallampe 32^ bis 329·, ρ- nachgeschaltet, die dem schon beim ersten Ausführungsbeispiel erwähnten Zweck dienen.

Je nach der Größe, der dem Abstand zwischen Kraftfahrzeug und Hindernis proportionalen Differenzfrequenz wird nun der Zähler 321 während der Zeitbasis mehr oder weniger UND-Gattern einen Taktimpuls zuführen. Nach Ende der Zeitbasis wird von dem Inverter 327 &^er Referenzimpuls zugeführt, so daß dasjenige UND-Gatter durchschaltet, das gerade mit einem Taktimpuls beaufschlagt wird.

Störmöglichkeiten sind auch in diesem Falle nicht gegeben; hier gelten die gleichen Überlegungen wie beim ersten Ausführungsbeispiel, nur ist die dort verwendete stochastische Zeitspanne T durch das ebenfalls stochastische Intervall T^r zwischen zwei Umkehrpunkten des Dreiecksignals der Modulation zu ersetzen.

Um bei diesem System die Entfernuiigsbereiche zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Hindernis mit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu variieren, wird durch an sich bekannte von dem Tachometer 3°7 beaufschlagte, hier jedoch njeht dargestellte Schaltmittel die Zeitbasiö des Impulsgenerators 324 entsprechend verändert.

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Beim Anzeigegerät ist es natürlich möglich, zusätzlich zu den einen sehr'nahen Abstand zu einem Hindernis signalisierenden Signallampen akustische Warnsignale zu verwenden.

Bei den hier beschriebenen Einrichtungen zum Messen und Anseigen des Abstandes bzw. der Abstandsänderung zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Hindernis sind lediglich bekannte und in ihren Abmessungen kleine Bausteine verwendet, die schaltungstechnisch einfach verknüpft sind. So ist es möglich, die Einrichtung leicht und billig zu realisieren.

ψ Da auch die Messung und Anzeige des Abstandes bzw. der Abstandsänderung nicht durch empfangene Störsignale verfälscht werden kann, ist ein zuverlässiger Betrieb der Einrichtung zu erwarten.

Patentansprüche:

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Claims

Messerschmitt-Bölkaw-Blohm Ottobrunr

Gesellschaft mit -7325

beschränkter Haftung B5II Cz/gö München 2158793

Pa tentansprüche

Verfahren zum Messen und Anzeigen des Abstandes und/ oder der Abstandsänderung zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Hindernis, bei dem ein moduliertes Abfragesignal vom Kraftfahrzeug aus abgestrahlt; nach Reflexion an dem Hindernis wieder empfangen und mit" einem Referenzsignal zur Bestimmung und Anzeige des Abstandes und/ oder der Abstandsänderung verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Abfragesignal stochastisch gesteuert ausgesendet wird, und daß die empfangenen Signale erst nach mehrmaligem Vergleich (Korrelation) mit dem Referenzsignal zur Anzeige des Abstandes und/oder der Abstandsänderung verwendet werden,

2« Einrichtung zum Messen und Anzeigen des Abstandes und/ oder der Abstandsänderung zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Hindernis mit einem einen Sendeoszillator enthaltenden Sender, der von einem Punktionsgenerator gesteuert ein moduliertes Abfragesignal ausstrahlt, weiterhin mit einem Empfänger für das von dem Hindernis reflektierte Abfragesignal sowie mit einer Auswerteschaltung zum Vergleich des empfangenen Abfragesignals mit einem Referenzsignal und einem von der Auswerteschaltung beeinflußten, den aus dem Vergleich ermittelten Abstand und/oder die Abstandsänderung anzeigenden Anzeigegerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Generator (Io4, 123), der die Frequenz und/oder die Amplitude des Punktionsgenerators (lo^,122) in bestimmten Grenzen stochastisch steuert und durch mehrere aufeinanderfolgenden

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Abstandsbereicheri entsprechende Entfernungstore (3ol, 323) in der Auswerteschaltung, an deren einem Eingang das Referenzsignal und an deren zweitem Eingang die empfangenen Signale aufgeschaltet sind, wobei den Entfernungstoren (3ol,323) e ein Korrelator (306,328) zugeordnet ist, der erst nach mehrmaligem Durchschalten der Entfernungstore (3ol,323) ein Signal an das mit dem entsprechenden Entfernungstor (301*323) verbundene Anzeigegerät (3o5,329) abgibt.

3« Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η * zeichnet, daß der Funktionsgenerator als einen elektronischen Schalter (I03) betätigender Impulsgenerator (Io4) ausgebildet ist, der mit einer stochastisch in bestimmten Grenzen variierenden Impulsfrequenz den Sendeoszillator (lo2) pulsmoduliert und mit jedem Impuls einen mit konstanter Frequenz getakteten Zähler (3°5) startet, der seinerseits nacheinander Taktimpulse an die einen Eingänge von aufeinanderfolgenden Abstandsbereichen entsprechenden UND-Gattern (301,..,30I₁E-) abgibt, deren zweiten Eingängen die empfangenen Signale aufgeschaltet sind, und daß den Ausgängen der UND-Gatter (3ol) je ein Integrierglied (3Qo₁.. „306.^) ^rait einer Zeitkonstante zugeordnet ist, die einer Zeitspanne zwi-" sehen mehreren ausgestrahlten AbfrageSignalen entspricht.

4. Einrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß durch an sich bekannte Schaltmittel die Frequenz des Zählers (3o3) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (21-24) veränderbar ist.

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5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Sendeoszillator (121) abgegebene Frequenz von dem Funktionsgenerator (122) gesteuert in einer stetig an^·' und/oder abfallenden Funktion, ζ.B, in Form eines Dreieck-,Trapez- oder Sägezahnimpulses mit einer gegenüber der Dopplerfrequenzverschiebung hohen Frequenzänderung moduliert ist, wobei die Abbruch- bzw« Umkehrpunkte der Funktion von einem stochastischen Generator (12-3) gesteuert sind, daß ferner ein Mischer (127) zur Ermittlung der Differenzfrequenz zwischen ausgestrahlten und empfangenen Signalen vorgesehen ist, der einen digitalen Zähler (521) taktet, dessen Ausgänge jeweils mit dem einen Eingang eines UND-Gatters (32J₁., ,323- _r) verbunden sind, und daß ein Impulsgenerator (524) mit konstanter Zeitbasis (·χ ) den Zähler (321) in bestimmten Intervallen freigibt und jeweils nach deren Ablauf-Referenzsignale an alle weiteren Eingänge der UND-Gatter (323₁.. .323, p-) abgibt, denen je ein Integrierglied (328....32O₁P) mit einer Zeitkonstante zugeordnet ist, die mehrmals die Zeitbasis ( t. ) des Impulsgenerators (324) umfaßt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch an sich bekannte Schaltmittel die Zeitbasis (x ) des Impulsgenerators (324) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (21-24) veränderbar ist.

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Leers ei te