DE2327186C2

DE2327186C2 - Rückstrahl-Meßgerät

Info

Publication number: DE2327186C2
Application number: DE2327186A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.-Ing. 7910 Neu-Ulm Wiesbeck
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-05-28
Filing date: 1973-05-28
Publication date: 1982-12-16
Also published as: AU6879274A; DE2327186A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückstrahl-Meßgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Besonders vorteilhaft ist die Erfindung in Form eines fahrzeugseitigen Radargerätes des Land-Schnellverkehrs zum autarken Gewinnen für den Fahrzeugführer zur Verminderung seiner Kollisionsgefährdung nützlicher Informationen aus seinem Vorausraum benutzbar. Als Rückstrahl-Meßgerät kommt vorzugsweise ein Radargerät zum Einsatz, das mit elektromagnetischen Wellen arbeitet; jedoch sind auch im Sinne der Erfindung entsprechend ausgestaltete Laser- oder Sonargeräte benutzbar. Außerdem ist die vorteilhafte Einsatzfähigkeit der Erfindung in der Kollisionswarntechnik nicht uif den Land-Schnellsiraßenverkehr beschränkt, sondern sie erstreckt sich gleichermaßen ■> vorteilhaft auf den Wasserstraßenverkehr sowohl der Binnen- als auch der Küsten- und Hochseeschiffahrt

Zur Erhöhung der Verkehrssicherheit auf Schnellstraßen sind bereits verschiedene Methoden bekanntgeworden, bei deren Anwendung sich die notwendige ι« Auflösung sowohl der Entfemungs- als auch der Differenzgeschwindigkeitsmessung zu angemessenen Objekten als Problem herausgestellt hat; noch schwieriger ist bei autarken Kollisionswarnsystemen in der Praxis die Unterscheidung von gefährlichen und ι' ungefährlichen angemessenen Objekten, z. B. die Unterscheidung von nicht den Verkehr behindernden Verkehrsschildern, Leitplanken und auf der Nebenspur befindlichen Fahrzeugen, einerseits von genau in der eigenen Fahrtrichtung befindlichen, ihren eigenen ^o Abstand zu dem Meßgerät vermindernden Objekten andererseits.

In der US-PS 24 03 622 ist ein System zur Hindernis-Erkennung beschrieben, das über zwei getrennte, sich überlappende Sendediagramme Schwin- ^5 gungen mit unterschiedlicher Frequenz abstrahlt. Die Echos werden über eine gemeinsame Sendeantenne empfangen. Im Empfänger werden die Signalanteile mit der D^;fferenzfrequenz der beiden Sendeschwingungen auf dem Schirm eines Kathodenstrahlsichtgeräts zur «ι Anzeige gebracht. Signalanteile mit der Differenzfrequenz der Sendeschwingungen ergeben sich hierbei jedoch nicht nur durch Hindernisse in Bewegungsrichtung, sondern immer beim gleichzeitigen Empfang von Echosignalen beider Frequenzen über die gemeinsame i> Empfangsantenne, was insbesondere bei der Vielzahl von Objekten entlang einer Fahrbahn fälschlicherweise eine Gefährdung vortäuschen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückstrahl-Meßgerät der einleitend genannten Art ■«ι gegenüber dem Stand der Technik insbesondere dahingehend zu verbessern, daß es mit großer Sicherheit in einer vorbestimmten Richtung, beispielsweise in der eigenen Fahrtrichtung, befindliche angemessene Objekte von außerhalb dieser Richtung, aber in ■t'i großer Nähe zu den angemessenen Objekten befindlichen anderen Objekten zu unterscheiden vermag.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil-5ü düngen der Erfindung.

Wie sich in der Praxis herausgestellt hat, sind bekannte Rückstrahl-Meßgeräte, die die Amplituden der empfangenen rückgestrahlten Schwingungen auswerten, zur Lösung dieser Aufgabe ungeeignet, da der Streuquerschnitt beispielsweise zwischen Motorradfahrern und Kühlwagen etwa um den Faktor 10⁴ verschieden sind. Auch ist es unzweckmäßig, Rückstrahl-Meßgeräte bekannter Technik zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe mit m> Keulenbreiten von 10 bis 15° heranzuziehen; diese Keulenbreiten sind beim Einsatz dieser bekannten Geräte im Land-Straßenverkehr zwar geeignet, Kurven auszuleuchten, jedoch werden verwirrenderweise hierbei auch Fahrzeuge oder andere ungefährliche ange^h"' messene Rückstrahl-Objekte neben der eigenen Fahrbahn erfaßt, die unnötigerweise eine Kollisionsgefährdung vortäuschen.

Vorteilhafterweise werden zum Erzeugen der zwei

Sende/Empfangsdiagramme zwei Sende/Empfangs-Richtantennen vorgesehen, und weiterhin empfangsseitig Mittel zur getrennten gegenseitigen Frequenzüberlagerung der über die eine (über die andere) der zwei Richtantennen abgestrahlten Schwingungen mit den auf diese Sendeschwingungen zurückführenden, mittels der anderen (bzw. der einen) der zwei Richtantennen empfangenen rückgestrahlten Schwingungen: durch Amplitudenvergleich der durch die Frequenzüberlagerung gewonnenen Schwingungen läßt sich auf die Zielrichtung des angemessenen Objektes sehr genau schließen, und zwar ähnlich dem »Amplitudenvergleichs-Monopulsradar« (amplitude-comparison monopulse radar).

Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Rückstrahl-Meßgerätes als fahrzeugseitiges Kollisionswarngerät in einem Kraftfahrzeug des Landverkehrs hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die winkelmäßige Größe des Überlappungsgebietes der Sende/Empfangsdiagramme zu etwa 1 bis 2 Winkelgi aden und die Keulenbreiten der einzelnen Sende/Empfangsdiagramme winkelmäßig zu etwa 5 bis 7 Winkelgraden zu wählen. Der räumliche Erwartungsbereich des Rückstrahl-Meßgerätes für anzumessende Rückstrahl-Objekte wird hierbei zweckmäßigerweise zu etwa 100 Metern gewählt.

Anhand der Figuren werden im folgenden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt zur Erläuterung des Einsatzes der Erfindung im Land-Straßen-Kraftverkehr in Draufsicht einen Kraftwagen 1 und zwei annähernd gleich große azimutale Sende/Empfangsdiagramme D\ und Z^, die gemeinsam im wesentlichen nur den räumlichen Erwartungsbereich der anzumessenden Objekte überdecken und die sich gegenseitig im gekreuzt schraffierten dargestellten Gebiet in vorgegebener Weise überlappen.

Fig.2 zeigt ein Blockschaltbild einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die beispielsweise als Kollisionswarngerät im Kraftfahrzeug 1 im Sinne der Erfindung vorteilhaft verwendbar ist. Mit 2 und 3 sind in F i g. 2 zwei getrennte Richtantennen zum Erzeugen der Sende/Empfangsdiagramme D\ bzw. Di (Fig. 1) bezeichnet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel mit zwei getrennten Sende/Empfangsgeräten zusammenarbeiten. Die Sendeschwingungs-Generatoren dieser beiden Geräte sind mit 4 bzw. 5 bezeichnet und geben um eine vorgegebene Frequenz Af unterschiedliche Schwingungen f\ bzw. h über Sende/Empfangsweichen, beispielsweise Zirkulatoren 6 und 7, auf die Antennen 2 bzw. 3. An die Zirkulatoren 6 und 7 sind Mischanordnungen 8 bzw. 9 angeschlossen, die einerseits niederfrequente Überlagerungsschwingungen NF, die sich beispielsweise aufgrund des Dopplereffektes ergeben, und andererseits weitere Überlagerungsschwingungen ZFerzeugen, die sich einerseits bei Überlagerung der Frequenz /, aus dem Generator 4 mit der über die Richtantenne 2 und den Zirkulator 6 erhaltenen Empfangsfrequenz ergeben, die auf Sendeschwingungen der Frequenz Z₂ zurückzuführen ist, und andererseits aus der Überlagerung der *> Frequenz h aus dem Generator 5 mit zu U gehörigen und über die Richtantenne 3 und den Zirkulator 7 geleiteten Empfangsschwingungen. Diese Überlagerungsschwingungen treten nur dann auf, wenn sich das jeweilige Rückstrahlobjekt im Überlappungsbereich

κι A.2(Fig. 1) befindet.

Die Frequenzen h und F₂ werden durch an sich bekannte Maßnahmen, beispielsweise unter Verwendung von Regelschleifen, auf einem konstanten gegenseitigen Frequenzabstand Af gehalten. Die Größe

'■' des Überlappungsbereiches Di.₂ ist vorteilhafterweise winkelmäßig zu 1 bis 2 Winkelgraden gewählt, während die Keulenbreiten der Diagramme Di und Di zweckmäßig zu etwa 5 bis 7 Winkclgraden gewählt sind. Ein Rückstrahlobjekt wird normalerweise zuerst entweder über Di oder über Di erfaßt, wobei die Differenzgeschwindigkeit und der Abstand in an sich bekannter Weise gemessen werden können. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach dem FM-CW-Prinzip (frequenzmoduliertes Dauerstrichver-

-"' fahren) gearbeitet; dann unterscheiden sich die augenblicklichen Empfangsfrequenzen von den augenblicklichen Sendefrequenzen sowohl aufgrund des Dopplereffektes als auch aufgrund der zwischenzeitlichen Frequenzänderung infolge der Frequenzmodulation.

⁵⁽¹ Zur Gewinnung dieser Differenzfrequenzen sind bei der Anordnung nach F i g. 2 an sich bekannte Anordnungen 10 und 11 vorgesehen. Mit /οι und fsi bzw. /O^und fs? sind hierbei die geschwindigkeitsabhängigen bzw. die entfernungsabhängigen Frequenzunterschiede bezeich-

^r> net, die der weiteren Auswertung zugeführt werden. Diese weitere Auswertung ist an sich bekannt und daher im folgenden nicht näher beschrieben. Beispielsweise kann sie eine automatische Bremsbeeinflussung des eigenen Fahrzeuges beinhalten. Mit 12 und 13 sind Mischstufen und mit 14 und 15 Verstärker bezeichnet.

Nähen sich das Rückstrahlobjekt dem kritischen Überlappungsbereich Di, 2, so erhält man annähernd amplitudengleiche Signale an den NF-Ausgängen der Mischanordnungen 8 und 9. An diese Ausgänge ist über Filter und Verstärker ein Amplituden-Komparator 16 angeschlossen.

Amplitudengleichheit der Komparatoreingangssigna-Ie tritt dann auf, wenn man sich direkt dem Rückstrahlobjekt nähert. Aus diesem Kriterium in

Vi Verbindung mit der ermittelten Differenzgeschwindigkeit und dem Abstand läßt sich eine Aktionsentscheidung herleiten.

Als besonders vorteilhafte Arbeitsweüenlängen beim Einsatz der Erfindung als Kollisionswarngerät des Landstraßen-Kraftfahrzeugverkehrs haben sich eine Wellenlänge zwischen 7,5 und 20 mm herausgestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rückstrahi-Meßgerät zum Bestimmen der Richtung und ggf. des Abstandes gegenüber angemessenen Objekten, insbesondere fahrzeugseitiges Radargerät zur Verminderung der Kollisionsgefährdung durch Ortung in Fahrtrichtung befindlicher Hindernisse, mit Mitteln zum Erzeugen zweier getrennter und annähernd gleich großer azimutaler Sendediagramme, die sich gegenseitig in vorgegebener Weise überlappen und über die Sendeschwingungen unterschiedlicher Frequenz, ausgestrahlt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zwei den Sendediagrammen entsprechende kombinierte Sende/Empfangsdiagramme (Du Di) erzeugen und daß als Kriterium für das Auftreten von Rückstrahlungen aus dem gegenseitigen Überlappungsbereich (Dy. ₂) der Sende/Empfangsdiagramme (Dy, D₂) empfangsseitig feststellbar ist, daß über die beiden Empfangsdiagramme solche Rückstrahlungen annähernd gleicher Amplitude empfangen werden, die auf Sendeschwingungen des jeweils anderen der zwei Sende/Empfangsdiagramme (Du D₂) zurückzuführen sind.

2. Rückstrahl-Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der zwei Sende/Empfangsdiagramme (Dy, D₂) zwei Sende/ Empfangs-Richtantennen (2,3) vorgesehen sind, daß empfangsseitig Mittel zur getrennten gegenseitigen Frequenzüberlagerung der über die eine (andere) der zwei Richtantennen (2, 3) abgestrahlten Schwingungen mit den auf diese Sendeschwingungen zurückführenden, mittels der anderen (einen) der zwei Richtantennen (2,3) empfangenen rückgestrahlten Schwingungen vorgesehen sind, und daß an diese Mittel ein Amplitudenkomparator (16) angeschlossen ist.

3. Rückstrahl-Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es nach dem CW/FM-Prinzip arbeitet.

4. Rückstrahl-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei seinem Einsatz als fahrzeugseitiges Kollisionswarngerät in einem Kraftfahrzeug des Landverkehrs die winkelmäßige Größe des Überlappungsbereiches (Dy. ₂) der Sende/Empfangsdiagramme (Du D₂) zu etwa 1 bis 2 Winkelgraden und die Keulenbreiten der einzelnen Sende/Empfangsdiagramme (Dy, D₂) winkelmäßig zu etwa 5 bis 7 Winkelgraden gewählt sind.

5. Rückstrahl-Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sein räumlicher Erwartungsbereich von Rückstrahlobjekten zu etwa 100 Metern gewählt ist.