DE2408595C2

DE2408595C2 - Einrichtung zum Ermitteln der Entfernung und/oder der Differenzgeschwindigkeit zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt

Info

Publication number: DE2408595C2
Application number: DE2408595A
Authority: DE
Inventors: Günter 6239 Kriftel Hahlganß
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1974-02-22
Filing date: 1974-02-22
Publication date: 1984-10-11
Also published as: DE2408595A1

Description

Bei einer derartigen Einrichtung, die nach dem Radarprinzip arbeitet, werden von der Sendestufe eines Fahrzeugs hochfrequente Signalimpulse ausgesendet, die nach Reflexion beispielsweise an einem vorausfahrenden Fahrzeug von der Empfangsstufe wieder aufpenommen werden. Aus der Laufzeit der einzelnen Signalim-

pulse von der Sendestufe zum Objekt und zurück zur Empfangsstufe kann die Entfernung und gegebenenfalls die Differenzgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Objekt ermittelt werden.

Diese Einrichtungen dienen dem Zweck, den Fahrzeugführer insbesondere bei schlechten Sichtverhältnissen, wie beispielsweise bei Nebel, starkem Regen oder bei Dunkelheit, rechtzeitig vor einem in Fahrtrichtung seines Fahrzeugs auftauchenden Objekt, wie einem vorausfahrenden, entgegenkommenden oder stehenden Fahrzeug oder einem anderen Hindernis zu warnen, so daß er entsprechende Maßnahmen zur Verhinderung eines Unfalls ergreifen kann. Obwohl derartige Einrichtungen bevorzugt in Kraftfahrzeugen Verwendung finden sollen, eignen sie sich auch für schienengebundene

ausgangssignals größer ist ab die momentale Ampli- 25 Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge und Luftfahrzeuge, wie tude des Funktionsgeneratorausgangssignals. insbesondere Hubschrauber und senkrecht startende

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (24) mindestens zwei Spannungsqciellen umfaßt, die an ein RC-G lied (26) angeschlossen sind und von denen mindestens eine durch den Taktgenerator (Ii) wirksam bzw. unwirksam schaltbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (24) drei Span- und landende Flugzeuge.

Das Verhältnis der Empfangsleistung eines ausgesendeten und nach einer Reflexion wieder empfangenen Signals zur Sendeleistung nimmt bekanntlich mit der vierten Poten, des Abstandes zwischen dem Sender und der Reflexionsstelle, die beispielsweise ein vorausfahrendes Fahrzeug oder ein anderes Hindernis ist, ab. Demzufolge können Gegenstände mit kleinem Streu-

nungsquellen unterschiedlicher Größe umfaßt, von 35 querschnitt, die relativ dicht vor dem Fahrzeug auftau-

denen zwei durch den Taktgenerator (II) wirksam bzw. unwirksam schaltbar sind

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquellen unter Verwendung einstellbarer Spannungsteiler (28, 29, w 33) realisiert sind

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche t bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (24) vom Taktgenerator (If) über eine monostabile Koplschaltung (31) angesteuert ist, dessen Verwefeeit in seinem gekippten Zustand kleiner als die Zettdauer zweier aufeinanderfolgender Taktimputse chen, oder Gegenstände mit größerem Streuquerschnitt, die durch die Nebenkeulen erfaßt werden, zu Empfangssignalen hoher Leistung führen, während ein in großem Abstand vor dem Fahrzeug vorausfahrendes Fahrzeug lediglich ein Empfangssignal relativ geringer Leistung erzeugt. Hierdurch können unerwünschte Fehfwarnungen entstehen, die den Nutzen einer solchen Einrichtung erheblich mindern.

Bei Radaranlagen zur Überwachung des Luft- und Seeverkehrs ist es bereits bekannt, den Einfluß von feststehenden oder sich bewegenden Objekten, die sich im Nahbereich des Sendeempfängers, dh. in einem Bereich bis zu 500 Metern, befinden, durch eine sogenannte Nahzielunterdrückung auszuschaltetL En allgemein 50> üMches Verfahren besteht hierbei darin, daß in der Empfangsstufe ein elektrisch steuerbares Dämpfungs glied vorgesehen wird. Das Dämpfungsglied wird durch jeden Taktimpuls des Taktgenerators m seinen größten Dämpfungswert gesteuert und danach wird die Dampfung laufend bis zum Eintreffen des nächsten Taktim-

pulses vermindert Anstelle eines Dämpfungsgliedes

kann auch ein Verstärker vorgesehen werden, dessen Verstärkung beginnend mit jedem Taktimpuls von ei-

Dte Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum nem minimalen Wert bis zu einem maximalen Wert vor Ermitteln der Entfernung und//oder der Differenzge- ea dem nächsten Taktimpuls eingestellt wird Dadurch schwindigkeh zwischen einem Fahrzeug, insbesondere wird in beiden Fällen erreicht, daß die von Objekten im einem, Kraftfahrzeug, und etaem m Fahrtrichtung vor Nahbereich des Sendeempfängers stammenden diesem befindlichen Objekt, mit einer Senderstufe, die Echoimpulse stark gedämpft bzw. nicht verstärkt und etra Signal ηώ einer im Zentäneierwetfenljereceh liegen- auf diese Weise von der Auswertungsstufe nicht erfaßt den Wellenlänge erzeugt und von einem Taktgenerator 65 werden. Diese bekannte Nahzielunterdrackuhg läßt sich angesteuert SigmaSmputse aussendet, einer Empfangs- jedoch für die eingangs beschriebene Einrichtung nicht stufe, die die empfangenem SignafimpuEse in gfetdige- anwenden, da aufgrund des kleinen Nahbereichs — dierkfotete Zwiscfienfrequenztmputse umsetzt, und einer ser umfaßt einen Bereich von wenigen Metern vor dem

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einen» einen Oszillator und eimern mehrstufigen Teiler umfassenden Taktgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (24) von der Teilerstufe angesteuert ist, die der als Taktgeneratorausgang vorgesehenem! Teiferstofe vorausgeht

Fahrzeug — die Aussteuerung des Dämpfungsgliedes bzw. des Verstärkers zwischen seinen beiden Grenzwerten innerhalb weniger Nanosekunden erfolgen müßte, was wegen der Einsteilzeitkonstanten dieser Baugruppen nicht möglich ist.

Es ist des weiteren eine Sende- und Emp'angseinrichtung zum Ermitteln von Zielobjekten innerhalb eines begrenzten Nahbereichs bekannt (DE-OS 20 55 250), bei der ein den Sender speisender Impulsgenerator eine Gatterschaltung im Empfangsteil der Einrichtung ansteuert und zwar derart, daß die Gatterschaltung nur während eines kurzen Zeitintervall am Ende jedes ausgesendeten Impuls auf Durchgang schaltet. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei der Auswertung nur Nahziele, nicht jedoch entferntere Ziele berücksichtigt werden.

Ferner ist ein Warngerät zum Erzeugen eines Alarmsignals aus den Empfangssignalen eines Radargeräts bekannt (DE OS 21 42 755). bei dem zur Unterscheidung , .von Echtzielen und Cluttersignalen im Nahbereich die ¹³J-Empfangssignale in Digitalsignale vom Wet »Ο« oder ifjjj»L« quantisiert und danach mit einem vorgegebenen ρ;»-;Referenzwert verglichen werden, wobei die Anzahl der *: ' Schwellweitüberschreitungen pro Zeiteinheit erfaßt > 'und bewertet wird.

_r J _" Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nahzielunterdrük-,kungsstufe für die eingangs beschriebene Einrichtung zu schaffen, die Signalechos von in einem Bereich von wenigen Metern vordem Fahrzeug auftauchender Nahziele sicher unterdrückt Zudem soll die Nahzielunterdrückungsstufe einen möglichst einfachen und billigen Aufbau besitzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nahzielunterdrückungsstufe einen von dem Taktgenerator angesteuerten, eine fallende Spannungs-Zeit- bzw. Strom-Zeit-Funktion erzeugenden Funktionsgenerator und einen Komparator umfaßt, der das Ausgangssignal des Funktionsgenerators mit dem der Empfangsstufe vergleicht und der ein Ausgangssignal an die Auswertungsstufe abgibt, wenn die Amplitude des Empfangsstufenausgangssignals größer ist als die momentane Amplitude des Funktionsgeneratorausgangssignals.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Funktionsgenerator aus mindestens zwei Spannungsquellen, die an ein RC-G\\ed angeschlossen sind und von denen mindestens eine durch den Taktgenerator wirksam bzw. unwirksam schaltbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Funktionsgenerator drei SpannungsqueJen unterschiedlicher Größe, von denen zwei durch den Taktgenerator wirksam bzw. unwirksam schaltbar sind. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, daß durch entsprechende Wahl der drei Spannungsquellen, die am zweckmäßigsten unter Verwendung von einstellbaren Spannungsteilen realisiert sind, die Spannungs-Zeit bzw. Strom-Zeit-Funktion des ■Funktionsgenerators in weiten Grenzen ohne Schwierigkeiten verändert und den jeweilige») Forderungen angepaßt werden kann.

Die Ansteuerung des Funktionsgenerators vom Taktgenerator erfolgt am zweckmäßigsten über eine monostabile Kippschaltung, deren Verweilzeit in ihrem gekippten Zustand kleiner als die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen ist. Falls der Taktgenerator aus einem Oszillator und einem diesem nachgeschalteten mehrstufigen Teiler aufgebaut ist, kann mit Vorteil der Funktionsgenerator auch von der zweitletzten Teilerstufe angesteuert werden. Es kann dann auf die Verwendung einer monostabilcn Kippstufe verzichtet werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel enthält, näher erläutert. Es zeigen F i g. 1 ein Blockschaltbild der Einrichtung,

F i g. 2 ein Schaltbild des Funktionsgenerators und
Fig. 3 die Spannungs-Zeil-Funktion des Funktionsgenerators.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt die Einrichtung eine Sendestufe 1. eine Empfangsstiie 2, eine Aur.weriungsstufe 3 und eine akustische undioder optische Anzeigestufe 4.

Die Sendestufe 1 enthält einen Gunn-Oscillator 5. der ein Signal mit einer Frequenz von 9.26 GHz erzeugt.

Dieses Signal gelangt über einen RicJitkoppler 6. in dem ein Teil der Signalenergie für einen Frequen^iegelkreis 7 ausgekoppelt wird, und einen Isolator 8 /u einem Diodenschalter 9 und von dort /ur Sendeantenne 10. Der Diodenschalter 9 ist von einem pseudosialistischen Taktgeber Jl angesteuert. Die am Diodenschalter 9 un_nter Umständen auftretenden Signalreflexionen, die auf den Oszillator 5 zurückwirken können, werden im Isolator 8 auf ein unwirksames Maß gedämpft.

Die von einem Objekt reflektieren Signalimpulse so-

wie von Sendern anderer Fahrzeuge stammenden Signalimpulse werden von einer Empfangsantenne 12 aufgenommen und einem Mischer 13, zugeleitet, der die Frequenz der empfangenen Signalimpulse in einen Zwischenfrequenzbereich von ungefähr 160 MHz umsetzt.

Das dazu benötigte Lokaloszillatorsignal liefert ein weiterer Gunn-Oszillator !4. der auf einer l-"requenz von 9,42 GHz arbeitet. Das Ausgangssignil des Mischers 13 wird einem logarithmischen Verstärker 15 zugeführt, der verstärkte und gleichgerichtete ^wischenfrequenzimpulse abgibt. Um sicherzustellen, daß die Zwischenfrequenz stets innerhalb der FreqiKnzbandbreite des logarithmischen Verstärkers 15 liegt, ist ein Frequenzregelkreis 7 für den Gunn-Oszillator 14 vorgesehen.
Der Frequenzregelkreis 7 umfaßt einen vom Richtkoppler 6 angesteuerten Mischer 15, der über einen Isolator 18 und einen Leistungsteiler 17 mit dem Lokaloszillator 14 verbunden 1st. Das vor dem Mischer 16 gebildete Zwischenfrequenzsignal gelangt über einen Verstärker 19 zu einem Frequenz-Spannungs-Wandler

20. Dieser erzeugt bei einer Frequenzabweichung eine dieser proportionale Ausgangsspannung, die über einen Verstärker 21 dem Steuerelement des Gunn-Oszillator 14. beispielsweise einer im Schwingkreis des Oszillators befindlichen Kapazitätsdiode, zugeführt wird.

Der Ausgang des logarithmischen Verstärkers 15 ist über eine ladungsgekoppelte Laufzeitkette 22, die der Ausschaltung von Fehlwarnungen durch Fremdsignalimpulse dient, oder auch unmittelbar mit einer Nahzielunterdrückungsstufe 23 verbunden. <leren Ausgang an die Auswertungsstufe 3 angeschlossen ist. In der Praxis wird man die Nahzielunterdrückungsstufe 23 entweder in die Empfangsstufe 2 oder in die Auswertungsstufe 3 integrieren.

Die Nahzielunterdrückungsstufe 23 umfaßt einen vom Taktgenerator 11 angesteuerten Funktionsgenerator 24 und einen Komparator 25. Der eine Eingang des Komparator ist mit dem Ausgang des Funktionsgenerator und anderer Eingang ist mit dem Ausgang der Empfangsstufe verbunden. Der Ausgang des Kompara-

tors ist an den Eingang der Auswertiingsstufe 3 angeschlossen. Wie aus der Fig.2 hervorgeht, enthält der Funktionsgenerator 24 ein RC-Gl'iea 26, das an dem Ausgang eines ersten Verstärkers 27 angeschaltet ist.

Die an einem ersten einstellbaren Spannungsteiler 28 abgegriffene Spannung speist einen zweiten einstellbaren Spannungsteiler, welcher durch die Widerstände 35, 29 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors 30 gebildet wird. Durch entsprechende Ansteuerung des Schalttransistors 30 wird der zweite einstellbare Spannungsteiler wirksam bzw. unwirksam geschaltet, dessen Ausgangsspannung dem Eingang des ersten Verstärkers zugeführt wird. Der Schalttransistor 30 wird von einer monostabilen Kippschaltung 31 angesteuert, die ihrerseits vom Taktgenerator 11 setzbar ist. Das RC-Glied 26 ist des weiteren über eine Diode und einen zweiten Verstärker 32 angeschlossen, dessen Eingangsspannung an einem dritten einstellbaren Spannungsteiler 33 abgegriffen wird.

Jm Ruhestand liegt am Kondensator des RC-GWedes 26 eine Spannung Ua an, die der verstärkten am Spannungsteiler 28 abgegriffenen Spannung entspricht, da sich der Schalttransistor 30 in seinem nichtleitenden Zustand befindet. Sobald die monostabile Kippschaltung 31 durch einen Taktimpuls in ihre zweite Stellung kippt, wird der Schalttransistor 30 leitend und am Ausgang des Verstärkers 27 liegt eine Spannung U\ an, die kleiner als i/o ist. Infolgedessen entlädt sich der Kondensator de-s RC-GYieaes 26. Sobald die Spannung am Kondensator die im Ausgang des Verstärkers 32 auftretende Spannung Ui erreicht hat, ist der Entladevorgang beendet, άζ dann die Diode leitend wird und eine weitere Entladung des Kondensators unter die Spannung Lh verhindert wird. Kippt die monostabile Kippschaltung 31 nach einer bestimmten vorgegebenen Zeit wieder in ihre Ausgangsstellung zurück, so wird der Kondensator des RC-Gliedes 26 wieder auf die Spannung Uo aufgeladen und ein neuer Entladevorgang kann beginnen.

Die am Ausgang 34 des Funktionsgenerators 24 nach Eintreffen eines Taktimpulses auftretende Spannung hat somit einen zeitlichen Verlauf, wie er in F i g. 3 dargestellt ist. Diese sich zeitlich ändernde Ausgangsspannung wird im Komparator 25 mit dem Ausgangssignal der Empfangsstufe 2 verglichen. Tritt hierbei kurz nach dem Eintreffen des Taktimpulses — Zeit to— beispielsweise zur Zeit i\ ein impuls von der Eingangsstufe 2 am Komparator 25 auf, so handelt es sich um ein Nahziel. Dieses wird, da die Amplitude der Ausgangsspannung des Funktionsgenerators 24 zur Zeit /; größer ist als die des eintreffenden Impulses, unterdrückt, d. h., der Komparator 25 gibt kein Signal ab. Tritt jedoch zu einem späteren Zeitpunkt — beispielsweise zur Zeit h — ein kleiner Impuls von einem vorausfahrenden Fahrzeug auf, so gibt der Komparator 25 ein Ausgangssignal ab, da die Amplitude der Ausgangsspannung des Funktionsgenerators 24 zu' Zeit fe kleiner ist als die des eintreffenden Impulses.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Ermitteln der Entfernung und/ oder der Differenzgeschwindigkeit zwischen einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, und einem in Fahrtrichtung von diesem befindlichen Objekt, mi einer Sendestufe, die ein Signal mit einer in Zentimeterwellenbereich liegenden Wellenlänge erzeugt und von einem Taktgenerator angesteuert Signalimpulse aussendet, einer Empfangsstufe, die die empfangenen Signalimpulse in gleichgerichtete Zwischenfrequenzimpulse umsetzt, und einer Auswertungsstufe, die über eine Nahzielunterdruckungsstufe mit dem Ausgang der Empfangsstufe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nahzielunterdrückungsstufe (23) einen von dem Taktgenerator (U) angesteuerten, eine fallende Spannungs-Zeit- bzw. Strom-Zert-Funktior. erzeugenden Funktionsgenerator (24) und einen Komparator (25) umfaßt, der das Ausgangssignal des Funktionsgenerators (24) mit dem der Empfangsstufe (2) vergleicht und der ein Ausgangssignal an die Auswertungsstufe (3) abgibt, wenn die Amplitude des Empfangsstufen-Auswertungsstufe, die über eine Nahzielunterdrükkungsstufe mit dem Ausgang der Empfangsstufe verbunden ist.