DE2305941A1

DE2305941A1 - Fahrzeughindernisradar

Info

Publication number: DE2305941A1
Application number: DE2305941A
Authority: DE
Inventors: Michel Gaston Maurice Castets; Jacques Pierre; Pierre Marie Emile Schurr
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1972-02-17
Filing date: 1973-02-07
Publication date: 1973-08-30
Also published as: FR2171961A1; DE2305941B2; FR2171961B1

Description

Dipl. -Phys. Leo Thul

7 Stuttgart 30

Kurze Straße 8

M. G.M. Castets - J. Pierre - P.M.E. Schurr 5-7-1

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Fahrzeughindernisradar

Die Erfindung betrifft ein Radargerät, das in Fahrzeugen untergebracht ist und das Informationen über Entfernung und relative Geschwindigkeit von Hindernissen, z. B. anderen Fahrzeugen, die sich vor dem Fahrzeug befinden, liefert. Diese Informationen dienen dazu, abzuschätzen, ob die Gefahr eines Zusammenstoßes mit dem anderen Fahrzeug besteht.

Die Gefahr von Zusammenstößen ist bei den heutigen schnellen Fahrzeugen und bei dem dichten Verkehr, insbesondere bei schlechter Sicht, sehr groß, da der Fahrer die Hindernisse zu spät erkennt.

25. 1.1973

vo/st ; - 2 -

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Es ist bekannt, zur Messung der Entfernung zwischen Fahrzeugen FM-CW Radargeräte zu verwenden. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß die Kenntnis von Entfernung zwischen Fahrzeug und Hindernis allein nicht genügt, um abzuschätzen, wie groß die Gefahr eines Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und dem. Hindernis ist.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Radargerät anzugeben, mit dem außer der Entfernung auch die Relativ-Geschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Hindernis festgestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Sender schnell wechselnd CW- und FM-CW-Signale abstrahlt, derart, daß zwischen zwei Abstrahlungen die Zielamplituden der Echos von Hindernissen sich praktisch nicht ändern, daß im Empfänger während · der Abstrablzeit des CW-Signals sowohl Zielamplituden als auch relative Geschwindigkeitsbereiche der Hindernisse und während der Abstrablzeit des FM-CW-Signals sowohl Zielamplituden als auch Entfernungsbereiche der Hindernisse gemessen und jeweils paarweise gespeichert werden, und daß anschließend durch Vergleich der Zielamplituden für jedes Hindernis die zusammengehörenden Werte von relativem Geschwindigkeitsbereich und Entfernungsbereich ermittelt werden.

Die Erfindung wird nun beispielsweise anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Fahrzeughindernisradars,

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Fig. la die Impulsfolge zur Umschaltung von CW- auf FM-CW-Betrieb,

Fig. 2 die Entfernungsmeßeinrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Klassifizieren der Hindernisse nach dem Vorzeichen der Geschwindigkeit,

Fig. 4 die Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 12 nach Fig. 1, und

Fig. 5 die Auswerte einrichtung 14 nach Fig. 1.

Das Radargerät nach Fig. 1 enthält einen CW-Sender 3, dessen Frequenz durch ein Steuersignal am Eingang 300 veränderbar ist. Dieser Sender kann beispielsweise aus einer Gunn-Diode und einer Kapazitäts-Diode bestehen, wobei das Steuersignal die Kapazität der Kapazitäts-Diode verändert. Das Signal vom Sender wird über einen Zirkulator 2 von einer Antenne 1 abgestrahlt. Die Echos von Zielen, die im Erfassungsbereich der Antenne liegen, gelangen über einen Zirkulator 2 zu einem an sich bekannten Homodyn-Empfänger mit zwei Kanälen. Dieser Empfänger enthält zwei Mischer 7 und 8, auf die einerseits die Signale von der Antenne und andererseits ein Bezugssignal gelangt. Das Bezugssignal ist ein kleiner Teil der Senderausgangsspannung, die über einen Rieht-

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koppler 9 ausgekoppelt wird. Das Bezugssignal gelangt direkt zum Mischer 8 und über ein 90 -Glied 10 zum Mischer 7. Die Mischer 7 und 8 liefern in bekannter Weise den Cosinus der Schwebungs frequenz am Ausgang des Mischers 8 und den Sinus der Schwebungs frequenz am Ausgang des Mischers 7. Diese Signale gelangen auf eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 12, Das Signal eines Kanals, z. B. das' Signal des Cosinus-Kanals^gelangt zur Entfernungsmeßeinrichtung 11. Das Radargerät arbeitet abwechselnd als Entfernungs meß einrichtung und als Geschwindigkeitsmeßeinrichtung. Beim Betrieb als Entfernungsmeßeinrichtung wird das Sendesignal mit einem Dreieck-Signal frequenzmoduliert. Dieses Dreiecksignal liefert der Signalgenerator 4. Beim Betrieb als Entfernungsmeßeinrichtung arbeitet das Gerät als reines CW-Gerät, da während dieser Zeit der Sender mit einer Gleichspannung von einer Gleichspannungsquelle 5 angesteuert wird.

Zur Umschaltung in die beiden Betriebsarten dient ein Schalter 6, der den Eingang 300 abwechselnd mit dem Generator 4 und"mit der Gleichspannungsquelle 5 verbindet. Der Schalter wird von einem Um.schalttaktgenerator 15 gesteuert, der die Steuersignale P liefert, der die Zeit Tl, während der der Generator 4 verwendet wird, und die Zeit T2 definiert, während der die Gleichspannungsquelle 5 verwendet wird. Das Steuersignal P ist in Fig. la dargestellt. Der Umschalttaktgenerator 15 wird wiederum von einem Taktgenerator gesteuert. Das Steuersignal P steuert außerdem eine Umschalteinrichtung 13, die es ermöglicht, abwechselnd die Entfernungsund die Geschwindigkeitsinformationen zu einer Auswerteeinrichtung 14 durch zus ehalten.

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Es wird nun die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1 beschrieben, Während der Zeit Tl bewirkt das Signal P, daß die Entfernung gemessen wird. Das Radargerät arbeitet dann im FM-CW-Betrieb. Die Sendefrequenz ist dreieekförmig frequenzmo duliert. Wie bekannt, ist die zwischen ausgesendeter Welle und empfangener Welle auftretende Frequenzdifferenz fd ein Maß für die Ausbreitungszeit zwischen Radargerät und Ziel. Diese Frequenz steht am Ausgang der Mischer 7 und 8 in Sinus- und Cosinus-Form zur Verfügung. Die Entfernungsme ßeinrichtung 11 ist ein Spektralanalysator, mi t dem die Schwebungsfrequenz analisiert wird. Sie ermö glicht die Ermi tüung derjenigen Frequenzbereiche, in denen Spektrallinien der Schwebungsfrequenz liegen und dami-t der Entfernungsbereiche, in denen sich eines oder mehrere Hindernisse, von denen Echosignale aufgenommen wurde, befinden. Zu dieser Frequenzanalyse kann man beispielsweise eine Filterbank verwenden.

Derartige Filterbänke zur Frequenzanalyse sind bekannt. Einzelheiten finden sich in dem Buch von M. I. Skolnik, "Introduction to Radar Systems", Mc Graw Hill, Seiten 86 - 90. Es wird darauf hingewiesen, daß die Dopplerfrequenz, die infolge der relativen Bewegung der Hindernisse und des Fahrzeuges, in dem sich das Radargerät befindet, auftritt, gegenüber der Schwebungsfrequenz fd vernachläßigbar ist, wenn man - unter Berücksichtigung der im Straßenverkehr vorkommenden Geschwindigkeiten und Entfernungen - die Wiederholungsfrequenz, den Frequenzhub und die Mittenfrequenz des Senders geeignet wählt.

Während des folgenden ZeitintervallsT2 steuert das Signal P das Gerät so, daß die Geschwindigkeit bereits erkannter Hindernisse

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gemessen wird. Hierzu wird die Gleichspannungsquelle 5 "mit dem Eingang 300 verbunden. Das Radargerät arbeitet dann als reines CW-Radargerät. Wie bekannt, ist die Frequenzdifferenz fd zwischen dem Echosignal und dem Sendesignal, die aufgrund·des Dopplereffektes auftritt, ein Maß für die Radialgeschwindigkeit des Hindernisses, bezogen auf das Radargerät. Am Ausgang der Mischer 7 und 8 treten daher. Signale sin (-+ $ dt + 0) und cos (-+ lOdl + $) auf^ Hierin ist fd die Dopplerfrequenzo Sie ist positiv oder negativ, je nachdem, ob sich das Hindernis dem Radargerät nähert oder entfernt. Würde in dem Spektralanalysator 12, der zur Geschwindigkeitsermittlung dient, nur ein Signal, beispielsweise das Cosinus-Signal mittels einer Filterbank untersucht, dann ginge das Vorzeichen der Dopplerfrequenz verloren, d_o h» bei einer Frequenz - fd würde am Ausgang des Filters der gleiche Wert auftreten» Um das Vorzeichen der Dopplerfrequenz zu ermitteln, ist es notwendig, die Sinus- und Cosinus-Signale gleichzeitig zu verwenden. Abhängig davon, in welchem Kanal das Signal um 90 gegenüber dem Signal im anderen Kanal vor- oder nacheilt, hat die Dopplerfrequenz das eine oder das andere Vorzeichen. Diese Art der Vorzeichenermittlung ist ebenfalls bekannt und auch in dem erwähnten Buch von M. L Skolnik auf den Seiten 72-84 beschrieben.

Auf diese Weise erhält man während der Zeit T2 die Geschwindigkeiten der Hindernisse, deren Entfernungen während der Zeit Tl bestimmt wurden.

Da Entfernungen und Geschwindigkeiten nacheinander gemessen werden, müssen die Zeiten Tl und T2 so klein wie möglich sein, um sicherzustellen, daß während der Messung eines Parameters, entweder

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Entfernung oder Geschwindigkeit, sich der andere Parameter desselben Zieles der schon gemessen ist, nicht wesentlich ändert, um eine genaue Messung zu erhalten. Andererseits müssen aber die Zeiten Tl und T2 so groß sein, daß die Spektralanalyse in den Einrichtungen 11 und 12 vollständig durchgeführt werden kann, wobei die Maximalwerte von Geschwindigkeit und Entfernung berücksichtigt werden müssen.

Als Zahlenbeispiel wird angenommen, daß die Entfernungsmeßeinrichtung die Hindernisse in Entfernungsbereiche zu je 10 Meter klassifiziert und daß die Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 12 Geschwindigkeitsbereiche zu je 10 km/h aufweist. Hierbei ist dann eine Gesamtzeit Tl + T2 von etwa einer zehntel Sekunde zur vollständigen Messung von Entfernung und Geschwindigkeit ausreichend.

Es wird darauf hingewiesen, daß, sofern wie oben erwähnt, die Parameter des Senders und der Modulation richtig gewählt sind, die Schwebungsfrequenz während der Entfernungsmessung unterhalb des Frequenzbereiches liegt, der von der Einrichtung 12 erfaßt wird, so daß diese Einrichtung während der Zeit Tl kein Signal liefert.

Nimmt man ein Radargerät an, dessen mittlere Sendefrequenz bei 9, GHz liegt, weiter eine Wiederholungsfrequenz von 10 kHz und einen Frequenzhub Af von 22, 5 MHz und Entfernungen zwischen 15 m und 150 m, die in Bereiche von 10 m unterteilt sind, dann ändert sich die Schwebungsfrequenz fd zwischen 45 kHz und 450 kHz und jeder Bereich hat eine Breite von 30 kHz. Entsprechend ändert sich für Geschwindigkeiten zwischen 0 km/h und 300 km/h die Dopplerfrequenz fd zwischen 0 kHz und 5, 5 kHz, wobei jeder Bereich von 10 km/h einem Frequenzband von 180 Hz entspricht.

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Die Auswerte- und V erarbeitungs einrichtung 14 enthält Schaltkreise, mit denen jedem erfaßten Ziel der Entfernungsbereich und der Geschwindigkeitsbereich zugeordnet wird. Diese Werte werden in beliebiger Weise weiter verwendet, 'beispielsweise in einer optischen Anzeigeeinrichtung, oder zum Steuern von· Warnsignal en oder sie werden auf einen Rechner gegeben, mit dem die Steuerglieder des Fahrzeuges (Bremsen, Gas, usw.) beeinflußt werden.

In den Fig. 2 und 4 sind einfache Aüsführungsformen der Meßeinrichtungen gezeigt. In jeder Meßeinrichtung wird ein einzelnes Filter zum Abtasten des zu untersuchenden Frequenzbandes verwendet*

Fig. 2 zeigt eine Äusführungsform der Entfernungsmeßeinrichtung Es wird davon ausgegangen, daß diese in digitaler-Form eine Grob-Information der Amplitude A des empfangenen Signals und des Entfernungsbereiches d liefert und daß die Ermittlung des Entfernungsbereiehes und der Amplitude, die\ zu jedem Hindernis gehören, später erfolgt. Diese Ermittlung wird weiter unten mit Hilfe der Fig. 5 erörtert. Die Einrichtung 11 enthält einen Modulator 20 für unterdrückten Träger auf den das Signal von einem der Kanäle, beispielsweise dem Cosinus-Kanal einerseits und andererseits ein Signal f, das von einem spannungsgesteuerten Oszillator 21 geliefert wird, gelangt. Auf den Steuereingang des spannungs ge steuerten Oszillators gelangt eine Treppenspannung, die ein Steuer generator 22, der vom Signal P gestartet wird, liefert.

Das Au s gangs signal des Modulators 20 gelangt auf einen Tiefpaß Diesem folgt ein Analog-Digital-Amplituden-Wandler 24, der an seinem Ausgang ein p-stelliges Binärwort liefert, das den Binärwert für die Amplitude des Signals darstellt. Ein Entfernungsbereichs-Analog-

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Digital-Wandler 25 liefert ein m-stelliges Binär-Wort, das jeweils dem Mittelwert der einzelnen Entfernungsbereiche, die nacheinander abgetastet werden, entspricht. Die genaue Wirkungsweise wird weiter unten erläutert.

Wenn der Generator 22 am Anfang jeden Intervalls Tl vom Signal P gestartet wird, dann liefert er während dieses Intervalls Tl eine Folge von Spannungsschritten, die so gewählt sind, daß der Oszillator

21 nacheinander die Frequenz fo, fo + 30 kHz, fo + 60 kHz usw

liefert, wobei, wie oben angenommen, 30 kHz die Breite jedes Bereiches ist.

Am Ausgang des Modulators 20 erhält man ein Signal, das für ein bestimmtes Hindernis eine Niederfrequenzkomponente mit der Frequenz fb - fο während des ersten Schrittes der Steuerspannung, fb - (fο + 30 kHz) während des zweiten Schrittes, usw. hat.

Der Tiefpaß 23 hat eine Bandbreite von 0-15 kHz oder etwas höher. Somit liefert er dann ein Signal, wenn die Frequenz, die der Oszillator 21 liefert, einen Abstand von der Frequenz fb von gleich oder kleiner als +15 kHz hat.

Auf diese Weise kann die Mittelfrequenz des Bereiches bestimmt werden, in dem sich die Frequenz fb befindet.

Mit den oben erwähnten Zahlenwerten ergibt sich fo zu 60 kHz.

Die Amplitude des Signals am Ausgang des Filters wird für jeden Schritt in bekannter Weise mit dem Analog-Digital-Wandler 24 digital codiert. Der Wert dieser Amplitude wird, wie unten erläutert

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wird, zur Ermittlung der Entfernungsbereiche der Hindernisse und zu einer Korrelation zwischen den Ergebnissen der Geschwindig- . keitsentfer'nungsmeßeinrichtungen verwendet. Die erforderliche Genauigkeit ist nicht sehr groß und ρ kann daher gleich 3 Bit sein.

Andererseits dient ein geeignet geeichter Analog-Digital-Wandler 25 zur Digital-Codierung der Treppenspannung, die der Generator 22 liefert. Der Analog-Digital-Wandler 25 liefert somit codierte Worte der Bereichswerte der verschiedenen Bereiche, die nacheinander abgetastet werden. Auf die beiden Analog-Digital-Wandler gelangen außerdem notwendige Taktsignale H. Anstelle der Treppenspannung kann auch eine Sägezahnspannung verwendet werden, wobei der nachgeschaltete Zähler in Analog-Form den Bereich angibt.

Die Geschwindigkeitsmeßeinrichtung nach Fig. 4 ist identisch aufgebaut. Die in diesem Fall zu messende Dopplerfrequenz fd kann jedoch entweder positiv oder negativ sein, abhängig davon, ob sich das Hindernis dem Radargerät nähert oder sich von diesem entfernt. Soll die Richtung der Geschwindigkeit des Hindernisses bezüglich des Radars ermittelt werden, so kann dies, wie oben beschrieben, geschehen.

• ι Man kann hierzu eine Schaltung 120 verwenden, die die Hindernisse nach dem Vorzeichen der Geschwindigkeit klassifiziert. Diese Schaltung ist genauer in Fig. 3 dargestellt.

Die Schaltung nach Fig. 3 enthält zwei gleiche Schaltungen, von denen die eine nur positive Dopplerfrequenzen durchläßt und anAus gangs signal S+ abgibt und von denen die andere nur negative Dopplerfrequenzen durchläßt und ein Ausgangssignal S- abgibt. Jede

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Schaltung enthält eine Summierstufe (76, 78)m die das Signal eines Kanals addiert, wobei jeweils im Sinus-Kanal ein+ 90- bzw. ein -90- Glied (75, 77) liegt. Am Ausgang der Mischer 7 und 8 treten bei einem Hindernis mit positiver Dopplerfrequenz Signale der Form sin (Wdt + 0 ) und cos (ftJdt + 0 ) auf, wobei Od die Dopplerkreisfrequenz ist.

Am Eingang der Summierstufe 76 treten folgende Signale auf:

sin (u)dt + jl + ^l) und cos (*t?dt + <fi ). Somit ist das Signal S+ : S+ « 2 cos ( fOdt+ jl).

Am Eingang der Summierstufe 78 treten folgende Signale auf: sin (fc>dt + jl - ^T) * - cos ( Wdt + $ ) und cos (#dt + 0 ). Somit ist das Signal S- :
S- * 0.

Man sieht daraus auch, daß bei einem Hindernis mit negativer Dopplerfrequenz die Ausgangssignale der Mischstufen 7 und 8 die Form sin (- ty> dt + 0 ) = - sin (A?dt - <ß ) und cos (A?dt - jf ) sind, woraus sich ergibt:
S+ « 0
S- * 2 cos (<t?dt - jl ).

Somit treten am Ausgang S+ die Signale der Hindernisse mit positiver Radialgeschwindigkeit, d. h. der Hindernisse, die sich dem Radargerät nähern, und am Ausgang S- die Signale^ie zu den Hindernissen mit negativer Radialgeschwindigkeit gehören, auf. Man sieht aus Fig. 4, daß das Signal S+, das zu den Hindernissen gehört, die sich dem

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Radargerät nähern, auf einen Modulator 26 für unterdrückten Träger gelangt, auf den außerdem eine Spannung von einem spannungsgesteuerten Oszillator 28 gelangt, der von einem Treppehspanhungsgenerator 29 gesteuert wird. Dieser Generator wird von dem Signal P gestartet, d. h. er liefert die Treppenspännung während der Zeit T2. Dem Modulator 26 folgt ein Tiefpaß 30 und'ein Analog-Digital-Wandler 32 für die Amplitude A'+» Ein anderer Analog-Digital-Wandler 34 codiert die Treppenspannung des Generators. 29 digital und liefert n-stellige Digital-Werte für die Geschwindigkeiten der einzelnen Geschwindigkeitsbereiche.

Entsprechend gelangt das Signal S- zu einem Modulator 27 für unterdrückten Träger, dem ein Tiefpaß 31 nächgeschaltet ist, der wie der Tiefpaß 30 aufgebaut ist* Dem Tiefpaß 31 ist ein Analog-Digital-Wandler 33 nächgeschaltet, der die digital codierten Werte der Amplitude A '- entsprechend den Hindernissen mit negativer Geschwindigkeit liefert.

Wenn der Generator 29 durch das Signal P am Anfang jedes Intervalls T2 gestartet wird, liefert er während des IntervallsT2 eine Folge von Spannungs schritten, die so gewählt sind, daß der Oszillator 28 nacheinander die Frequenzen f Ό, f Ό + 180 Hz, f "o-f- 360 Hz. usw. abgibt. Hierbei ist 180 Hz. die Bandbreite, die einem Geschwindigkeitstiereich von 10 km/h entspricht,· wie oben angenommen wurde.

Die Tiefpässe 30 und 31 haben eine Bandbreite von 0 - 90 Hz. Sie liefert somit ein Signal zu der Zeit, wenn die Frequenz, die vom . Oszillator 28 geliefert wird, einen Abstand von der Frequenz fd von kleiner oder gleich + 90 Hz. hat.

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Der entsprechende Schritt der Treppenspannung und damit der Frequenzbereich, der durch die in diesem Augenblick vom Oszillator gelieferte Mittenfrequenz definiert ist, ist somit der Bereich, in dem die Frequenz fd liegt.

Aus den oben angegebenen Zahlenwerten ergibt sich, daß f Ό * 90 Hz sein muß.

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild der Auswerteeinrichtung, die den Meßeinrichtungen nachgeschaltet ist. Die in den Fig. 1-4 erwähnten Teile haben in Fig. 5 die gleichen Bezugs zeichen. Zur Vereinfachung wird angenommen, daß sich im gesamten Entfernungsbereich von 15 m-150 m drei Hindernisse befinden. Soll eine größere Anzahl von Hindernissen erfaßt werden, dann müssen entsprechend mehr Schaltkreise in der Fig. 5 vorgesehen werden.

Die drei Register Rl, R2, R3 dienen zum Speichern der Entfernungsbereiche und der Zielamplituden. Ebenso sind drei Register R'l, R*2, R "3 zum Speichern des Geschwindigkeitsbereiches, des Vorzeichens der Geschwindigkeit und der Zielamplitude vorgesehen. Am Ende jedes Meßzyklus werden die Informationen von den Registern Rl, R2, R3, R'l , R"2, R ^ zu einer logischen Korrelationsschaltung 71 übertragen, in der die in den Registern Rl - R3 gespeicherten Zielamplituden »mit den in den Registern Rl - R *3 gespeicherten Zielamplituden verglichen werden und die Zuordnung des Entfernungsbereiches zum Geschwindigkeitsbereich für jedes Hindernis erfolgt. Die Hindernisse sind mit steigender Entfernung in den Registern Rl, R2 und R3 gespeichert und entsprechend nach steigender absoluter Geschwindigkeit in den Registern R'l - R*3. Es wird dabei angenommen, daß sich -

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mit vernachlässigbar kleinem Fehler - die Bedingungen zwischen der Entfernungsmessung und der Geschwindigkeitsmessung eines Hindernisses praktisch nicht verändert haben und daß die Zielamplitude von diesem Hindernis bei beiden Messungen gleich ist oder sich im selben Verhältnis, wie die Zielamplituden von anderen Hindernissen verändert hat. Dieser Zusammenhang wird dazu verwendet, der Entfernung für jedes Hindernis die Geschwindigkeit zuzuordnen und zwar mittels der Schaltung 71, die eine einfache Mehrheitslogik enthält, mit der die Amplituden A und A' (und die entsprechende Information d und V) klassifiziert werden.

Mehrfach-UND-Schaltungen 50 bis 55 dienen zur Steuerung des Einschreibens der Werte A und d in die Register Rl - R3. Diese UND-Schaltungen werden wie folgt gesteuert:

Wenn eine Schwellwertschaltung 56 feststellt, daß am Ausgang des' Tiefpaßes 23 (Fig. 2) ein Signal auftritt, dessen Amplitude größer als ein vorgegebener Wert ist,. d. h. wenn ein Hindernis in dem soeben abgetasteten Bereich vorhanden ist, dann gibt sie einen Steuerimpuls ab, der ein Flip-Flop 57 in den "l^IK-Zustand bringt. Dieser Flip-Flop wird mittels einer Rückstellschaltung 61 am Anfang jedes SpannungsSchrittes des Oszillators 21 (Fig. 2) in den ¹¹O"-Zustand ■ gebracht. Befindet sich der Flip-Flop 57 im "l"-Zustand, dann ist der markierte ^Ml"-Ausgang ein Schreib-Steuersignal, das auf alle UND-Schaltungen 50 bis 55 gelangt. Das Register, in dem der Entfernungsbereich des so erkannten Echos gespeichert werden muß, wird mittels einer Auswählschaltung bestimmt, zu der ein Zähler 59 und ein dreistelliger Dekoder 60 gehört. Der Zähler wird durch das Signal vom "lⁿ-Ausgang des Flip-Flops 57 weitergeschaltet, das mittels <

eines Verzögerungsgliedes 58 verzögert wird. Somit lief ertam Anfang

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eines Meßzyklus der Dekoder ein Signal al. Der Zähler wurde am Anfang der vorhergehenden Zeit T2 auf 0 gestellt. Das Register, das bei der Erkennung des ersten Echos ausgewählt wird, ist das Register Rl und es werden daher nur die UND-Schaltungen 50 und 51 durch das Signal al und das gleichzeitig anstehende Ausgangssignal des Flip-Flops 57 leitend gesteuert. Nachdem die Informationen Al und dl in das Register Rl eingeschrieben worden sind, wobei die Schreibzeit durch die Schaltung 58 bestimmt wird, schaltet der Zähler 59 um einen Schritt weiter und der Dekoder 60 liefert dann ein Signal a2, mit dem die UND-Schaltungen 52 und 53 leitend gesteuert werden. Auf diese Weise werden die Informationen A2 und d2 in das Register R2 während der Erkennung eines zweiten Hindernisses geschrieben. Dieser Vorgang verläuft in gleicher Weise bei der Einspeicherung der Werte des dritten Hindernisses in das Register R3. Nach der letzten Einspeicherung befindet sieh der Zähler 59 in einer Wartestellung, in der er keines der Signale al - a3 abgibt, so lange, bis er am Anfang der folgenden Zeit T2 auf 0 zurückgestellt wird.

Die Informationen A'und V werden genau gleich verarbeitet. Ein Flip-Flop 57' wird jedoch nicht direkt, sondern über eine ODER-Schaltung 73 entweder von einer Schwellwertschaltung 56 '+ oder von einer Schwellwertschaltung 56 '- gesteuert. Die Schwellwertschaltungen 56'+ und 56'- sind mit den Eingängen von Amplitudencodern 32 und 33 verbunden.

Die Zielamplitude A '+ und A'- gelangt je nach dem Vorzeichen der Geschwindigkeit über eine ODER-Schaltung 72 zu den Mehrfaeh-UND-Schaltungen 62, 65 und 68. Der absolute Wert der Geschwindigkeit V gelangt vom Coder 34 zu den Mehrfach-UND-Schaltungen 64,

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67 und 70. Einfache UND-Schaltungen 63₄ 66 und 69 ermöglichen das Einschreiben des Vorzeichens der Geschwindigkeit als binäre "l", die von der Schaltung 56'+ geliefert wird, wenn das Hindernis eine positive Geschwindigkeit hat oder als binäre "0", die von der Schaltung 56'- geliefert wird, wenn das Hindernis eine negative Geschwindigkeit hat. ·

AmAnfang jeder Zeit Tl wird der Zähler 59' durch das Signal T auf 0 gestellt. Auf die logischeSchaltung 71 gelangen außerdem die erforderlichen Taktsignale H',, die unter anderem zur Übertragung der Informationen A, D, A'und V am Ende jedes IntervallsT2 dienen. Die Schaltung 71 liefert an ihrem Ausgang Informationspaare d und V, die zu den nacheinander erkannten Hindernissen gehören. Für die weitere Verwendung dieser Informationen gibt es mehrere Möglichkeiten, wie oben erwähnt. ·

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ein einzelnes Filter zur aufeinanderfolgenden Abtastung der Frequenzbereiche verwendet. Selbstverständlich kann man auch - wenn die für die Abtastung benötigte Zeit zu lang ist - eine Parallelverarbeitang mit Hilfe einer Filterbank vornehmen. Bei der Geschwiridigkeitsmeßeinrichtung sind dann zwei Filterbänke für die positiven und negativen Dopplerfrequenzen erförderlich. Von diesen beiden Filterbänken kann jedoch eine einfacher ausgebildet sein, da die Hindernisse, die sich vom Radargerät entfernen (negative Geschwindigkeiten) eine geringere Gefahr bedeuten. Daher ist es rächt erforderlieh, daß man deren Geschwindigkeit mit der gleichen Genauigkeit ermittelt, wie die Geschwindigkeit der Hindernisse, die sich dem Radargerät nähern.

8 Patentansprüche

4 Bl. Zeichnungen, 5 Fig. -

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Claims

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Patentansprüche

l.J Fahrzeughindernisradar zur Messung· von Entfernung und relativer Geschwindigkeit von Hindernissen, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (3) schnell wechselnd CW- und FM-CW-Signale abstrahlt (4, 5, 6, 15) derart, daß zwischen zwei Abstrahlungen die Zielamplituden der Echos von Hindernissen sich praktisch nicht ändern, daß im Empfänger während der Abstrahlzeit des CW-Signals sowohl Zielamplituden (H) als auch relative Geschwindigkeitsbereiche (d) der Hindernisse und während der Abstrahlzeit des FM-CW-Signals sowohl Zielamplituden (A'+, A'- ) als auch Entfernungsbereiche (V) der Hindernisse gemessen und jeweils paarweise gespeichert werden (Rl, R2, R3; Rl, R'2, R'3) und daß anschließend oureh Vergleich der Zielamplituden für jedes Hindernis die zusammengehörenden Werte von relativem Geschwindigkeits- und Entfernungsbereich (in 71) ermittelt werden.
2. Radar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Entfernungs- und Geschwindigkeitsbereiche Filter-Bänke vorgesehen sind, wobei die Durchlaßbereiche der Filter aneinander anschließen.
3. Radar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung von Entfernungsbereich und/oder Geschwindigkeitsbereich je ein einzelnes Abtastfilter verwendet wird, mit deni nacheinander der Frequenzbereich abgetastet wird.

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4. Radar nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastfilter einen Modulator für unterdrückten Träger enthält, auf den einerseits das Schwebungssignal und andererseits das Signal eines spannungsgesteuerten Oszillators gelangt und daß der spannungsgesteuerte Oszillator mittels einer Treppenspannung gesteuert wird, die während der Abtastzeit wirksam ist, und daß außer dem Filter ein Analog-Digital-Wandler für die Entfernungs- oder Geschwindigkeits werte nachgeschaltet ist und daß gleichzeitig der dem jeweiligen Schritt der Treppenspannung zugeordnete Wert analog/digital gewandelt wird_o
δ«, Radar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Meßeinrichtungen gelieferten Werte gespeichert und in einer logischen Schaltung weiterverarbeitet werden, in der die Zuordnung der zusammengehörigen Paare von Geschwindigkeits- und Entfernungsbereich erfolgt»
6„ Radar nach einem, der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen Sinus- und einen Cosinus-Kanal aufweist und daß die Geschwindigkeitsmeßeinrichtung eine Schaltung zur Bestimmung des Vorzeichens der Geschwindigkeit enthält.
7. Radar nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwebungssignale des Sinus- und des Cosinus-Kanals auf eine Klassifizierschaltung gelangt, in der die Hindernisse nach dem Vorzeichen der Geschwindigkeit klassifiziert werden.

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8. Radar nach Anspruch 7, dadurchgekennzeieh.net, daß die Klassifizierschaltung aus zwei Summierstufen besteht, auf die die Signale vom Sinus- und vom Cosinus-Kanal gelangen,

Li

schoben auf die beiden Summierstufen gelangt.

wobei das Signal vom Sinus-Kanal um + ;■*■ bzw. - ■£ ver-

Li Lt

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