DE2514868B2 - FM-Schwebungs-Rückstrahlortungsgerät zur gleichzeitigen Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessung - Google Patents

FM-Schwebungs-Rückstrahlortungsgerät zur gleichzeitigen Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessung

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DE2514868B2
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Dieter Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Klippel
Guenter Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Neininger
Eike Dipl.-Ing. 7257 Ditzingen Sautter
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Rückstrahlortungsgerät wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben.
Ein derartiges Rückstrahlortungsgerät ist in der DE-PS 8 67 709 beschrieben. Das dort beschriebene Rückstrahlortungsgerät ist ein frequenzmoduliertes Dauerstrichradargerät, das in der weiteren Beschreibung mit FM-CW-Gerät bezeichnet ist. Bei diesem FM-CW-Gerät entstehen durch die Überlagerung der vom Ziel reflektierten Signale entfernungs- und geschwindigkeitsabhängige Schwebungssignale, aus denen die Entfernung und die Relativgeschwindigkeit ermittelt werden.
Die in der erwähnten Patentschrift beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich in zwei Gruppen einteilen:
Die Signale, aus denen die Entfernung und die Relativgeschwindigkeit ermittelt werden, sind
a) gleichzeitig vorhanden,
b) nacheinander vorhanden.
Im ersten Fall sind zwei Sende-Empfangs-Anlagen erforderlich. Zur Entfernungsmessung wird vom ersten Sender ein sägezahnförmig frequenzmoduliertes Signal abgestrahlt, und zur Relativgeschwindigkeitsmessung wird vom zweiten Sender gleichzeitig ein unmoduliertes Signal abgestrahlt. Die Entfernungs- und Relativgeschwindigkeitsauswertung in den Empfängern erfolgt ebenfalls gleichzeitig.
Im zweiten Fall ist nur eine Sende-Empfangs-Anlage vorgesehen. Es werden entweder abwechselnd frequenzmodulierte und unmodulierte Signale oder nur dreieckförmig frequenzmodulierte Signale abgestrahlt. Die Auswertung der Signale bezüglich der Entfernung und der Relativgeschwindigkeit erfolgt nacheinander oder, wenn geeignete Speicher vorhanden sind, gleichzeitig. Wenn die abgestrahlten Signale nur dreieckförmig frequenzmoduliert sind, kann das Vorzeichen der Relativgeschwindigkeit nicht bestimmt werden.
Ein Rückstrahlortungsgerät zur Messung von Entfernung und Relativgeschwindigkeit zu Zielen ist auch aus der DE-OS 23 05 941 bekannt. Bei der dort beschriebenen Lösung ist das abgestrahlte Signal dreieckförmig frequenzmoduliert, und die Mischfrequenz wird treppenförmig verändert. Dadurch erfolgt eine Aufteilung des Überwachungsbereiches in mehrere Entfernungsbereiche. Die Geschwindigkeit wird aus einem unmodulierten CW-Signal bestimmt. Eine gleichzeitige Messung von Entfernung und Relativgeschwindigkeit ist nicht möglich.
Aufgabe
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Rückstrahlortungsgerät anzugeben, das aus nur einer Sende-Empfangs-Anlage besteht und bei dem die Entfernung und die Relativgeschwindigkeit, einschließlich ihres Vorzeichens gleichzeitig aus demselben empfangenen Signal abgeleitet werden.
Lösung
Die Lösung erfolgt mit den in den Ansprüchen angegebenen Mitteln.
Vorteile
Obwohl nur eine Sende-Empfangs-Anlage vorgesehen ist, ist eine gleichzeitige Auswertung des Schwebungssignals hinsichtlich Entfernung und Relativgeschwindigkeit, einschließlich des Vorzeichens der Relativgeschwindigkeit, möglich. Speicher sind nicht mehr notwendig.
Zur Entfernungsmessung wird der zu überwachende Bereich in einer sehr kurzen Zeit abgesucht. Der Suchvorgang wird nur unterbrochen, wenn ein Ziel festgestellt wurde. Dann erfolgt außer der Entfernungsmessung auch eine Messung der Relativgeschwindigkeit. Die Messung kann so gesteuert werden, daß die Geschwindigkeit nur von einem oder von mehreren Zielen ermittelt wird. Das Rückstrahlortungsgerät arbeitet auch dann noch einwandfrei, wenn in dem zu überwachenden Bereich mehrere Ziele vorhanden sind. Das neue Rückstrahlortungsgerät eignet sich besonders als Auto-Rückstrahlortungsgerät.
Beschreibung
Die Erfindung wird für ein FM-CW-Gerät anhand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 Diagramme zur Erläuterung des bekannten FM-CW-Geräts (Fig. la bis Id) und des erfindungsgemäßen FM-CW-Geräts(Fig. Idbis 1 f),
F i g. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen FM-CW-Geräts,
Fig.3 ein Blockschaltbild der Auswerteeinrichtung für die Entfernung nach F i g. 2,
bo F i g. 4 ein Blockschaltbild der Auswerteeinrichtung für die Relativgeschwindigkeit nach F i g. 2,
F i g. 5 ein Blockschaltbild der Verarbeitungseinrichtung für die Entfernungssignale nach F i g. 2,
F i g. 6 ein Blockschaltbild der Verarbeitungseinrichtung für die Relativgeschwindigkeitssignale nach F i g. 2.
Zunächst wird anhand der Fig. 1 die Wirkungsweise des bekannten FM-CW-Geräts beschrieben, wobei die abgestrahlten Signale SA dreieckförmig (Fig. la)
frequenzmoduliert sind. Die Modulationsfrequenz fmxj sei 20 kHz, der Frequenzhub AF sei 60 MHz und die Trägerfrequenz /c "ei 16,5 GHz. Wird das abgestrahlte Signal SA von einem ruhenden Ziel reflektiert, dann wird von dem FM-CW-Gerät ein erstes Signal SE' empfangen. Handelt es sich um ein bewegtes Ziel, dann wird von dem FM-CW-Gerät ein zweites Signal SE empfangen, dessen Frequenzen sich gegenüber den Frequenzen des ersten Signals SE' um die von dem bewegten Ziel verursachte Dopplerverschiebung fo unterscheiden.
Durch Mischen des Sendesignals SA mit dem empfangenen Signal SE entsteht eine Differenzfrequenz /W, deren zeitlicher Verlauf in Fig. Ib dargestellt ist und die der Entfernung proportional ist. Die ausgezogen gezeichnete Kurve gibt die Differenzfrequenz farn = (r für ein Festziel an, während die gestrichelt gezeichnete Kurve die Differenzfrequenz farn für ein Bewegtzie! angibt.
Bei einem Bewegtziel ist während der Zeit, während der die Sendefrequenz zunimmt, die Differenzfrequenz fan = /«, die einem Festziel zugeordnet ist, um den Betrag der Dopplerverschiebung /Ό vermindert, wohingegen während der Zeit, während der die Sendefrequenz abnimmt, eine entsprechende Erhöhung der Differenzfrequenz erfolgt. Die Differenzfrequenz /Wist zu den Zeiten, zu welchen die Frequenzen des abgestrahlten und des empfangenen Signals gleich sind, Null. An den Nullstellen sind im Schwebungssignal Phasensprünge vorhanden.
Da das Schwebungssignal periodisch ist (Periodendauer τ mod gleich \lfmod), ergibt sich keine der Entfernung proportionale Frequenzlinie, sondern ein
Frequenzspektrum, das einen —'- -ähnlichen Verlauf
hat (Fig. Ic), wobei das Maximum der Hüllkurve der Entfernung Sender-Ziel-Empfänger entspricht. Bei unbewegten Zielobjekten liegen alle Frequenzlinien des Videospektrums auf ganzzahligen Vielfachen der Modulationsfrequenz, wie dies in Fig. Ic durch dick ausgezogen gezeichnete Linien dargestellt ist. Dagegen treten bei vorhandener Relativbewegung unterhalb und oberhalb der (dann nicht vorhandenen) Festzeichenlinien dünn gezeichnete Dopplerseitenlinien auf. Wegen der Symmetrie bei dreieckförmiger Modulation sind beide Dopplerseitenlinien — unabhängig von der Bewegungsrichtung — vorhanden; eine Vorzeichendiskriminierung der Dopplerfrequenz ist damit nicht möglich.
Andere Verhältnisse ergeben sich dagegen bei einer unsymmetrischen Frequenzmodulation, wie sie bei dem erfindungsgemäßen FM-CW-Gerät verwendet wird und die in F i g. Id dargestellt ist. Die Differenzfrequenz JW(F ig. Ie) ist nunmehr konstant um die Dopplerfrequenz fp erhöht (sich nähernde Zielobjekte) oder um die Dopplerfrequenz erniedrigt (sich entfernende Objekte).
Das von dem zeitlich wesentlich kürzeren Rücklauf (ansteigender Teil der sägezahnförmigen Kurve in Fig. Id) des Modulationssignals hervorgerufene Echospektrum liegt frequenzmäßig um den Faktor Anstiegszeit dividiert durch Abfallzeit höher und ist somit vom eigentlichen Nutzspektrum getrennt.
Das Frequenzspektrum des Videosignals ist in F i g. 1 f dargestellt. Sein Hüllkurvenmaximum ist der Entfernung zugeordnet. On jedoch nur noch die unteren bzw. oberen Dopplerseitenlinien vorhanden sind — je nachdem, ob sich das Zielobjekt entfernt oder nähert — ist eine Vorzeichenbestimmung der Rclativgeschwindigkeit durch die weiter unten beschriebene Auswerteeinrichtung möglich.
Mit dem erfindungsgemäßen FM-CW-Gerät können die Entfernungen zu mehreren Zielen und deren Relativgeschwindigkeiten gemessen werden. In vielen Fällen sind jedoch, insbesondere bei Auto-Radargeräten, außer den Entfernungen zu allen Zielen nur die Relativgeschwindigkeiten der Ziele, die zum FM-CW-Gerät den kleinsten Abstand haben, von Interesse. Das FM-CW-Gerät wird entsprechend der Anforderung, d. h. je nachdem, ob die Relativgeschwindigkeit zu einem, mehreren oder zu allen Zielen gemessen werden soll, entsprechend ausgeführt. Die Beschreibung erfolgt beispielsweise für ein FM-CW-Gerät, bei dem nur die Relativgeschwindigkeit des Zieles, das dem FM-CW-Gerät am nächsten ist, gemessen wird.
Anhand der F i g. 2 bis 6 wird der Aufbau und die Funktionsweise des FM-CW-Geräts beschrieben. Fig.2 ist ein Blockschaltbild des gesamten FM-CW-Geräts.
Ein in einem Oszillator 1 erzeugtes Signal mit der Frequenz /o = 16,5GHz wird durch einen Sägezahngenerator 2 sägenzahnförmig frequenzmoduliert. Das frequenzmodulierte Signal SM wird über einen Zirkulator 4 einer Antenne 5 zugeführt und von der Antenne 5 abgestrahlt.
Die Modulationsfrequenz fmodbeträgt 20 kHz, und der Frequenzhub AFisl 60MHz. Da bei der gewünschten großen Meßgenauigkeit eine hohe Konstanz der Modulationsfrequenz erforderlich ist, wird sie durch Teilen einer in einem Oszillator 13 erzeugten Frequenz von 10,62 MHz in einem Teiler 14 erzeugt.
Einem ersten Mischer 6 wird außer dem von der Antenne 5 empfangenen Signal SR auch noch ein kleiner Teil des Signals SM zugeführt, der durch einen Richtkoppler 3 aus der Speiseleitung für den Zirkulator 4 ausgekoppelt wird. Durch das Mischen des empfangenen Signals SR und des ausgekoppelten Signals SM in dem Mischer 6 entsteht das Schwebungssignal, in dem die Informationen über Entfernung und Relativgeschwindigkeit enthalten sind. Erstreckt sich der zu überwachende Bereich von 10 bis 130 m, dann liegen die Frequenzen des Schwebungssignals zwischen 160 und 2080 kHz. Der zu überwachende Bereich ist in zwöll Entfernungsbereiche mit jeweils 10 m Länge eingeteilt Jedem Entfernungsbereich ist eine Frequenz zugeordnet.
Zur Vermeidung störender Überlagerungen während des Rücklaufs des Modulationssignals wird durch einer Schalter 21, der von einem Monoflop 8 mit dem Takt dei Modulationsfrequenz gesteuert wird, verhindert, da£ das Schwebungssignal während dieser Zeit zu einerr Verstärker 7 weitergeleitet wird. Die Zeitkonstante de; Monoflops ist gleich der Zeitdauer des Rücklaufs.
Das verstärkte Schwebungssignal gelangt auf einer zweiten Mischer 9, in dem es nacheinander mi' verschiedenen Frequenzen aufwärtsgemischt wird Diese Frequenzen werden in einer Oszillatorbank 10 deren Steuerung weiter unten anhand der Fig.ί beschrieben wird, erzeugt.
Die einzelnen Frequenzen sind jeweils einen Entfernungsbereich (die Frequenz 9,66 MHz z. B. derr Entfernungsbereich 60 bis 70m) zugeordnet, d.h. die Zahl der verschiedenen Frequenzen ist gleich dei Anzahl der Entfernungsbereiche.
Dem zweiten Mischer 9 ist ein steilflankigcr Bandpat 11 mit einer Bandbreite von 16OkHz nachgeschaltet Die Bandbreite entspricht den Längen der Entfernungs
bereiche. Die Mittenfrequenz des Filters 11 liegt bei 10,7 MHz. Am Ausgang des Filters 11 ist nur dann ein Signal vorhanden, wenn das Schwebungssignal im zweiten Mischer 9 mit der Frequenz, die dem Entfernungsbereich, in dem sich ein Ziel befindet, -, zugeordnet ist, gemischt wurde. Somit weiß man, wenn man die Mischfrequenz kennt, in welchem Entfernungsbereich sich das Ziel befindet.
In einem dritten Mischer 12 wird die Frequenz des Filterausgangssignals in den Frequenzbereich 0 bis m 160 kHz umgesetzt, in dem für die weitere Entfernungsund Relativgeschwindigkeitsauswertung eine einfache Schaltungsrealisierung möglich ist. Dazu wird das Filterausgangssignal in dem dritten Mischer 12 mit einem Signal mit einer Frequenz von 10,62MHz r, gemischt. Dieses Signal wird in dem bereits erwähnten Oszillator 13 erzeugt.
Das Mischerausgangssignal wird einer Auswerteeinrichtung für die Entfernung 16 und einer Auswerteeinrichtung für die Relativgeschwindigkeit 17 zugeführt.
Anhand der F i g. 3 wird nun zunächst die Auswerteeinrichtung für die Entfernung 16 beschrieben.
Das Eingangssignal der Auswerteeinrichtung für die Entfernung 16 (F i g. 3) wird einem Tiefpaß 31 mit einem Durchlaßbereich von 0 bis 80 kHz, einem Bandpaß 32 2-, mit einem Durchlaßbereich 80 bis 160 kHz und einem ersten Gleichrichter 35 mit nachgeschalteter Schwellenschaltung 38 zugeführt.
Hat das Videosignal eine zur weiteren Entfernungsauswertung genügend große Amplitude (bestimmt jo durch den Schwellenwert der Schwellenschaltung 38), dann wird von der Schwellenschaltung 38 ein Entfernungssignal SE abgegeben.
Die Ausgangssignale des Tiefpasses 31 bzw. des Bandpasses 32 werden in Gleichrichtern 33 und 34 j5 gleichgerichtet und auf die beiden Eingänge eines Vergleichers 36 gegeben. Ist die Amplitude des gleichgerichteten Ausgangssignals des Tiefpasses 31 größer als die Amplitude des gleichgerichteten Ausgangssignals des Bandpasses 32, dann ist am Ausgang des Vergleichers 36 eine binäre Eins vorhanden, d. h., am Ausgang der Auswerteeinrichtung für die Entfernung steht ein Signal SFl zur Verfügung.
Bei umgekehrten Verhältnissen ist am Ausgang des Vergleichers 36 eine binäre 0 vorhanden. In diesem Fall wird durch einen Inverter 37 eine binäre 1 erzeugt, und von der Auswerteeinrichtung für die Entfernung wird ein Signal SF2 abgegeben.
Durch die Signale SFl und SF2 erfolgt eine Unterteilung der 10-m-Entfernungsbereiche in 5-m-Entfernungsteilbereiche, denn wenn das Ausgangssignal des Bandpasses 31 größer ist als das Ausgangssignal des Bandpasses 32, dann weiß man, daß sich das Ziel in der ersten Hälfte des 10-m-Entfernungsbereichs befindet.
Als nächstes wird anhand der F i g. 4 die Auswerteeinrichtung für die Relativgeschwindigkeit 17 beschrieben.
Zur Auswertung der Dopplerfrequenz nach Betrag und Vorzeichen wird in dem durch die Gleichung
η ■ (mod - 1 kHz S η ■ /",„„,/ < η · f„wd + 5 kHz
bestimmten Frequenzbereich um eine einzelne Spektrallinie (F i g. 10 ausgewertet.
Hierzu wird die in der Mitte (n ■ fmod — 80 kHz) eines Entfernungsbereichs (0 bis 16OkHz) liegende Linie verwendet, weil bei Zielen, die am äußersten oberen h1; (160 kHz) als auch bei Zielen, die am äußersten unteren (0 Hz) Rand des Entfernungsintervalls liegen, die 80-kHz-Linic eine zur weiteren Verarbeitung ausreichende Amplitude besitzt. Die obenerwähnte Bandbegrenzung erfolgt durch einen Bandpaß 41 mit einerr Durchlaßbereich von 79 bis 85 kHz. Bei der Frequenz 79 kHz (die Dopplerverschiebung ist minus 1 kHz) entfernt sich das Ziel mit ca. 30 km/h; bei der Frequenz 85 kHz (die Dopplerverschiebung ist plus 5 kHz) näher) sich das Ziel mit einer Relativgeschwindigkeit von ca 160 km/h.
Innerhalb des Frequenzbereichs von 79 bis 85 kHz ergeben sich Dopplerverschiebungen für sich entfernende Ziele zwischen 79 und 80 kHz (-30 km/h bis 0 km/h) und für sich näherende Ziele zwischen 80 und 85 kHz (0 km/h bis +160 km/h). Zur Bestimmung des Vorzeichens der Relativgeschwindigkeit wird, wie weiter unten beschrieben, geprüft, ob die Dopplerfrequen2 größer oder kleiner als 80 kHz ist.
Zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit wird dei oben angegebene Frequenzbereich mit einem durchstimmbaren Filter abgesucht. Da der zu überwachende Bereich schnell abgesucht werden soll, ist ein Filter mil einer kurzen Einschwingzeit notwendig.
Die Einschwingzeit eines Filters ist zu dem Kehrwert der absoluten Bandbreite proportional. Ein schmalbandiges Suchfilter hat demnach eine lange Einschwingzeit.
Deshalb ist für ein schmalbandiges Suchfilter eir N-Pfad-Filter besonders geeignet; denn ein N-Pfad-Filter, das mit der Taktfrequenz (Ta gesteuert wird, weisl mehrere Durchlaßbereiche auf, deren Abstand durch die Taktfrequenz gegeben ist. Weil mehrere Durchlaßbereiehe vorhanden sind, werden zusätzliche Signalanteile durchgelassen und dies ergibt nach der oben angegebenen Beziehung zwischen Einschwingzeit und absolutei Bandbreite eine Verkleinerung der Einschwingzeit. Die Mittenfrequenz des ersten Durchlaßbereichs, der ungleich Null ist, ist gleich der Taktfrequenz.
Weil jedoch jetzt das Ausgangssignal nicht mehl eindeutig ist (mehrere Durchlaßbereiche), muß derr N-Pfad-Filter ein Bandpaß nachgeschaltet werden. Dei Durchlaßbereich dieses Bandpasses ist gleich derr Bereich, über den das N-Pfad-Filter durchgestimmi wird. Wegen dieser Breitbandigkeit wird die Einschwingzeit des Gesamtsystems nicht verändert.
Durch die beschriebene Kombination von N-Pfad-Fil ter und nachgeschaltetem Bandpaß erhält man eir schmalbandiges Suchfilter mit einer kurzen Einschwing zeit.
Das verwendete N-Pfad-Filter 47 besteht aus dre parallelen Tiefpässen (Bandbreite 150 Hz), denen übei einen Zeitmultiplexschalter das Ausgangssignal dei Bandpasses 41 zugeführt wird. Die Bandbreite dei N-Pfad-Filters 47 ist gleich der doppelten Bandbreitf der einzelnen Tiefpässe des N-Pfad-Filters 47. Di< Steuerung des Multiplexschalters des N-Pfad-Filters 4; erfolgt durch einen spannungsgesteuerten Oszillato (VCO) 52. Der VCO 52 wird durch ein sägezahnförmi ges Signal, das in einem Sägezahngenerator 53 erzeug wird, innerhalb 50 ms (20 Hz) über den Bereich 79 bi 85 kHz durchgestimmt, d. h., der Multiplexschalter de N-Pfad-Filters 47 wird mit Frequenzen von 79 bi 85 kHz gesteuert. Somit ist das N-Pfad-Filter 47 eil Suchfilter für den Frequenzbereich von 79 bis 85 kHz.
Aus Genauigkeitsgründen kann der VCO 52 auf eine höheren Frequenz betrieben werden, als es zu Steuerung des N-Pfad-Filters 47 notwendig ist. Wird de VCO 52 über den Bereich 237 bis 255 kHz durchge stimmt, dann muß zur Steuerung des N-Pfad-Filters 4' die Ausgangsfrequenz des VCO52 in einem Teiler 5 durch drei geteilt werden.
Am Ausgang des dem N-Pfad-Filter 47 nachgeschalteten Bandpasses ist nur dann ein Signal vorhanden, wenn die Mittenfrequenz des N-Pfad-Filters 47 mit der Frequenz der dopplerverschobenen Spektrallinie übereinstimmt, ί
Zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit wird in einer Verarbeitungseinrichtung für das Relativgeschwindigkeitssignal 19 die Frequenz gemessen, mit der der VCO 52 dann schwingt, wenn am Ausgang des Bandpasses 48 ein Signal vorhanden ist. in
Das Ausgangssignal des Bandpasses 41 gelangt auch nach Gleichrichtung in einem Gleichrichter 45 zu einer Schwellenschaltung 46. Hat dieses Signal eine bestimmte Amplitude, dann wird von der Schwellenschaltung 46 ein Signal SD Vabgegeben. ι ■-,
Das Ausgangssignal des Bandpasses 48 gelangt nach Gleichrichtung in einem Gleichrichter 49 zu einer Schwellenschaltung 50. Hat dieses Signal eine bestimmte Amplitude, dann wird von der Schwellenschaltung 50 ein Signal SD abgegeben.
Anhand der F i g. 5 wird eine Verarbeitungseinrichtung für das Entfernungssignal 18 beschrieben, an deren Eingängen folgende Signale vorhanden sind:
— die Signale SF1 und SF2, durch die ein Entfernungsbereich in zwei Entfernungsteilbereiche aufgeteilt 2j wird; das Signal 5£aus der Auswerteeinrichtung für die Entfernung 16; das Signal SDV aus der Auswerteeinrichtung für die Relativgeschwindigkeit 17; ein 2-kHz-Taktsignal, das einem Teiler 15, der die Frequenz des Oszillators 13 herunterteilt, entnom- 3" men wird.
Das 2-kHz-Taktsignal gelangt über den nichtinvertierenden Eingang einer UND-Schaltung 64 zu einer Steuereinrichtung 65. Die Steuereinrichtung 65 erzeugt 3-, Ausgangssignale £1 bis £12. Die Anzahl der Ausgänge ist gleich der Anzahl der Entfernungsbereiche. Durch das Taktsignal wird zyklisch von einem Ausgang zum anderen Ausgang weitergeschaltet.
Die Ausgangssignale £1 bis £12 werden zur Steuerung der Oszillatorbank 10 (Fig.2) verwendet. Diese Steuerung bewirkt, daß die Eingangssignale des zweiten Mischers 9 zyklisch im Takt der Taktfrequenz (2 kHz) mit den verschiedenen Frequenzen der Oszillatorbank 10, die jeweils einem Entfernungsbereich zugeordnet sind, gemischt werden.
Jedes Ausgangssignal der Steuereinrichtung 65 wird außerdem jeweils einer UND-Schaltung 66/1 bis 66/12 zugeführt.
Die Signale SDV und SE werden einer UND-Schal- w tung 61 zugeführt. Das Ausgangssignal dieser UND-Schaltung 61 wird außer den UND-Schaltungen 66/1 bis 66/12 auch einym Flip-Flop 62 zugeführt. Dem Flip-Flop 62 ist ein Monoflop 63 nachgeschaltet. Die Zeitkonstante des Monoflops 63 ist 50 ms und somit γ, gleich der Zeit, die zur Auswertung der Dopplerverschiebung notwendig ist. Das Ausgangssignal des Monoflops 63 wird zu dem invertierenden Eingang der UND-Schaltung 64 geleitet. Solange dieses Signal am invertierenden Eingang dieser UND-Schaltung 64 1,11 ansteht, schaltet die Steuereinrichtung 65 nicht weiter. Der Suchvorgang wird erst dann fortgesetzt, wenn sich das Monoflop 63 wieder in seinem stabilen Zustand befindet. Das Flip-Flop 62 wird durch das letzte Ausgangssignal E12 der Steuerschaltung 65 wieder hi zurückgesetzt. Dadurch wird verhindert, daß außer der Relativgeschwindigkeit des ersten Ziels noch Relativgeschwindigkeiten weiterer Ziele gemessen werden.
Wenn alle Relativgeschwindigkeiten gemessen werden sollen, ist das Flip-Flop 62 nicht notwendig. Sollen die Relativgeschwindigkeiten zu mehreren Zielen gemessen werden, dann werden weitere Flip-Flops hinzugefügt und geeignet gesteuert.
Das Ausgangssignal ST des Flip-Flops 62 wird außerdem der Verarbeitungseinrichtung für das Relativgeschwindigkeitssignal 19 zugeführt.
Die Ausgangssignale der UND-Schaltungen 66/1 bis 66/12 werden zu UND-Schaltungen 67/1 bis 67/12 und 68/1 bis 68/12 geleitet. Das Signal 5Fl wird zu den zweiten Eingängen der UND-Schaltungen 67/1 bis 67/12 geleitet, und das Signal SF2 wird zu den zweiten Eingängen der UND-Schaltungen 68/1 bis 68/12 geleitet.
Durch die Signale Ei bis £12 wird die Grobentfernung und durch die Zuordnung der Signale 5Fl und 5F2 zu einem der Signale £1 bis £12 die Feinentfernung zum Ziel bestimmt.
Durch die Ausgangssignale der UND-Schaltungen 67/1 bis 67/12 bzw. 68/1 bis 68/12 wird jeweils ein Flip-Flop 69 bzw. 70, dem jeweils eine Anzeigelampe 80 der Anzeigeeinrichtung 20 nachgeschaltet ist, gesetzt. Leuchtet eine Lampe auf, dann weiß man, in welcher Entfernung ein Ziel vorhanden ist.
Die einzelnen Flip-Flops 69, 70 werden jeweils nach einem vollen Anschaltzyklus zurückgesetzt, d. h., das Flip-Flop 69/2, das nur gesetzt wird, wenn das Signal £2 vorhanden ist, wird vom Signal £ 1 zurückgesetzt.
Anhand der F i g. 6 wird die Verarbeitungseinrichtung für das Relativgeschwindigkeitssignal 19 beschrieben.
An den Eingängen sind das Ausgangssignal ST des Flip-Flops 62 aus F i g. 5, die Signale SVCO und SD von der Auswerteeinrichtung für die Relativgeschwindigkeit 17 sowie das letzte Ausgangssignal der Steuerschaltung 65 aus F i g. 5 vorhanden.
Durch das Signal 57" wird eine Triggerschaltung 71 gesteuert. Die Triggerschaltung erzeugt zu Beginn des Signals SD einen ersten kurzen Impuls und am Ende des Signals SD einen zweiten kurzen Impuls.
Die Frequenz des Signals SVCO wird in einem Frequenzmesser 73 gemessen. Der Wert der gemessenen Frequenz wird in zwei Registern 72 und 74 binär gespeichert.
Im ersten Register 72 wird der Wert, der zu Beginn des Signals SD vorhanden ist, gespeichert. Zum Einspeichern in das Register 72 dient der erste Impuls, und zum Einspeichern in das zweite Register 74 dient der zweite Impuls. Das Auslesen der in den Registern 72 und 74 gespeicherten Werte wird durch einen Leseimpuls L gesteuert; das Löschen erfolgt durch den letzten Impuls £ 12 eines Schaltzyklus.
Aus den beiden in den Registern gespeicherten Frequenzwerten wird in einem bekannten Mittelwertrechner 75 der Mittelwert gebildet. Das Ausgangssignal des Mittelwertrechners 75 wird in einem Dekoder 77 dekodiert und als Relativgeschwindigkeit auf einem Anzeigeinstrument der Anzeigeeinrichtung 20 digital 81 oder nach einer Digital/Analog-Umwncllung in einem D/A-Wandler 79 analog 8? angezeigt.
In einem Vergleicher 78 wird das Ausgangssignal des Mittelwertrechners 75 binär mit der Frequenz verglichen, die der Dopplerverschiebung Null entspricht. Die Vergleichsfrequenz wird dem Vergleicher in Form eines binären Wortes eingegeben. Ist die gemessene Frequenz größer als die Vergleichsfrequenz, dann nähert sich das Ziel dem FM-CW-Gerät; ist sie kleiner, dann entfernt sich das Ziel. Der Wert des Vorzeichens wird
π 12
ebenfalls zur Anzeigeeinrichtung 20 übertragen und Verfugung stehenden Meßwerte sollen Kollisionen
angezeigt. vermieden werden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn
Das beschriebene Radargerät ist, wie aus den ein zusätzlicher Rechner vorgesehen ist, der unter
angegebenen Meßbereichen hervorgeht, zum Einbau in Berücksichtigung verschiedener Parameter nur dsxin ein
ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Mit Hilfe der zur -, Signal abgibt, wenn eine Kollision droht.
Hii.T/.u 5 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:
1. Rückstrahlortungsgerät, insbesondere Radargerät, mit sägezahnförmiger Frequenzmodulation zur ■> gleichzeitigen Messung von Entfernung und Relativgeschwindigkeit zu Zielen in einem zu überwachenden Bereich, bei dem durch Überlagerung eines vom Ziel reflektierten Signals und eines aus dem Sender des Rückstrahlortungsgerätes ausgekoppelten Si- ι ο gnals in einem (ersten) Mischer ein Schwebungssignal erzeugt wird und bei dem die Entfernung und die Relativgeschwindigkeit in einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der zu ι ·-> überwachende Bereich in mehrere Entfernisngsbereiche eingeteilt ist und eine zweite Mischeinrichtung (9) das Schwebungssignal (fan) mit zyklisch schrittweise veränderten Frequenzen, die jeweils einem Entfernungsbereich zugeordnet sind, mischt, 2» daß die Mischung in der zweiten Mischeinrichtung (9) eine Hochmischung ist, daß der Mischeinrichtung (9) ein erster Bandpaß (11), dessen Durchlaßbereich angenähert der einem Entfernungsbereich zugeordneten Frequenzbandbreite entspricht, nachgeschaltet ist, daß die Entfernung in an sich bekannter Weise durch die Frequenz bestimmt ist, die zu dem Zeitpunkt, zu dem am Ausgang des ersten Bandpasses (11) ein Signal vorhanden ist, als Mischfrequenz verwendet wird, und daß, wenn jo mehrere Ziele vorhanden sind, die Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zu mindestens einem Ziel aus dem Ausgangssignal des ersten Bandpasses (11),
d. h. aus dem Signal, aus dem die Entfernung ermittelt wurde, erfolgt, indem durch einen weiteren Bandpaß (41) der Frequenzbereich ausgefiltert wird, der den zu erwartenden Dopplerverschiebungen entspricht, und mit Hilfe eines durchstimmbaren Filters (47) die Dopplerverschiebung (fp) ermittelt wird.
2. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Suchvorgang zur Messung der Relativgeschwindigkeit unterbrochen wird.
3. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des ersten Bandpasses (11) in einem dritten Mischer (12) heruntergemischt wird und daß das Ausgangssignal dieses Mischers (12) einerseits zur Entfernungsfeinmessung einer Auswerteeinrichtung (16) für die Entfernung und einer dieser nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtung (18) für die Entfernungssignale zugeführt wird und andererseits einer Auswerteeinrichtung (17) für die Relativgeschwindigkeit und einer dieser nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtung (19) für das Relativgeschwindigkeitssignal zugeführt wird.
4. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Weiterleiten des Schwebungssignals während des Rücklaufs des wi Modulationssignals verhindert wird.
5. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinrichtung (16) für die Entfernung das Ausgangssignal des dritten Mischers (12) durch einen Tiefpaß (31) μ und einen dritten Bandpaß (32), wobei der Durchlaßbereich des Tiefpasses (31) der einen Hälfte eines Entfernungsbereiches und der Durchlaßbereich des dritten Bandpasses (32) der anderen Hälfte des Entfernungsbereiches zugeordnet ist, in zwei Signale aufgeteilt wird, daß durch Vergleich der beiden gleichgerichteten Signale ermittelt wird, in welchem Entfernungsteilbereich sich das Ziel befindet, daß diese Information durch ein Paar von Signalen (SFi, SF2) zur Verarbeitungseinrichtung (18) für das Entfernungssignal übertragen wird und daß, wenn das Ausgangssignal des dritten Mischers (12) eine bestimmte Amplitude überschreitet, zusätzlich ein weiteres Signal (SE) zu der Verarbeitungseinrichtung (18) für das Entfernungssignal übertragen wird.
6. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn das Ausgangssignal des weiteren Bandpasses (41) eine bestimmte Amplitude überschreitet, ein zusätzliches Signal (SDV) zu der Verarbeitungseinrichtung (18) für das Entfernungssignal übertragen wird, daß, wenn das Ausgangssignal des durchstimmbaren Filters (47) eine bestimmte Amplitude überschreitet, ein weiteres zusätzliches Signal (SD) zu der Verarbeitungseinrichtung (19) für das Relativgeschwindigkeitssignal übertragen wird und daß zu der Verarbeitungseinrichtung (19) für das Relativgeschwindigkeitssignal auch ein Signal (SVCO) mit der Frequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators (52), der das durchstimmbare Filter (47) steuert, übertragen wird.
7. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als durchstimmbares Filter (47) ein N-Pfad-Filter verwendet ist.
8. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem N-Pfad-Filter (47) ein Bandpaß (48) nachgeschaltet ist, dessen Durchlaßbereich gleich dem Durchstimmbereich des N-Pfad-Filters(47)ist.
9. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzbereich, der von dem weiteren Bandpaß (41) ausgefiltert wird, bei der Frequenz liegt, die der Mitte eines Entfernungsbereichs zugeordnet ist.
10. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 5 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verarbeitungseinrichtung (18) für das Entfernungssignal eine Steuereinrichtung (65) vorhanden ist, deren Ausgangssignale (Ei bis E H) die Frequenzen, mit denen das Schwebungssignal in der zweiten Mischeinrichtung (9) gemischt wird, zyklisch weiterschaltet, daß vom Ausgangssignal einer ersten UND-Schaltung (61), an deren Eingängen das weitere Signal (SE)und das zusätzliche Signal (SDV) vorhanden sind, zweite UND-Schaltungen (66) markiert werden und daß jeweils diejenige der zweiten UND-Schaltungen (66) über ein Flip-Flop (69) mit der Anzeigeeinrichtung (20) verbunden ist, an deren zweitem Eingang ein Ausgangssignal der Steuereinrichtung (65) ansteht.
11. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufteilung eines Entfernungsbereichs ir Entfernungsteilbereiche weitere UND-Schaltungen (67, 68) und weitere Flip-Flops (70) vorgesehen sind, wobei an den einen Eingängen eines Teils der weiteren UND-Schaltungen (67) das eine (SFi) des Paares von Signalen, an den einen Eingängen des anderen Teils der weiteren UND-Schaltungen (68) das andere (SF2) des Paares von Signalen und an den anderen Eingängen der weiteren UND-Schaltungen (67/68) die Ausgangs-
signale der zweiten UND-Schaltungen (66) anstehen.
12. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwiscnen die erste UND-Schaltung (6i) und die Steuereinrichtung (65) eine zusätzliche Schaltung (63, 64) eingefügt ist, die das Weiterschalten der Steuereinrichtung (65) während der Geschwindigkeitsauswertung verhindert.
13. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die zusätzliche Schaltung (63,64) und die erste UND-Schaltung (61) eine weitere Schaltung (62) eingefügt ist, die bestimmt, zu welchem(n) Ziel(en) die Relativgeschwindigkeit gemessen wird.
14. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verarbeitungseinrichtung (19) für das Relativgeschwindigkeitssignal zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (52) dann gemessen wird, wenn das weitere zusätzliche Signal (SD) vorhanden ist, daß nach der Dekodierung der Frequenz der Wert der Geschwindigkeit zu der Anzeigeeinrichtung (20) übertragen wird und daß zur Ermittlung des Vorzeichens der Relativgeschwindigkeit die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators mit einer Frequenz, die der Relativgeschwindigkeit Null zugeordnet ist, verglichen wird.
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