DE3028076C2

DE3028076C2 - Radargerät für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE3028076C2
Application number: DE3028076A
Authority: DE
Inventors: Eiji Asaka Saitama Murao; Takaya Iruma Saitama Senzaki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1979-07-24
Filing date: 1980-07-24
Publication date: 1986-02-20
Also published as: US4348675A; DE3028076A1; FR2461991A1; FR2461991B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Radargerät für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem nach der DE-OS 20 02 012 bekannten Radargerät dieser Art muß die Empfindlichkeit der Signalverarbeitungsschaltung auf einen verhältnismäßig niedrigen Wert eingestellt werden, wenn Geistersignale — herrührend etwa von der Straße, auf der das Fahrzeug fährt, von Gebäuden links und rechts der Straße — nicht zu Befehlssignalen führen sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Radargerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, das möglichst weitgehend nur auf Fahrzeuge anspricht die vor dem mit dem Radargerät ausgerüsteten Fahrzeug fahren.

Diese Aufgabe wird bei einem Radargerät der eingangs definierten Art durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Für die Erfindung jst charakteristisch, daß die Form des Spektrums des Überlagerungssignals ausgewertet wird, um zwischen Geistersignalen und Signalen, die von voranfahrenden Fahrzeugen stammen, zu unterscheiden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert:

F i g. 1 dient der Erläuterung des Prinzips eines linearfrequenzmodulierten Dauerstrichradars; F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines bekannten Radargeräts;

F i g. 3 stellt eine Fahrsituation dar, bei der zwei Fahrzeuge, vor dem mit dem Radargerät ausgestatteten Fahrzeug fahren;

F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Radargeräts;

F i g. 5 bis 8 stellen die in dem Radargerät nach F i g. 4 auftretende Signale dar;

F i g. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des Radargeräts;

F i g. 10 zeigt ein aufgegliedertes Blockschaltbild zur näheren Erläuterung des Blockschaltbilds nach F i g. 9;

Fig. 11 bis 14 kennzeichnen in dem Radargerät nach F i g. 9 entsprechende Signale.

F i g. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf D\ der Momentanfrequenz eines Signals, das im Sinne einer linearen Frequenzerhöhung von /Ό auf /o+^und einer anschließenden linearen Frequenzverringerung auf /o mit einer Periode T_n, moduliert ist. Dieses Signal mit dem Momentanfrequenzverlauf D\ wird von einem Fahrzeug gegen ein Objekt ausgesandt und von dem Objekt als reflektiertes Signal mit dem Momentanfrequenzverlauf Ch empfangen. Es ergibt sich eine Verschiebung zwischen den beiden Verläufen D, und D₂, die der Laufzeit t_R des ausgesendeten Signals zu und vom Objekt und somit dem Abstand X des Fahrzeugs vom Objekt gemäß Gleichung (1) entspricht. Durch diese Verschiebung wird eine Überlagerungsfrequenz /« erzeugt, die proportional der Laufzeit Ir und somit dem Abstand X vom Objekt gemäß Gleichung (2) ist. Der Abstand X kann daher durch Messung der Überlagerungsfrequenz /"« bestimmt werden. Andererseits kann durch zeitliche Differentiation von fR die Relativgeschwindigkeit V_r des Objekts gegenüber dem Fahrzeug aus der Gleichung (3) bestimmt werden.

t_R = 2X/C

Hierbei ist c die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Signalwelle.

2
""75T

ΔΙ-iR

dX/df

In F i g. 2 ist ein Blockschaltbild eines bekannten FM-CW-Radarsystems für ein Kraftfahrzeug dargestellt, mit

dem der Abstand und die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug und einem sich ihm nähernden Objekt festzustellen ist und mit dem auch zu bestimmen ist, ob ein Sicherheitsabstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt vorliegt und ob ein Befehlssignal zur Warnung des Fahrers des Kraftfahrzeugs oder ein Befehl zur Betätigung der Bremse des Kraftfahrzeugs erzeugt we-ilen solL Hierzu wird ein Oszillator 1 mit einem Modulator 2 in der beschriebenen Weise moduliert und ein so moduliertes Signal von einer Antenne 5 über einen Richtungskoppler 3 und einen Zirkulator 4 gegen ein Objekt ausgesandt Die am Objekt reflektierte Welle wird von der Antenne 5 empfangen und über den Zirkulator 4 einem Empfangsmischer 6 zugeführt, welcher das der reflektierten Welle entsprechende Signal mit einem von dem Richtungskoppler 3 abgezweigten Anteil des ausgesandten Signals mischt, so daß sich ein Oberlagerungssignal der Frequenz f_R ergibt Das Überlagerungssignal wird durch einen Videosignalverstärker 7 auf einen vorgegebenen Spannungswert verstärkt wonach es einen Frequenzzähler 8 ansteuert, der die Überlagerungsfrequenz /"« ermittelt Der jeweils ermittelte Frequenzwert der Überlagerungsfrequenz /* wird einer Signalverarbeitungsschaltung 9 zugeführt, die den Abstand X und die Relativgeschwindigkeit V_r aus den oben angegebenen arithmetischen Beziehungen ermittelt Gleichzeitig wird ein Sicherheitsabstand X₅ entsprechend einer vorbestimmten Funktion bestimmt Hierzu wird ein Geschwindigkeitssignal Vs, das durch einen Geschwindigkeitsanzeiger des Fahrzeugs o.a. verfügbar ist, ausgewertet und die Relativgeschwindigkeit Vr zum Objekt berechnet Der so erhaltene Sicherheitsabstand Xs und der jeweils aktuelle Abstand X werden miteinander verglichen. Wenn Xs kleiner als X ist, wird ein Warnsignal für den Fahrer oder ein Befehl zur Betätigung der Fahrzeugbremse abgegeben.

Mit einem solchen FM-CW-Radarsystem können Geistersignale empfangen werden, die fehlerhafte Warnungen oder Befehle verursachen. Fahren z. B. zwei Fahrzeuge A und B vor dem mit dem FM-CW-Radarsystern ausgerüsteten Fahrzeug C mit unterschiedlichen Abständen, wie dies in Fi g. 3 gezeigt ist, so erhält die Antenne 5 reflektierte Wellen gleichzeitig von den beiden Fahrzeugen A und B, wodurch Überlagerungsfrequenzen aus dem Gemisch der beiden empfangenen Wellen abgeleitet werden. Es ist daher dem Radarsystem unmöglich, die beiden Fahrzeuge A und B zu unterscheiden. Da weiterhin der Ausrichtbarkeit der von der Antenne 5 ausgesandten Wellen Grenzen gesetzt sind, können von der Antenne 5 auch von der Strßenoberfläche o. ä. reflektierte Wellen empfangen werden, selbst wenn die Straße sehr flach ist. Auf diese Weise entstehen Überlagerungsfrequenzen, die Geistersignale erzeugen.

Das Blockschaltbild in F i g. 4 weist zusätzlich zu dem Blockschaltbild in Fig.2 eine Signalauswahlschaltung 5| mit einer Filterbank 10 und einer Torschaltung 11 auf, die als Einheit zwischen Videosignalverstärker 7 und Frequenzzähler 8 geschaltet ist. Ferner ist eine Kanalauswahlschaltung 52 vorgesehen, die einen Detektor 12, einen Offseteinsteller 13, einen Multiplexer 14 und einen Analog-Digital-Wandler 15 enthält. Die Kanalauswahlschaltung 62 ist zwischen Filterbank 10 und Signalverarbeitungsschaltung 9' geschaltet. Die Filterbank 10 teilt die ihr von dem Videosignalverstärker 7 zugeführten Überlagerungssignale in mehrere gleich breite Spektralbereiche auf, wodurch jedem Spektralbereich ein Überlagerungsteilsignal zugeordnet wird. Die einzelnen Spektralbereiche haben eine relativ schmale Bandbreite, überdecken aber das gesamte Spektrum des Überlagerungssignals, wie dies in F i g. 5 gezeigt ist. Danach wird jedes Überlagerungsteilsignal der Torschaltung 11 und dem Detektor 12 zugeführt Die Torschaltung 11 bewirkt eine Durchschaltung von Überiagerungsteilsignalen zum Frequenzzähler & nach Maßgabe von Befehlen der Signalverarbeitungsschaltung 9'. Die Befehle erfolgen derart daß nur solche Überlagerungsteilsignale zum Frequenzzähler 8 durchgelassen und deren Frequenzwerte von der Signalverarbeitungsschaltung 9' ausgewertet werden, die dem Abstand X und der ReIativgcschwindigkeit V_r nur eines Objekts entsprechen.

Um der Signalverarbeitungsschaltung 9' eine Information zur vorstehend beschriebenen Auswahl von Überlagerungsteilsignalen zuzuleiten, wird zunächst jedes Überlagerungsteilsignal des Kanalteilers 10 in dem Detektor 12 in eine Gleichspannung umgesetzt. Theoretisch sollte bei Fehlen eines Objekts auf der Straße jedes umgesetzte Überlagerungsteilsignal einem ihm zugeordneten Referenzwert entsprechen. In der Praxis wird jedoch eine gewisse Ungleichmäßigkeit der umgesetzten Überlagerungsteilsignale beobachtet die auf an der Straßenobel fläche reflektierte Wellen zurückzuführen ist Deshalb werden die umgesetzten Überlagerungsteilsignale einem Offseteinsteller 13 zugeführt, mit dem die umgesetzten Überlagerungsteilsignale so zueinander abgegeben werden, wie dies in F i g. 7 gezeigt ist. F i g. 8 zeigt die abgeglichenen Überlagerungsteilsignale für den Fall, daß zwei Objekte A und B unter verschiedenen Abständen vorhanden sind (siehe F i g. 3). Danach werden die von dem Offseteinsteller 13 abgeglichenen Überlagerungsteilsignale dem Multiplexer 14 zugeführt, der sie der Reihe nach abtastet. Die abgetasteten Überlagerungsteilsignale werden vom Multiplexer 14 der Reihe nach dem Analog-Digital-Wandler 15 zugeführt und von diesem in digitale Signale umgesetzt, die in die Signalverarbeitungsschaltung 9' gegeben werden. Die Signalverarbeitungsschaltung 9' wertet nur diejenigen digitalen Signale aus, deren zugeordnete Überlagerungsteilsignale ein vorgegebenes Maß überschreiten, das von der Form des Spektrums des Überlagerungssignals abhängt (für den in Fig.8 gezeigten Fall das Überlagerungsteilsignal 4) und gibt einen entsprechenden Befehl zur Öffnung des zugeordneten Tors in der Torschaltung 11 ab, so daß nur das jeweils ausgewählte Überlagerungsteilsignal ausgewertet wird. Auf diese Weise wird das gesamte von mehreren Objekten reflektierten Wellen erhaltene Überlagerungssignal in Überlagerungsteilsignale unterteilt, die den einzelnen Objekten zuzuordnen sind, so daß für jedes einzelne Objekt eine Abstandbestimmung durchführbar ist. Überlagerungsteilsignale, die durch Straßenreflexionen o. ä. erzeugt werden, werden vor der Auswahl der Überlagerungsteilsignale als Störsignale unterdrückt und bewirken somit keine Auswertefehler. Da Störsignale unterdrückt werden, kann der untere Grenzwert der Signalauswertung niedrig — d.h. die Empfangsempfindlichkeit hoch — gelegt werden.

In F i g. 9 ist ein Blockschaltbild eines Radargeräts dargestellt, das nicht nur Straßenreflexionen unterdrückt, sondern auch stance unbestimmte Reflexionssignale von ansteigenden Flächen oder seitlichen Wänden o. ä. ausschaltet.

In diesem Radargerät wird das vom Videosignalverstärker 7 abgegebene Überlagerungssignal SFeiner Filterbank 20 zugeführt, die der Filterbank 10 nach F i g. 4 entspricht. Die Überlagerungsteilsignale RC der Filter-

5 6

bank 20 gelangen in einen Multiplexer 30, der die Über- einem unbestimmten Objekt herrührt, und deshalb ist es lagerungsteilsignale RC abtastet und nacheinander in an sich schwierig zu entscheiden, ob ein solcher Spitzeneinen Analog-Digital-Wandler 3t gibt, der die Überla- wert ausgewertet werden soll oder nicht. Jedoch ist eine ) gerungsteilsignale RCin Digitalsignale DSumsetzt und Prüfung möglich, ob eine deutliche Frequenzspitze im an eine Signalverarbeitungsschaltung 33 weitergibt. Die 5 Gegensatz zu einer welligen Frequenzverteilung vor- '■& Signalverarbeitungsschaltung 33 empfängt überdies liegt oder nicht. Durch eine solche Prüfung kann beur- fi ausgewählte Überlagerungsteilsignale RF von der FiI- teilt werden, ob tatsächlich ein Fahrzeug festgestellt J; terbank 20 über eine Torschaltung 32 und arbeitet arith- worden ist oder nicht. Dies führt zu einer hohen Wahr- Vtmetisch in der durch die oben angegebenen Gleichun- scheinlichkeit der Fahrzeugerkennung. ί

gen festgelegten Weise derart, da3 sie bei Empfang von io Hierbei ist zu berücksichtigen, daß der Mittelwert ; Überlagerungsteilsignalen ßFeinen Warn-oder Brems- einer Frequenzverteilung, die einen schmalen Spitzenbefehl abgibt. Die Filterbank 20 umfaßt, wie in Fig. 10 wert hat, relativ klein ist (Fig. 13A), während der Mit- Γ dargestellt, mehrere Filter 211 bis 21 n, die das Überlage- telwert einer Frequenzverteilung, die einen breiten rungssignal BFvom Videosignalverstärker 7 in η Über- Spitzenwert hat, verhältnismäßig groß ist (Fig. 13B). ' lagerungsteilsignale mit der in Fig. 11 gezeigten Cha- 15 Deshalb ist der aus einer Subtraktion des Mittelwertes :j rakteristik unterteilen. Detektoren 221 bis 22λ dienen in beschriebener Weise erhaltene Spitzenwert größer ! zur Auswertung der Überlagerungsteilsignale der Filter im Falle eines schmalen Spitzenwertes (F i g. 13A) als im 211 bis 21n; eine arithmetische Mittelwertschaltung 23 Falle eines breiten Spitzenwertes (Fig. 13B). Auch ist dient zur Ableitung eines Mittelwertes A V aus den Aus- die Steigung einer Frequenzverteilungskurve, also die gangssignalen der Detektoren 221 bis 22n; mehrere 20 Steilheit eines Spitzenwerts einer Frequenzverteilungsarithmetische Schaltungen 241 bis 24/; dienen zur Ablei- kurve, für das Maß der Ausprägung eines Spitzenwerts tung von Differenzen zwischen den Ausgangssignalen charakteristisch. Hierzu kann festgestellt werden, ob die der Detektoren 221 bis 22n und des Mittelwertes A V Differenz zwischen zwei benachbarten Überlagerungsder Mittelwertschaltung 23. teilsignalen größer oder kleiner ist als ein vorbestimm-

Die Mittelwertschaltung 23 ermittelt die Gesamtsum- 25 ter Wert Fig. 14A zeigt kleine Differenzen zwischen me der Überlagerungsteilsignale und multipliziert sie benachbarten Überlagerungsteilsignalen, die bewirken, mit einem Faktor zur Ableitung des Mittelwertsignals daß kein Tor der Torschaltung 32 geöffnet wird, wäh- A V, welches als Eingangssignal den arithmetischen rend F i g. 14B den Fall zeigt, daß die Differenz im Fre-Schaltungen 241 bis 24/7 zugeführt wird. Die arithmeti- quenzbereich F\ groß ist, was zur Folge hat, daß das sehen Schaltungen 241 bis 24/3 substrahieren die Aus- 30 diesem Frequenzbereich Fi entsprechende Tor in der _f gangssignale der Detektoren 221 bis 22n von dem Mit- Torschaltung 32 geöffnet wird. ;

telwertsignal A V, und die Ergebnisse werden dann als Fig. 14C zeigt den Fall, daß mehrere Fahrzeuge (im

Auswerteausgangssignale RC dem Multiplexer 30 dargestellten Beispiel zwei) im Erfassungsbereich des (F i g. 9) zugeführt. Der Multiplexer 30 bewirkt gemäS Radargeräts sind. In diesem Fall ist es möglich, das näheeineru Auswahlsignal SL der Signalverarbeitungsschal- 35 re Fahrzeug mit Priorität zu identifizieren, indem die tung 33 nacheinander die Zuführung ausgewählter Fahrzeuge nacheinander einzeln festgestellt werden Überlagerungsteilsignale an den Analog-Digital-Wand- und eine Abtastung beginnend mit den Überlagerungsler 31. Dieser setzt die ausgewählten Überlagerungsteil- teilsignalen niedriger Frequenz erfolgt In dem in signale in digitale Signale DS um, die als Eingangssigna- F i g. 14C gezeigten Fall wird ein Tor in der Torschalle der Signalverarbeitungschaltung 33 zugeführt wer- 40 tung 32 entsprechend dem Frequenzbereich F₂ geöffnet den. Die Signalverarbeitungsschaltung 33 führt mit den werden.

digitalen Signalen DS die vorstehend beschriebene

arithmetische Operation durch und bewirkt die Aus- Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

wahl eines Tors der Torschaltung 32 durch Abgabe ei- ~~

nes Öffnungsbefehls Ol für das jeweilige Tor. Die Si- 45
gnalverarbeitungsschaltung 33 nimmt dann das Überlagerungsteilsignal RF des jeweils geöffneten Tors auf
und bewirkt die oben beschriebene Entscheidung zur
Abgabe eines Warn- oder Bremsbefehls.

Das Überlagerungssignal BF kann ein Spektrum mit 50
der in Fig. 12a bis 12c gezeigten Frequenzverteilung
haben. Befindet sich ein Objekt im Erfassungsbereich
des Radargeräts, so ergibt sich eine Frequenzverteilung
mit einer Spitzenerhöhung mit mittlerem Bereich, die
eine Frequenz entsprechend einem Abstand zu dem Ob- 55
jekt kennzeichnet Eine solche Frequenzverteiiung ist in
Fig. 12A dargestellt Befindet sich kein Objekt im Erfassungsbereich des Radargeräts und wird deshalb keine entsprechende Reflexion empfangen, so ist die Frequenzverteilung theoretisch eine flache Linie, die einen 60
Nullwert innerhalb des gesamten Frequenzbereichs
wiedergibt Eine solche Frequenzverteilung ist in
F i g. 12B gezeigt Wenn eine Reflexion von einem unbestimmten Objekt herrührt, so ergibt sich eine relativ
flache ansteigende und abfallende Frequenzverteilung, 65
wie sie in Fig. 12C gezeigt ist In der Frequenzverteilung befindet sich ein Spitzenwert unabhängig davon,
ob ein reflektiertes Signal von einem Fahrzeug oder von

Claims

Patentansprüche:

1. Radargerät für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, das nach dem Prinzip eines linear frequenzmodulierten Dauerstrichradars arbeitet mit einer Filterbank (10; 20) zur Aufteilung des Spektrums des vom Empfangsmischer (6) gelieferten Überlagerungssignals in mehrere gleichbreite Spektralbereiche, denen jeweils ein Überlagerungsteilsignal zugeordnet ist, mit einer Torschaltung (11; 32), deren Eingänge mit den Ausgängen der Filterbank (10; 20) verbunden sind, mit einer Signalverarbeitungsschaltung (9'; 33), deren Eingang mit dem Ausgang der Torschaltung (11; 32) verbunden ist, wobei die Signalverarbeitungsschaltung (9'; 33) aus den Überlagerungsteilsignalen, die von der Torschaltung (11; 32) zu deren Ausgang durchgeschaltet worden sind, Abstandssignale bildet und von diesen abhängige Befehlssignale abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Multiplexer (14; 30) vorhanden ist, dessen Eingänge mit entsprechenden Ausgängen der Filterbank (10; 20) verbunden sind, daß ein Analog/Digital-Wandler (15; 31) vorhanden ist, dessen Eingang mit dem Ausgang des Multiplexers (14; 30) verbunden ist, daß der Ausgang des Analog/Digital-Wandlers (15; 31) mit einem weiteren Eingang der Signalverarbeitungsschaltung (9'; 33) verbunden ist, daß das Signal am Ausgang des Analog/Digital-Wandlers (15; 31) eine zeitliche Abfolge von den Überlagerungsteilsignalen zugeordneten digitalisierten Signalen ist und daß die Signalverarbeitungsschaltung (9'; 33) bestimmte digitalisierte Signale, die Überlagerungsteilsignalen entsprechen, in Auswahlbefehlssignale umsetzt, welche die Torschaltung (11; 32) zur Durchschaltung dieser Überlagerungsteilsignale veranlaßt, wobei die bestimmten digitalisierten Signale denjenigen Überlagerungsteilsignalen entsprechen, die ein Maß überschreiten, das von der Form des Spektrums des Überlagerungssignals, vor allem von in diesem Spektrum etwa vorhandenen ausgeprägten Maxima, abhängt

2. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Filterbank (10) und den Multiplexer (14) eine den Überlagerungsteilsignalen zugeordnete Detektorschaltung (12) mit einer Offseteinstellschaltung (13) zum Abgleich der Überlagerungsteilsignale geschaltet ist.

3. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Filterbank (20) und den Multiplexer (30) eine den Überlagerungsteilsignalen zugeordnete Detektorschaltung (221 bis 22n) mit einer Mittelweribildungsschaltung (23) geschaltet ist, die von den dem Multiplexer (30) zugeführten Überlagerungsteilsignalen deren Mittelwert abzieht.