DE2908261C2

DE2908261C2 - Radargerät für ein Abstandswarnsystem für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2908261C2
Application number: DE19792908261
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Neininger
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1979-03-02
Filing date: 1979-03-02
Publication date: 1982-12-09
Also published as: DE2908261A1

Description

65 reduziert werden.

Die Erfindung kann bei FM/CW- und bei Pulsradargeräten angewandt werden. Zum Senden und Empfangen können eine oder zwei Antennen vorgesehen sein.

Beschreibung

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. i ein Blockschaltbild eines bekannten Radargerätes;

Fig.2, 3 ein Fahrzeug mit einem Radargerät, die Gewinnfunktion der Antenne des Radargeräts, sowie Ziele auf und seitlich der Fahrbahn;

Fig.4 ein Blockschaltbild eines Teils des neuen Radargerätes;

F i g. 5 ein Beispiel für eine steuerbare Schwellwertschaltung.

Anhand der F i g. 1 wird zunächst ein bekanntes Radargerät, das in der deutschen Patentanmeldung P 29 00 825 beschrieben ist, erläutert. Es werden dieselben Bezugszeichen wie in der genannten Patentanmefdung verwendet.

'·■ Ein in einem Oszillator 1 erzeugtes HF-Signal (seine ',' frequenz ist 35GHz) wird mit einem in einem *■ Sägezahngenerator 2 erzeugten Signal frequenzmoduliert (die Modulationsfrequenz f_mod ist 30 kHz). Das frequenzmodulierte Signal wird über einen Zirkulator 4 einer Antenne 5 zugeführt und von dort abgestrahlt. Das empfangene Signal wird zu einem ersten Mischer 6 geleitet, der als weiteres Signal einen kleinen Teil des Sendesignah, das mittels eines Richtkopplers 3 ausgekoppelt wird, erhält. Anstelle des Zirkulators 4 und der Antenne 5 können auch getrennte Sende- und !Empfangsantennen verwendet werden.

Die Ausgangssignale des ersten Mischers 6 haben eine Frequenz zwischen 18OkHz und 360OkHz. Sie entsprechen Entfernungen zwischen 5 m und 100 m. Die Signale werden in einem Verstärker 7 verstärkt und einem zweiten Mischer 9 zugeführt. Dem Mischer 9 werden von einem Synthesizer 10 Mischsignale zugeführt, wobei jedem Mischsigna! ein bestimmter Entfernungsbereich zugeordnet ist. Die Frequenzen der Mischsignale liegen zwischen 10,88 und 14,3 MHz. Es wird in Stufen von 18OkHz weitergeschaltet. Das Weiterschalten wird durch eine Steuereinrichtung 65 bewirkt. Die Steuereinrichtung 65 kann ein Zähler sein, der seine Taktimpulse von dem Synthesizer 10 erhält. Synthesizer sind allgemein bekannt und werden hier deshalb nicht näher erläutert. Als Zähler kann das Bauelement SN 74190 von Fa. Texas Instruments verwendet werden.

Das Ausgangssignal des zweiten Mischers wird einem ersten Bandpaß 11 zugeführt, dessen Bandbreite (z. B. 18OkHz) den Längen der Entfernungsbereiche entspricht. Seine Mittenirequenz ist 10,7 MHz. Am Ausgang des Bandpasses 11 ist nur dann ein Signal vorhanden, wenn das Signal im zweiten Mischer 9 mit der Frequenz, die dem Entfernungsbereich, in dem sich das Ziel befindet, zugeordnet ist, gemischt wurde. Somit weiß man, wenn man die Mischfrequenz kennt, in welchem Entfernungsbereich sich das Ziel befindet. Deshalb leitet die Steuereinrichtung 65 die Information über den jeweiligen Entfernungsbereich auch zu einer Auswerteeinrichtung 17. Das Ausgangssignal des ersten Bandpasses 12 wird in einem dritten Mischer heruntergemischt und der Auswerteeinrichtung 17 zugeführt. Die Anzeige von Entfernung und Relativgeschwindigkeit erfolgt in einer Anzeigeeinrichtung 20.

Das Mischsignal für den dritten Mischer erhält man durch Teilung eines von dem Synthesizer 10 abgegebenen Signals in einem Teiler 15. Ein Teiler 14 erzeugt aus diesem von Synthesizer 10 abgegebenen Signal ein Signa! mit der Modulationsfrequenz.

Dieses Radargerät eignet sich besonders dazu, so erweitert zu werden, daß nur noch E<"hos von Zielen, die sich in einem vorgegebenen Bereich befinden, weiter verarbeitet werden.

Die nachfolgenden Erläuterungen, zu denen die j₀ Fig.2 und 3 herangezogen werden, dienen zum Verständnis der Erfindung.

Ein mit dem Radargerät ausgerüstetes Fahrzeug fährt auf einer Fahrbahn, die durch die angegebenen Fahrbahnränder begrenzt ist. Mit dem Radargerät sollen Hindernisse, die sich auf der Fahrbahn befinden, erkannt werden. Bei dem praktischen Gebrauch dürfen abseits der Fahrbahn vorhandene Objekte nicht als Hindernisse angezeigt werden, denn sie stellen für das Fahrzeug keine Gefahr dar. Die Signalauswertung muß also auf Echos von Zielen, die in einem vorgegebenen ,Bereich liegen — dies ist die Fahrbahn — beschränkt werden.

Wie dies erreicht wird, wird später erläutert.

Ein von einem Ziel verursachtes Echo hängt u.a. wesentlich ab von

— der Entfernung des Ziels zum Radargerät,

— dem Rückstrahlquerschnitt des Ziels, und

— der Gewinnfunktion der Antenne.

i Wie anhand der F i g. 4 noch erläutert werden wird, ist das neue Radargerät so aufgebaut, daß die Schwankungen der Echosignalamplituden, die durch unterschiedliche Entfernungen und unterschiedliche Rückstrahlerschnitte der Ziele verursacht werden, nahezu eliminiert werden.

Die Amplitude des weiter zu verarbeitenden Signals hängt also näherungsweise nur noch von der Gewinnfunktion der Antenne ab. Der Antennengewinn ist in der Hauptstrahlrichtung am größen und nimmt mit wachsender Ablage von der Hauptstrahlrichtung ab. Somit hat das Echo von einem Ziel, das sich auf der Fahrbahnmitte befindet, die größte Amplitude. Die Amplitude nimmt für Ziele, die vom Radargerät aus unter den Winkeln «, ß, und γ gesehen werden, zunehmend ab. Die Abschwächung ist für Ziele, die unter dem Winkel α gesehen werden, gegenüber dem Maximalwert d\ dB. Für die anderen Winkel ergeben sich Abschwächungen um dz dB bzw. dz dB. Bei der qualitativen Darstellung nach Fig.2 ist die Abschwächung eines Echos von einem Ziel, das vom Radargerät aus unter einem bestimmten Winkel gesehen wird, gegenüber einem Echo von einem Ziel auf der ^Fahrbahnmitte bestimmt durch den Schnitt einer Geraden durch Ziel und Radargerät mit einer Kurve (Gewinnfunktion), die den Antennengev/inn als Funktion der Richtung angibt.

Die Echos von den Zielen Z₃, Z&, Z_c haben die Amplitude Z, die Echos von den Zielen Z₃', Zt', Z_c' sind gegenüber Zum d\ dB abgeschwächt; die Echos von den Zielen Z₃", Z_b", Z_c" bzw. Z₃'", Z₄'", Z_c'" um d₂ dB bzw. dz dB. Die Amplitude eines Echos von einem Ziel hängt also näherungsweise — bei Berücksichtigung der genannten Regelung — nur von der Richtung ab, unter der es vom Radargerät aus gesehen wird, wenn das Zielobjekt unter einem Winkel vom Radargerät beleuchtet wird, bei dem der relative Amplitudenabfall bedingt durch das Antenrienstrablungsdiagramm, so groß ist, daß die genannte Verstärkungsregelung eine Amplitudennormierung nicht mehr bewirken kann, d. h. die Echoamplitude im wesentlichen vom Azimutwinkel bestimmt wird.

Diese Erkenntnis wird dazu verwendet, die Signalauswertung auf Ziele zu beschränken, die sich in dein vorgegebenen Bereich, d, h. auf der Fahrbahn, befinden. Anhand der F i g. 3 wird dies näher edäutert.

Wie in der F i g. 2 ist ein Fahrzeug auf einer Fahrbahn dargestellt, dessen Radargerät das angegebene Strahlungsdiagramm hat.

Bei dem bereits beschriebenen Radargerät wird bei der Entfernungsauswertung ermittelt, in welchem Entfernungsbereich das Ziel liegt. Die einzelnen Entfernungsbereiche schließen sich einander an oder überlappen sich. Bei der Erläuterung anhand der Fi g. 3 wird angenommen, daß sich die Entfernungsbereiche aneinander anschließen und es sind zwei Entfernungsbereiche 1 und II dargestellt.

Im Entfernungsbereich I befindet sich das Ziel Zi auf der Fahrbahn, das Ziel Z₂ etwas neben und Z₃ weit neben der Fahrbahn Z\ bzw. Zi werden vom Radargerät unter den Winkeln « bzw. β und Zj wird unter dem Winkel γ gesehen. Vom Radargerät werden im Entfernungsbereich I alle Ziele auf der Fahrbahn erfaßt, wenn ihr Erfassungwinkel iß ist.

Die Amplituden aller Echos von solchen Zielen sind gegenüber der Echoamplitude von einem Ziel auf der Fahrbahnmitte um maximal d\ dB abgeschwächt. Diese Abschwächung ergibt sich wie anhand der Fig.2 erläutert. Im Entfernungsbereich Il erfaßt man noch alle Ziele auf der Fahrbahn, wenn man alle Echos von Zielen bis zu dem Erfassungswinkel y verarbeitet. Die entsprechende maximale Abschwächung ist d\\ dB.

Wird für jeden Entfernungsbereich ein Schwellwert festgelegt und werden nur Signale weiterverarbeitet, deren Amplitude oberhalb der Schwellwerte liegen, dann wird die Signalverarbeitung auf Echos von Zielen, die in dem vorgegebenen Bereich liegen, beschränkt. Dieser Bereich ist angenähert gleich der Fahrbahn. Es liegen lediglich die durch eine Schraffur gekennzeichneten Bereiche außerhalb der Fahrbahn. Bei einer geeigneten Wahl der Länge eines Entfernungsbereiches sind die Abweichungen des vorgegebenen Bereiches von der Fahrbahn sehr gering. Die Schwellwerte für die Entfernungsbereiche I bzw. II sind zu d\ dB bzw. du dB proportional.

Nachfolgend wird anhand der Fig.4 das neue Radargerät erläutert, von dem Ziele außerhalb des vorgegebenen Bereiches nicht berücksichtigt werden. Dadurch wird verhindert, daß solche Ziele Fehlalarme verursachen.

Das neue Radargerät geht von dem anhand der F i g. 1 beschriebenen aus. Es werden daher nur die Unterschiede erläutert.

Das Ausgangssignal des ersten Mischers 6 wird einem Hochpaß 66 zugeführt. Der Hochpaß eliminiert mit guter Näherung die Entfernungsabhängigkeit der Amplitude des empfangenen Signals. Das Ausgangssignal des Hochpasses 66 wird dem Verstärker 7, dessen Verstärkung durch eine Einrichtung zur automatischen Verstärkungsregelung 21 so geregelt wird, daß sein Ausgangssignal eine angenähert konstante Amplitude hat, zugeführt. Die Elimination der Entfernungsabhängigkeit bei einem frequenzmodulierten Dauerstrichradargerät ist auf Seite 94 und die automatische Verstärkungsregelung ist auf Seite 169 des Buches

Introduction to Radar Systems von M. I. Skolnik, McGraw Hill Verlag, New York 1962 beschrieben. Das Ausgangssignal schwankt nur noch sehr wenig. Das Ausgangssignal des Verstärkers wird dem zweiten Mischer 9 zugeführt, dem der erste Bandpaß 11 und der dritte Mischer 12 nachgeschaltet sind.

Das Ausgangssignal des dritten Mischers 12 wird einer steuerbaren Schwellwertschaltung 22 zugeführt, die entfernungsabhängig von der Steuereinrichtung 65 gesteuert wird. Dies wird nachfolgend anhand der Fig. 5 näher erläutert,

Wenn im Radargerät von einem zu einem nächsten Entfernungsbereich umgeschaltet wird, gibt die Steuereinrichtung-65 an die steuerbare Schwellwertschaltung 22 ein Signal ab. Diese steuerbare Schwellwertschaltung is "kann aus mehreren Schwellwertschaltungen mit jeweils ,einem konstanten Schwellwert bestehen und es wird zwischen diesen einzelnen Schwellwertschaltungen umgeschaltet. DaS Weiterschalten wird gesteuert durch die Signale, die von der Steuereinrichtung 65 abgegeben werden. Bei vier Entfernungsbereichen sind vier Schwellwertschaltungen vorgesehen, deren Schwellwerte proportional zu d\ dB, du dB, dm dB und d\y dB sind. Das Ausgangssignal der Schwellwertschaltung 22 wird in der Auswerteeinrichtung 17 auf bekannte Weise ausgewertet. Wenn ein Ziel außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, dann hat das ihm zugeordnete Signal am Ausgang des Mischers III eine so kleine Amplitude, daß es die steuerbare Schwellwertschaltung nicht passieren kann. Somit wird von diesem Ziel kein Fehlalarm verursacht. Es kann auch eine Schwellwertschaltung benutzt werden, bei der die Referenzspannung zeitlich und zwar entsprechend dem Absuchvorgang der Entfernüngsintervaile, geändert wird.

Die steuerbare Schwellwertschaltung kann auch ersetzt werden^durch ein steuerbares Dämpfungsglied, dem eine Schwellwertschaltung mit konstantem Schwell wert nachgeschaltet ist. Die Signale werden für jeden Entferriüngsbereich unterschiedlich gedämpft. fHierbei werden Echosignale von Zielen außerhalb des vorgegebenen Bereiches so stark gedämpft, ,daß sie die Schwellwertschaltung nicht mehr passieren können und ;somit in der Auswerteeinrichtung nicht verarbeitet werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 29 0S261

1. Radargerät für ein Abstanduwarnsystem für Fahrzeuge, bei dem die von Zielen reflektierten Signale über ein Strahlungsdiagramm mit einer einzigen Hauptkeule empfangen werden, und bei dem eine Einrichtung zur automatischen Verstärkungsregelung vorgesehen ist, die die Abhängigkeit der von den Zielen reflektierten Signale von Entfernung und Rückstrahlquerschnitt der Ziele weitgehend eliminiert, dadurch gekennzeichnet, daß eine steuerbare Schwellwertschaltung (22) vorgesehen ist, die zur Beschränkung der Signalauswertung auf Echosignale von Zielen (Z₀, Zt* Zc), die sich in einem vorgegebenen Bereich befinden, der angenähert begrenzt ist durch zur Hauptstrahlrichtung des Radargeräts parallele Geraden, entfernungsabhängig so gesteuert wird, daß nur Signale aus dem vorgegebenen Bereich durchgelassen werden.

2. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Schwellwertschaltung (22) ersetzt ist durch ein steuerbares Dämpfungsglied, das entfernungsabhängig so gesteuert wird, daß nur Signale aus dem vorgegebenen Bereich eine ihm nachgeschaltete Schwellwertschaltung mit konstantem Schwellwert passieren können.

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Radargerät wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben. Ein derartiges Radargerät ist aus Funkschau 1977, Heft 9, Seiten 105-109 bekannt.

Das Strahlungsdiagramm der Antenne dieses Radargerätes bedeckt nicht nur die Fahrbahn, auf der Ziele erkannt werden sollen, sondern auch kleine Bereiche seitlich der Fahrbahn. Befindet sich in diesem Bereich beispielsweise ein Verkehrsseichen oder eine Leitplanke, dann wird hierdurch ein Echosignal erzeugt, das im Radargerät verarbeitet wird. Dadurch wird ein Hindernis angezeigt, obwohl auf der Fahrbahn überhaupt kein Hindernis vorhanden ist. Bildet man bei der Signalaus-Wertung innerhalb des Strahlungsdiagramms einen ,elektronischen Fahrkanal«, der möglichst genau der Fahrbahn angepaßt ist, dann verursachen Hindernisse seitlich der Fahrbahn keine Fehlalarme mehr.

Aus der DE-OS 25 53 302 ist eine Lösung bekannt, wie man einen »elektronischen Fahrkanal« bilden kann.

Aufgabe

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Radargerät für ein Abstandswarnsystem für Fahrzeuge anzugeben, bei dem sich die Beschränkung der Signalauswertung auf Ziele in einem vorgegebenen Bereich auf einfache Weise realisieren läßt.

Lösung

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dem Anspruch 2 zu entnehmen.

Vorteile

Man erreicht auf besonders vorteilhafte und einfache Weise, daß fast nur noch Echos von Zielen auf der Fahrbahn angezeigt werden, wodurch Fehlalarme

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