DE2603317C3 - Kollisionsschutzanordnung mit Rückstrahlmeßgerät und Auswertesperrung - Google Patents
Kollisionsschutzanordnung mit Rückstrahlmeßgerät und AuswertesperrungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kollisionsschutzanordnung 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
Bei einer aus der DE-OS 23 27 186 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 nähen, 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 Rückstrahlmeßgerät 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 Strahlungsdiagramme der beiden Sendeantennen und dir Empfangsantenne der Sperranordnung
der Kollisionsschutzanordnung,
F i g. 3 ein Blockdiagramm der Sperranor dnung der
Kollisionsschutzanordnyng,
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 Ausführungsbeispiel der Sendeantennen
und der Empfangsantenne der Sperranordnung.
Fig. i zeigt das Biockdiagramm 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 Entfernungsanzeige
und an einem Ausgang Keine 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 im Winkel
zueinander angeordneten Flächen 1 bzw. 1' angebracht, so daß ihre Strahlungsdiagramme 3 und 4 symmetrisch
gegen die Längsmiuelebene 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- Yliegt. Die
beiden Sendediagramme 3,4 haben beispielsweise einen 3-dB-öffnungswinkel zwischen 15° und 20°, und sie
überlappen sich in einem Überlappungsbereich 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 ν jsentlichen aus einer
Höchstfrequenzquelle 10, die eine stetige Schwingung liefert und über 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 Polung empfangen. Die Dioden 15,
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 über 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 tier Schaltung
von F i g. 3 erscheinen, weiche die gleichen Bezugszeichen tragen. Das Diagramm £1 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 Ei 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 S\, 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 X- Y befindet, wie das Hindernis P\ in F i g. 1. 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 S\).
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 Si. 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 £1 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 53 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 C, 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 5b), beträgt das Ausgangssignal 3 V. Der
Schwellenwertkomparator 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.
Fig.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 überwachten Zone erscheint, wird ein Echosignal während einer bestimmten
Zeitdauer dt empfangen, die höchstens einer Periode der Rechtecksignale von Fig.3 entsprechen
darf. Während dieser Dauer hat das vom Detektor 23 abgegebene Signal den Wert A2. 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 dt 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 i3 und i4 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 Isolierplättchen gebildet, deren Vorderseite
einen leitenden Überzug trägt, wie dies auf dem Gebiet der gedruckten Schaltungen gebräuchlich ist.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Kollisionsschutzanordnung 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 Empfangssigna-Ie 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]-Sz) und einen dem Schwellenwertkomparator
nachgeschalteten Detektor (23) für die den Schwellenwert (S0) 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, V) gebildet sind, die im Winkel zueinander symmetrisch in bezug auf die
Fahrzeugachse (X- Y) angeordnet sind, und daß die Empfangsantenne (20) der Sperranordnung (30)
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.
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