DE2603317B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kollisionsschutzanordnung für Fahrzeuge mit einem Rückstrahlmeßgerät zur Feststellung von vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernissen und mit e'ner an die Ausgänge des Rückstrahlmeßgerätes angeschlossenen Auswerteanordnung für die von dem Rückstrahlmeßgerät gelieferten Signale sowie mit einer Sperranordnung für die Auswerteanordnung, wobei die Sperranordnung zwei gleiche Sendeantennen, die mit einer solchen symmetrischen Winkelversetzung in bezug auf die Fahrzeugachse angeordnet sind, daß sich ihre Sendediagramme überlappen, und von einer Hochfrequenzquelle über einen symmetrischen Modulator gespeist werden, eine symmetrisch zur Fahrzeugachse angeordnete Empfangsantenne, einen an die Empfangsantenne angeschlossenen Demodulator für die Empfangssignale und eine Sperrsteuerschaltung zum Sperren der Auswerteanordnung, wenn die auf die beiden Sendeantennen zurückzuführenden Empfangssignale eine wesentlich unterschiedliche Amplitude haben, aufweist

Bei einer aus der DE-OS 23 27186 bekannten Kollisionsschutzanordnung dieser Art werden über die beiden Sendeantennen unterschiedliche Hochfrequenzen ausgestrahlt, deren Differenzfrequenz durch Filter von der zu erwartenden Dopplerfrequenz getrennt werden kann, und als Kriterium für das Auftreten von Rückstrahlungen aus dem Überlappungsbereich der beiden Sendediagramme wird die Amplitudengleichheit der Signale verwendet, die sich aus der Überlagerung der Sendeschwingung einer Antenne mit den aufgrund der Sendeschwingung der anderen Antenne erhaltenen Empfangssignalen und umgekehrt ergeben. Die beiden auf diese Weise erhaltenen demodulierten Signale werden einem Komparator zugeführt, wobei eine Amplitudengleichheit der Komparatoreingangssignale nur dann auftritt, wenn sich das Fahrzeug direkt dem rückstrahlenden Hindernis nähert, so daß sich dieses im Überlappungsbereich der Sendediagramme befindet. Aus diesem Kriterium in Verbindung mit der ermittelten Differenzgeschwindigkeit und dem Abstand werden dann Aktionsentscheidungen hergeleitet Durch diese Maßnahmen wird selbst bei verhältnismäßig breiten Strahlungsdiagrammen, also kleinen Antennen, die Wirkung einer scharfen Bündelung erreicht, die auf den Überlappungsbereich der Sendediagramme beschränkt ist Der erforderliche Aufwand entspricht aber wegen der Verwendung von zwei verschiedenen Sendefrequenzen und der Demodulation von zwei verschiedenen Empfangssignalen nicht den Erfordernissen des möglichst einfachen, platzsparenden, leichten und billigen Aufbaus, die für ein zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen bestimmte Gerät gestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kollisionsschutzanordnung, welche die Beschränkung der Auswertung der vom Rückstrahimeßgerät gelieferten Signale auf den Überlappungsbereich der Sendediagramme mit sehr einfachem Aufbau ergibt

Ausgehend von einer Kollisionsschutzanordnung der eingangs angegebenen Art wird dies nach der Erfindung dadurch erreicht daß der symmetrische Modulator in an sich bekannter Weise ein periodisch betätigter elektronischer Umschalter ist und die Sperrsteuerschaltung einen über einen Kondensator mit dem Ausgang des Demodulators verbundenen Wechselspannungs-Schwellenwertkomparator für die periodischen Pulsationen des Empfangssignals und einen dem Schwellenwertkomparator nachgeschalteten Detektor für die den Schwellenwert übersteigenden Pulsationen aufweist.

Bei der Kollisionsschutzanordnung nach der Erfindung wird nur eine einzige Sendefrequenz benötigt, die aber durch den Umschalter periodisch so getastet wird, daß sie abwechselnd impulsweise von den beiden Sendeantennen ausgesendet wird. Das aufgrund dieser abwechselnden Sendeimpulse erhaltene einzige Empfangssignal ist kontinuierlich konstant, wenn sich das rückstrahlende Hindernis genau in der Richtung der Fahrzeugachse befindet. Bei Abweichungen von dieser Richtung sind dagegen dem Empfangssignal Pulsationen im Takt der Umschaltung der Sendefrequenzen überlagert, die umso ausgeprägter sind, je weiter das Hindernis von der Fahrzeugachse abliegt Durch den Schwellenwert des Schwellenwertkomparators kann

daher ein beliebig schmaler Winkelbereich festgelegt werden, für den gilt, daß die Auswerteanordnung gesperrt wird, wenn sich das rückstrahlende Hindernis außerhalb dieses Winkelbereichs befindet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 das Blockschema einer Kollisionsschutzanordnung für ein Kraftfahrzeug,

F i g. 2 die Strahlungsdiagramm', der beiden Sendeantennen und -äer Empfangsantenne der Sperranordnung der Kollisionsschutzanordnung,

Fig.3 ein Blockdiagramm der Sperranordnung der Kollisionsschutzanordnung,

F i g. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Sperranordnung von F i g. 3,

F i g. 5 Diagramme der Empfangssignale im Fall einer schlangenförmigen Bewegungsbahn und

Fig.6 ein Ausfuhrungsbeispiel der Sendeantennen und der Empfangsantenne der Sperranordnung.

F i g. 1 zeigt das Blockdiagramm einer Kollisionsschutzanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Rückstrahlmeßgerät 40, das von an sich beliebiger Art sein kann, beispielsweise ein Doppel-Dopplerradargerät, das an einem Ausgang D eine Entfemungsanzeige und an einem Ausgang Veine Geschwindigkeitsanzeige liefern kann. An die Ausgänge D und V ist eine Auswerteanordnung 35 angeschlossen, die beispielsweise durch eine Datenverarbeitungsanordnung gebildet ist, welche die vom Radargerät 40 gelieferten Daten verarbeitet Ferner ist eine Sperranordnung 30 vorgesehen, die zwei Sendeantennen 13, 14 und eine Empfangsantenne 20 aufweist Der Ausgang O der Sperranordnung 30 ist ebenfalls mit der Auswerteanordnung 35 verbunden und steuert deren Betrieb in der nachstehend beschriebenen Weise, so daß nur diejenigen Ausgangssignale des Rückstrahlmeßgeräts 40 verarbeitet werden, die von Hindernissen stammen, die sich im Überlappungsbereich der Sendediagramme der beiden Sendeantennen 13,14 befinden.

F i g. 2 zeigt die Strahlungsdiagramme der drei Antennen 13, 14, 20 der Sperranordnung 30, wobei angenommen ist daß die Antennen an der Vorderseite eines Kraftfahrzeugs angebracht sind, dessen Längsachse durch die gestrichelte Linie X- Y dargestellt ist Die beiden Sendeantennen 13, 14 sind an zwei Lm Winkel zueinander angeordneten Flächen 1 bzw. Γ angebracht so daß ihre Strahlungsdiagramme 3 und 4 symmetrisch gegen die Längsmittelebene des Fahrzeugs geneigt sind, die die Achse X-Y enthält und senkrecht zur Zeichenebene steht Dagegen ist die Empfangsantenne 20 an einer Fläche 2 angebracht die senkrecht zur Achse X- Y steht so daß das Strahlungsdiagramm 5 der Empfangsantenne symmetrisch zur Achse X- Y iiegt Die beiden Sendediagramme 3,4 haben beispielsweise einen 3-dB-öffnungswinkel zwischen 15° und 20°, und sie überlappen sich in einem OberSappungsbereich 6, der symmetrisch zur Achse X- Y liegt Der öffnungswinkel des Empfangsdiagramms 5 liegt in der Größenordnung von 30°.

F i g. 3 zeigt schematisch den Aufbau der Sperranordnung 30. Sie besteht im wesentlichen aus einer Höchstfrequenzquelle 10, die eine stetige Schwingung liefert und Ober Kanäle U bzw. 12 die beiden Sendeantennen 13 und 14 speist Den Übertragungskanälen 11 und 12 sind zwei Dioden 15,16 parallelgeschaltet, die die gleiche, von einem Rechtecksignalgenerator 17 gelieferte Rechteck-Steuerspannung an Elektroden entgegengesetzter Poising empfanger!. Die Dioden !5, 16 sind beispielsweise pin-Dioden. Die Empfangsantenne 20 speist einen Detektor 21, der am Ausgang S ein Signal liefert Das vom Detektor 21 demodulierte Signal wird übe? einen Kondensator C einem Schwellenwertkomparator 22 zugeführt, auf den ein Detektor 23 folgt dessen Ausgang bei O dargestellt ist

In den Diagrammen von Fig.4 sind die Signale dargestellt die an bestimmten Punkten der Schaltung von Fig.3 erscheinen, welche die gleichen Bezugszeichen tragen. Das Diagramm E\ zeigt die Hüllkurve des der Antenne 13 zugeführten Höchstfrequenzsignals. Es besteht aus einer Folge von in gleichen Abständen liegenden Impulsen, wobei das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen gleich der Dauer jedes der Impulse ist Das Diagramm E₂ zeigt die Hüllkurve des der Sendeantenne 14 zugeführten Signals. Es besteht aus Impulsen, die den der Antenne 12 zugeführten Impulsen völlig gleich sind, aber während der Zeitintervalle erzeugt werden, in denen die Antenne 13 nicht erregt wird. In den Diagrammen S₁, S₂, S₃ sind die Signale dargestellt die in verschiedenen Fällen am Ausgang 5 des Detektors 21 erscheinen können. Wenn ein reflektierendes Hindernis sich in der Richtung der Achse Λ-ybefindet wie das Hindernis Pi in Fig. l.wird es von den Antennen 13 und 14 in gleicher Weise angestrahlt Es wirft dauernd ein Echo zurück, das von der Empfangsantenne 20 aufgefangen wird, wobei die Intensität des von der Antenne gelieferten Empfangssignals konstant bleibt (Kurve St).

Wenn ein Hindernis P₂ außerhalb der Achse X-Y beispielsweise in dem Bereich des Raumes liegt der von der Antenne 14 allein angestrahlt wird, hat das von dem Hindernis P₂ reflektierte und von der Antenne 20 aufgefangene Echo nach der Demodulation die Form des Signals S₂. Es besteht aus einem Rechtecksignal, das mit dem Signal E₂ in Phase ist Da das Hindernis P₂ von der Antenne 13 nicht oder sehr wenig angestrahlt wird, wirft es während der Zeitintervalle, in denen die Antenne 13 sendet nur ein sehr schwaches Echo zurück, da in diesen Zeiten die Antenne 14 nicht erregt ist. Jedes Hindernis, das sich in dem von der Antenne 13 allein angestrahlten Bereich befindet, liefert am Ausgang S ein Echo, das die Form eines Rechtecksignals hat, das in Phase mit dem Signal E\ ist. Ein Hindernis P₃, das außerhalb der Achse X- Y, aber in einem von den beiden Sendeantennen angestrahlten Bereich liegt, wirft dagegen ein Echo zurück, das nach Demodulation die im Diagramm S3 dargestellte Form eines Rechtecksignals hat dem eine Gleichspannungskomponente überlagert ist deren Größe von der Lage des Hindernisses P₃ in bezug auf die beiden Antennen abhängt. Die Größe der Gleichspannungskomponente nimmt in dem Maße ab, wie sich der Punkt P₃ von der Achse des Strahlungsdiagramms einer der Antennen entfernt und sich der Achse des Strahlungsdiagramms der anderen Antenne nähert.

Das Empfangssignal wird über einen Kondensator Q welcher die Gleichspannungskomponente unterdrückt (Diagramm E), zu einem Schwellenwertkomparator 22 übertragen, der ein Signal von nahezu konstanter Größe liefert wenn die ihm zugeführte Eingangsspannung einen Schwellenwert überschreitet Für diese Schaltung kann beispielsweise eine im Handel erhältliche integrierte Schaltung des Typs μΑ 760 verwendet werden. Wenn das Eingangssignal negativ ist oder den Wert Null hat bleibt das Ausgangssignal kleiner als 1 V; sobald der Pegel des Eingangssignals 0,5 mV erreicht (Schwellenwert S₀), beträgt das Ausgangssignal 3 V. Der Sch.weüenwertkomparator liefert ein Rechtecksignal,

das die gleiche Frequenz wie das Eingangssignal hat, und dessen Maximal-Amplitude und Minimal-Amplitude festgelegt sind. Dem Schwellenwertkomparator 22 ist ein Detektor 23 nachgeschaltet, dessen Ausgang O ein Steuersignal zu der Auswerteanordnung 35 liefert.

F i g. 5 zeigt Diagramme, die den zeitlichen Verlauf des Signals darstellen, das am Ausgang O in dem Sonderfall einer schlangenlinienförmigen Bewegungsbahn erscheint (was dem Fall der Lenkung eines Kraftfahrzeugs entspricht). Es sei zunächst angenommen, daß in der zu überwachenden Zone kein Echo besteht, wenn die Fahrzeugachse in die Fahrtrichtung zeigt Die Sperranordnung fängt dann nur Störsignale auf, deren Pegel unter dem Schwellenwert des Verstärkers 22 liegt Der Detektor 23 liefert eine Gleichspannung, die den Wert A\ hat Wenn infolge einer Kursabweichung des Fahrzeugs ein Hindernis in der von der Sperranordnung überwachtem Zone erscheint, wird ein Echosignal während einer bestimmten Zeitdauer dt empfangen, die höchstens einer Periode der RechtecksißTiale von Fig.3 entsprechen darf. Während dieser Dauer hat das vom Detektor 23 abgegebene Signal den Wert A* Wenn das Fahrzeug wieder auf Kurs gebracht worden ist, nimmt das Signal am Ausgang O wieder den entsprechenden Wert A\ an. Abweichungssteuersignale dieser Art können durch eine Mittelungsschaltung beseitigt werden, die ein Bestandteil der Datenverarbeitungsanordnung 35 ist.

Das untere Diagramm von Fig.5 entspricht dem umgekehrten Fall, daß sich ein Hindernis in der überwachten Zone befindet, wobei das Hindernis während einer Zeitdauer dl infolge einer Kursabweichung des Fahrzeugs der Ortung entzogen wird.

Fig.6 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Antennen der beschriebenen Sperranordnung. Die beiden Sendeantennen 13 und 14 sind jeweils durch zwei Reihen von je drei Schlitzen gebildet und die Empfangsantenne 20 besteht aus zwei Schlitzen. Die beiden Antennen 13 und 14 werden von zwei ebenen Flächen getragen, die einen Winkel miteinander bilden, dessen Winkelhalbierende Ebene die Fahrzeugachse enthält, und die Empfangsantenne 20 wird von einer senkrecht zu der Winkelhalbierenden Ebene stehenden ebenen Fläche getragen. Die Antennen sind durch Ausschnitte in Isclierplättchen gebildet deren Vorderseite einen leitenden Oberzug trägt, wie dies auf dem Gebiet der gedruckten Schaltungen gebräuchlich ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

2§03 Patentansprache:

1. Kollisionsschulzanordnung für Fahrzeuge mit einem Rückstrahlmeßgerät zur Feststellung von vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernissen und mit einer an die Ausgänge des Rückstrahlmeßgerätes angeschlossenen Auswerteanordnung für die von dem Rückstrahlmeßgerät gelieferten Signale sowie mit einer Sperranordnung für die Auswerteanordnung, wobei die Sperranordnung zwei gleiche Sendeantennen, die mit einer solchen symmetrischen Winkelversetzung in bezug auf die Fahrzeugachse angeordnet sind, daß sich ihre Sendediagramme überlappen, und von einer Hochfrequenzquelle über einen symmetrischen Modulator gespeist werden, eine symmetrisch zur Fahrzeugachse angeordnete Empfangsantenne, einen an die Empfangsantenne angeschlossenen Demodulator für die Empfangssignale und eine Sperrsteuerschaltung zum Sperren der Auswerteanordnung, wenn die auf die beiden Sendeantennen zurückzuführenden Empfangssignale eine wesentlich unterschiedliche Amplitude haben, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der symmetrische Modulator in an sich bekannter Weise ein periodisch betätigter elektronischer Umschalter (15—17) ist und die Sperrsteuerschaltung einen über einen Kondensator (C) mit dem Ausgang (S) des Demodulators (21) verbundenen Wechselspannungs-Schwellenwertkomparator (22) für die periodischen Pulsationen (E) des Empfangssignals (S\ — Si) und einen dem Schwellenwertkomparator nachgeschalteten Detektor (23) für die den Schwellenwert (So) übersteigenden Pulsationen (E) aufweist

2. Kollisionsschutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeantennen (13,14) der Sperranordnung (30) durch Ausschnitte in zwei mit einem leitenden Überzug versehenen Isolierplättchen (bei 1, Y) gebildet sind, die im Winkel zueinander symmetrisch in bezug auf die Fahrzeugachse (X-Y) angeordnet sind, und daß die Empfangsantenne (20) der Sperranordnung (510) durch Ausschnitte in einem mit einem leitenden Überzug versehenen Isolierplättchen (bei 2) gebildet ist, das senkrecht zur Fahrzeugachse (X-Y)angeordnet ist.

3. Kollisionsschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzquelle (10) dem Rückstrahlmeßgerät (40) und der Sperranordnung (30) gemeinsam ist