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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Verarbeitung von Radardaten
und ein Datenverarbeitungsverfahren zur Berechnung der Distanz und der
relativen Geschwindigkeit eines Ziels, das auf einer Datenausgabe
von Spitzen eines Radargerätes beruht,
sowie zur Ausgabe von Daten, die die Ergebnisse darstellen.
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Ein
Millimeterwellenradar (FM-CW-Radar) projiziert einen continuous
wave-Strahl (CW-Strahl) nach vorne, der seitens einer Dreieckwelle
frequenzmoduliert wird, die auf zyklische Art und Weise abwechselnd
ansteigt und sinkt, erhält
ein Echosignal von einem Ziel und produziert ein Taktsignal, indem es
das Echosignal mit einem Teil des übertragenden Signals mischt;
die in dem Frequenzspektrum des Taktsignals auftretenden Spitzen
werden dann zwischen der ansteigenden Strecke und der sinkenden Strecke
der Frequenzmodulation gepaart (im Weiteren Paarung genannt), und
die Distanz und die relative Geschwindigkeit des Ziels werden anhand
der Summe der Frequenzen und der Differenz zwischen den Frequenzen
der gepaarten Spitzen berechnet. Weiterhin kann die Richtung, in
der sich das Ziel befindet, bestimmt werden, indem der Winkel des
Projektionsstrahls physisch und elektronisch gescannt wird. Es ist
auch möglich,
die absolute Geschwindigkeit des Ziels zu bestimmen, und im Besonderen,
ob das Ziel stationär
ist (ein stationäres
Ziel) oder ob sich das Ziel bewegt (ein sich bewegendes Ziel), indem
die Fahrgeschwindigkeit des mit Radar ausgerüsteten Fahrzeugs mittels eines
Geschwindigkeitssensors für
Fahrzeuge bekannt ist.
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In
dem oben beschriebenen Paarungs-Prozess, zwischen den Spitzen (Aufwärts-Spitzen)
in dem Taktsignal (Aufwärts-Takt) während des
ansteigenden Teils der Frequenzmodulation und den Spitzen (Abwärts-Spitzen)
in dem Taktsignal (Abwärts-Takt)
während
des sinkenden Teils derselben, werden die sich bezüglich des
Winkels und der Intensität
nahen Spitzen als Spitzen zusammen gepaart, die auf Grund desselben
Ziels auftreten.
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Um
jedes einzelne Ziel zu bestimmen wird weiterhin die Datenkontinuität geprüft, indem
die gegenwärtigen
Daten mit den vergangenen Daten verglichen werden und indem bestimmt
wird, ob es sich bei den Daten um von dem selben Ziel erhaltene
Daten handelt. Falls ein bestimmtes Objekt zum Beispiel mehr als
eine vorbestimmte Anzahl von Malen innerhalb einer vorbestimmten
Zeitperiode erkannt wurde, wird das Objekt als ein in Frage kommendes
Ziel bestimmt.
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Am
Straßenrand
in kurzen Abständen
installierte Objekte, wie zum Beispiel die Pfosten der Leitplanken,
verursachen viele Reflexionen in schneller Abfolge. Da viele an
Intensität
nahe Spitzen in einem Winkelbereich auftreten, pflegt es in diesem
Fall zu Misspaarungen zu kommen, bei denen von unterschiedlichen
Zielen verursachte Spitzen gepaart werden. Im Falle eines sich bewegenden
Ziels wie zum Beispiel eines großen LKWs, der an seinem hinteren Ende
viele reflektierende Stellen aufweist, wie Reifen, einen Wagenträger etc.,
tendieren die Spitzen außerdem
dazu, in einem engen Winkelbereich aufzutreten, was ebenfalls in
einer Misspaarung resultieren kann. Im Falle von unterschiedlichen
Zielen kann es ebenfalls zu Misspaarungen kommen, wenn diese einen ähnlichen
Winkel haben.
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Wenn
der Radarstrahl auf ein Ziel trifft, nachdem er von einer Wand an
der Straßenseite
oder einer ähnlichen
Struktur reflektiert wurde, tritt ein Geisterbild auf. Falls ein
derartiges Geisterbild auftritt, kann während der Kontinuitätsüberprüfung fälschlicherweise
festgestellt werden, dass eine Kontinuität zwischen dem tatsächlichen
Ziel der vergangenen Daten und dem Geisterbild der gegenwärtigen Daten vorliegt,
so dass es nicht möglicht
ist, die Kontinuität des
tatsächlichen
Ziels der gegenwärtigen
Daten zu überprüfen, oder
eine falsche Berechnung der seitlichen Position des Ziels erfolgt
und das tatsächliche Ziel
mit dem Geisterbild verbunden wird.
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Bei
der Kontinuitätsüberprüfung, bei
der die gegenwärtigen
Daten mit den vergangenen Daten verglichen werden, um zu ermitteln,
ob die Daten von demselben Ziel stammen, werden Filterberechnungen
bezüglich
der Daten der Distanz und relativen Geschwindigkeit durchgeführt, die
als von dem selben Ziel stammend festgestellt wurden, die zum Beispiel
die folgenden Gleichungen verwenden. [Relative
Geschwindigkeit] = ([Vorheriger Wert] × 3 + [Gegenwärtiger Wert])/4 [Distanz] = ([Vorheriger wert] + [Gegenwärtiger wert])/2
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Der
Paarungsprozess besteht aus zwei Schritten:
Eine auf der Vergangenheit
beruhende Paarung, für eine
bevorzugte Paarung der innerhalb des vorhergesagten Frequenzbereichs
liegenden Spitzen, bei der vom Ziel erwartet wird, basierend auf
der anhand vergangener Daten vorhergesagten Position und Geschwindigkeit
zu existieren, sowie einer neuen Paarung zur Paarung der nach der
Vervollständigung
der auf der Vergangenheit beruhenden Paarung verbleibenden Spitzen.
Bei der auf der Vergangenheit beruhenden Paarung wird, falls eine
oder beide Spitzen vorübergehend
innerhalb des vorhergesagten Bereichs nicht existent sind, eine
Extrapolation für
eine vorherbestimmte Zeitperiode durchgeführt, indem angenommen wird,
dass das Ziel an der vorhergesagten Position vorliegt. Wenn die
Distanz zum Ziel abnimmt, neigen Aufwärts-Spitzen bei niedrigen Frequenzen
dazu, zu verschwinden, und die in diesem Falle vorgenommene Extrapolation
wird als die Abwärts-Takt-Extrapolation
bezeichnet.
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Die
vorhergesagten Werte der Zieldaten werden anhand der folgenden Gleichungen
berechnet, indem angenommen wird, dass die vorher berechnete relative
Geschwindigkeit auf die gegenwärtigen Daten
angewendet werden kann. [Distanz] = [Vorher berechnete
Distanz] + [Vorher berechnete relative Geschwindigkeit] × [Zeit] [Relative Geschwindigkeit] = [Vorher berechnete
relative Geschwindigkeit]
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Die 1 zeigt
die Frequenzen eines Abwärts-Takts 10 und
eines Aufwärts-Takts 12,
die sich mit der Zeit ändern,
wenn die Distanz zu einem vorher fahrenden Ziel abnimmt und dann
leicht zunimmt, um sich schließlich
auf einer konstant bleibenden Distanz einzupendeln. Die Summe der
Frequenzen der beiden Spitzen entspricht der Distanz zum Ziel, und
die Differenz entspricht der relativen Geschwindigkeit.
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Jetzt
muss angenommen werden, dass, wie in 2 gezeigt,
die Frequenz der Aufwärts-Spitze zu
einem Zeitpunkt t1 abfällt und die Spitze nicht ermittelt
werden kann, woraufhin die Abwärts-Takt-Extrapolation
initiiert wird. Da die Distanz auf Grund der Summe der zwei Frequenzen
gegeben ist und falls die Skala korrekt geschätzt wird, kann die Distanz durch
eine zwischen den beiden Frequenzen gezogene gestrichelte Linie,
angezeigt durch das Bezugszeichen 14, dargestellt werden.
Da die geschätzte Position
des Ziels wie oben beschrieben berechnet wird, indem davon ausgegangen
wird, dass die relative Geschwindigkeit während der Extrapolation des Abwärts-Taktes
konstant ist, falls die Filter-Berechnungen
ausgeführt
werden, nimmt der geschätzte Wert 14 der
Distanz hauptsächlich
linear ab, und die geschätzte
Frequenz 16 des Abwärts-Taktes
und die geschätzte
Frequenz 18 der Aufwärts-Spitze
nehmen ebenfalls hauptsächlich
linear mit im Wesentlichen gleichen Neigungen ab. Wenn die tatsächliche relative
Geschwindigkeit dementsprechend abnimmt, wobei die Frequenz-Differenz
sinkt, und die Frequenz der Abwärts-Spitze weiter nicht
mehr abnimmt, erhöht
sich die Ungleichheit zwischen den tatsächlichen und geschätzten Werten,
und die Abwärts-Spitze
verlässt
schließlich
zum Zeitpunkt t2 den vorhergesagten Bereich
und eine neue Paarung wird initiiert. Zum Zeitpunkt t3 wird
die Extrapolation des Abwärts-Taktes
noch einmal initiiert, falls die Aufwärts-Spitze hier gefunden wird,
da diese immer noch außerhalb
des vorherbestimmten Bereichs liegt. Danach verlässt die Abwärts-Spitze zum Zeitpunkt t4 den vorhergesagten Bereich und die neue Paarung
wird initiiert, aber zum Zeitpunkt t5 verlässt die
Aufwärts-Spitze den vorhergesagten
Bereich und die Extrapolation des Abwärts-Taktes wird noch einmal
initiiert.
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Auf
diese Weise hatte der bekannte Stand der Technik das Problem, dass,
falls sich die tatsächliche
relative Geschwindigkeit um mehr als einen bestimmten Wert während der
Extrapolation ändert,
es eine begrenzte Zeitspanne dauert, bis der Ausgangswert endlich
den tatsächlichen
Wert widerspiegelt.
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Das
Patent US-A-5268692 beschreibt ein Radarsystem, bei dem ein Radarsignal
linear über mehrere
Neigungen moduliert wird. Eine durch Mikrostreifen phasengesteuerte
Sender/Empfänger-Antenne
wird ebenfalls offenbart, die eine hybride Anzapfungs-, Netzwerkspeisungsstruktur
besitzt. Die Signale von der Antenne werden verstärkt und gefiltert
sowie, durch einen Analog-Digital-Konverter auf einen Signal-Prozessor
geleitet, der eine Fast Fourier Transformation der Signale durchführt, um diese
von Zeitbereichsdaten in Frequenzbereichsdaten umzuwandeln. Die
Frequenzbereichsdaten werden dann verwendet, um Zielbereichs- und
Doppler-Gleichungen zu lösen,
sichere Bremswege zu bestimmen und einen Alarm erklingen zu lassen
oder anzuzeigen, falls der sichere Bremsweg verletzt wurde. Eine
Empfindlichkeitssteuerung passt sich entsprechend den Straßenbedingungen
oder den Variationen in der Reaktionszeit des Fahrers an.
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Ein
erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, die Genauigkeit
der Radarmessungen zu erhöhen,
indem das Auftreten von Misspaarungen, Geisterbildern etc. schnell
festgestellt wird.
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Ein
zweiter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät zur Verarbeitung
von Radardaten zur Verfügung
zu stellen, das sich schnell wiederherstellen kann, falls sich die
tatsächliche
relative Geschwindigkeit während
der Extrapolation ändert.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zur Datenverarbeitung für ein Millimeterwellenradar
zur Verfügung
gestellt, das sich auf Spitzen beziehende Daten empfängt, die
in einem Frequenzspektrum eines Taktsignals auftreten, das entsteht, indem
ein empfangenes Signal mit einem Teil eines gesendeten Signals gemischt
wird, das durch eine Dreieckwelle frequenzmoduliert wurde, die auf
zyklische Art und Weise abwechselnd ansteigt und sinkt, und das
die Spitzen-Daten des ansteigenden und sinkenden Bereichs der Dreieckwelle
für eine
Vielzahl von Winkeln verarbeitet, wobei dieses Folgendes beinhaltet:
Mittel zur Bestimmung einer Paarung zwischen den Spitzen des ansteigenden
Bereichs der Dreieckwelle und den dafür entsprechenden Spitzen des
sinkenden Bereichs; Mittel zur Berechnung der Distanz zu jedem einzelnen
Ziel und der relativen Geschwindigkeit des Ziels anhand der Frequenzen der
gepaarten Spitze, sowie Mittel zur Bestimmung eines nicht in Frage
kommenden Ziels basierend auf der berechneten relativen Geschwindigkeit,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät weiterhin Folgendes umfasst:
Mittel
zur Gruppierung von bezüglich
der Frequenz im Wesentlichen gleichen und innerhalb eines vorgeschriebenen
Winkelbereichs verteilter Spitzen, indem festgestellt wird, dass
die Spitzen auf Grund von Reflexionen desselben Ziels stammen, und
indem die Spitzen für
jeden der ansteigenden und sinkenden Bereiche der Dreieckwelle als
eine Spitze behandelt werden;
worin das bestimmende Mittel
eine Paarung festlegt, nachdem die Spitzen auf Grund des gruppierenden Mittels
als eine Spitze gruppiert und behandelt wurden; und
Mittel
zur Bestimmung, dass, falls eine Anzahl von zur selben Gruppe gehörender Spitzen
kleiner als ein vorherbestimmter Wert ist, es sich bei den zu derselben
Gruppe gehörenden
Spitzen um nicht in Frage kommende Spitzen handelt.
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Das
Gerät kann
weiterhin Mittel zur Bestimmung umfassen, ob es sich basierend auf
der Fahrgeschwindigkeit eines mit dem Radar ausgestatteten Fahrzeugs
und der relativen Geschwindigkeit des Zieles bei jedem einzelnen
Ziel um ein stationäres oder
ein sich bewegendes Ziel handelt, wobei das Mittel zur Bestimmung
des nicht in Frage kommenden Ziels in einem Beispiel festlegt, dass
es sich bei jeglichem sich bewegenden Ziel, das nach den bezüglich der
Distanz und relativen Geschwindigkeit berechneten Werten vermutlich
in der Nähe
eines stationären
Ziels liegt, um ein nicht in Frage kommendes Ziel handelt.
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Das
Gerät kann
weiterhin Mittel zur Bestimmung eines in Frage kommenden Ziels auf
Grundlage der Kontinuität
mit vergangenen Daten enthalten, wobei das Mittel zur Bestimmung
des nicht in Frage kommenden Ziels in einem Beispiel festlegt, dass
es sich bei jeglichem Ziel, das nach den berechneten Werten der
Distanz und relativen Geschwindigkeit vermutlich praktisch mit dem
in Frage kommenden Ziel kollidiert, um ein nicht in Frage kommendes
Ziel handelt.
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Das
Mittel zur Bestimmung des nicht in Frage kommenden Ziels legt bei
einem anderen Beispiel fest, dass es sich bei jeglichem Ziel, bei
dem der berechnete Wert der relativen Geschwindigkeit ein unwahrscheinlicher
Wert ist, um ein nicht in Frage kommendes Ziel handelt.
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Wenn
zwei sich bewegende Ziele vorhanden sind, die nach den berechneten
Werten der Distanz und relativen Geschwindigkeit im Wesentlichen
die gleiche Bewegung aufweisen, stellt das Mittel zur Bestimmung
des nicht in Frage kommenden Ziels in noch einem anderen Beispiel
fest, dass es sich bei dem außerhalb
des anderen Ziels liegenden sich bewegenden Ziels um ein nicht in
Frage kommendes Ziel handelt.
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Das
Gerät kann
weiterhin Mittel zur Bestimmung enthalten, ob es sich basierend
auf der Fahrgeschwindigkeit des mit dem Radar ausgestatteten Fahrzeugs
und der relativen Geschwindigkeit des Zieles bei jedem einzelnen
Ziel um ein stationäres oder
ein sich bewegendes Ziel handelt, wobei das Mittel zur Bestimmung
des nicht in Frage kommenden Ziels feststellt, dass es sich bei
jeglichem sich bewegenden Ziel, das nach den berechneten Werten der
Distanz und relativen Geschwindigkeit als außerhalb eines stationären Ziel
liegenden Ziels bestimmt wurde, um ein nicht in Frage kommendes
Ziel handelt.
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Das
Mittel zur Bestimmung der nicht in Frage kommenden Spitze stellt
vorzugsweise fest, dass es sich bei jeglicher Spitze, deren Intensität höher als ein
vorherbestimmter Schwellenwert ist, um eine in Frage kommende Spitze
handelt, selbst wenn die Anzahl der zur selben Gruppe gehörenden Spitzen
kleiner als der vorherbestimmte Wert ist.
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Der
Grund, dass eine begrenzte Zeit zur Wiederherstellung benötigt wird,
liegt darin, dass, wie anhand des Beispiels der 2 ersichtlich,
falls eine neue Paarung nach der Extrapolation erfolgt, der geschätzte Wert
auf Grund der Filterberechnungen der relativen Geschwindigkeit nicht
nahe des tatsächlichen
Werts liegt. Um eine schnelle Wiederherstellung zu erzielen werden
angesichts dieser Tatsache Vorkehrungen getroffen, die Filterberechnungen
der relativen Geschwindigkeit nicht durchzuführen, falls es sich bei den
aktuellen Daten um anhand der neuen Paarung erhaltene Daten handelt,
und falls es sich bei den vorherigen Daten um durch die Extrapolation berechnete
Daten handelt.
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Bei
der 1 handelt es sich um ein Diagramm, das zeigt,
wie die Frequenzen der Spitzen variieren, wenn die Distanz zu einem
vorherfahrenden Fahrzeug vorübergehend
abnimmt und sich dann auf einer konstant bleibenden Distanz einpendelt.
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Bei
der 2 handelt es sich um ein Diagramm zur Erklärung eines
mit dem bekannten Stand der Technik im Zusammenhang stehenden Problems.
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Bei
der 3 handelt es sich um ein Blockdiagramm, das ein
Konfigurationsbeispiel eines Millimeterwellenradars zeigt, auf den
die vorliegende Erfindung angewendet wird.
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Bei
der 4 handelt es sich um ein Diagramm, das ein Beispiel
einer am Straßenrand
befindlichen Leitplanke zeigt.
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Bei
der 5 handelt es sich um ein Diagramm zur Erklärung des
Vorkommens einer Misspaarung auf Grund des Vorhandenseins der Leitplanke
am Straßenrand.
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Bei
der 6 handelt es sich um ein Diagramm zur Erklärung des
Vorkommens eines Geisterbildes auf Grund einer durch die Leitplanke
am Straßenrand
verursachten Misspaarung, sowie ein Verfahren zur Eliminierung des
Geisterbildes.
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Bei
der 7 handelt es sich um ein Diagramm, das ein Ziel
zeigt, das viele reflektierende Stellen besitzt.
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Bei
der 8 handelt es sich um ein Diagramm zur Erklärung des
Vorkommens einer Misspaarung auf Grund des Vorhandenseins eines
Ziels mit vielen reflektierenden Stellen.
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Bei
der 9 handelt es sich um ein Diagramm zur Erklärung des
Vorkommens eines Geisterbildes auf Grund einer durch die vielen
reflektierenden Stellen des Ziels verursachten Misspaarung, sowie
ein Verfahren zur Eliminierung des Geisterbildes.
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Bei
der 10 handelt es sich um ein Diagramm, das ein Beispiel
einer Vielzahl von sich bewegenden Zielen zeigt, die dazu neigen,
Misspaarungen zu erzeugen.
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Bei
der 11 handelt es sich um ein Diagramm zur Erklärung des
Vorkommens einer Misspaarung auf Grund des Vorhandenseins einer
Vielzahl von sich bewegenden Zielen.
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Bei
der 12 handelt es sich um ein Diagramm zur Erklärung einer
Reflexion von einer Wand.
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Bei
der 13 handelt es sich um ein Diagramm zur Erklärung einer
normalen Spitze auf Grund der Reflexion von der Wand.
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Bei
der 14 handelt es sich um ein Diagramm zur Erklärung des
beabsichtigten Ziels, eines Geisterbildes auf Grund der Reflexion
von der Wand, sowie ein Verfahren zur Erkennung derselben.
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Bei
der 15 handelt es sich um ein Diagramm zur Erklärung der
Gruppierung von Spitzen und eines Verfahrens zur Erkennung von Geräuschspitzen.
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3 zeigt
ein Beispiel der Konfiguration eines Millimeterwellenradar-Geräts auf das
die vorliegende Erfindung angewendet wird. In der 3 gibt ein
Sender-Regelkreis 20 eine Dreieckwelle heraus, die auf
zyklische Art und Weise abwechselnd ansteigt und sinkt. Eine RF-Einheit 22 erzeugt
eine seitens der Dreieckwelle frequenzmodulierte Millimeterwelle,
und die frequenzmodulierte Welle wird von einer Antenne 24 ausgestrahlt.
Ein Echosignal von einem Ziel wird von der Antenne 24 empfangen,
und das empfangene Echosignal wird in der RF-Einheit 22 mit
einem Teil des gesendeten Signals gemischt, um ein Taktsignal zu
erzeugen, das über
eine Frequenz verfügt,
die der Differenz zwischen dem gesendeten Signal und dem Echosignal
entspricht. Das Taktsignal wird in einem Empfänger-Kreislauf 26 in ein
Basisband-Signal umgewandelt, das in ein DSP 28 gespeist
wird. In dem DSP 28 erfolgt die Umwandlung von dem Zeitbereich
in einen Frequenzbereich, indem eine Fast Fourier Transformation
(FFT) sowohl auf den ansteigenden Bereich (Aufwärts-Takt) als auch den sinkenden
Bereich (Abwärts-Takt)
der Dreieckwelle angewendet wird. Das DSP 28 extrahiert weiterhin
Spitzen (Aufwärts-Spitzen)
in dem ansteigenden Bereich sowie Spitzen (Abwärts-Spitzen) in dem sinkenden
Bereich von dem Frequenzspektrum des Signals, und liefert diese
an einen Mikrocomputer 30. Auf der anderen Seite scannt
ein Treiberkreis 32 die Projektionsrichtung der Antenne 24,
indem ein Motor 34 angetrieben wird, und liefert die zu
jedem Zeitpunkt erhaltenen Winkeldaten an einen Mikrocomputer 30.
Auf Grundlage der Intensität
jeder Spitze, des Antennenwinkels zu jedem jeweiligen Zeitpunkt
und der Kontinuität
gegenüber
den vorherigen Daten, paart der Mikrocomputer 30 die Spitzen
je eine nach der anderen mit den entsprechenden Abwärts-Spitzen
(Paarung). Anhand der Summe der Frequenzen der beiden gepaarten
Spitzen wird die Distanz zu jedem einzelnen Ziel berechnet, während anhand
der Differenz zwischen den Frequenzen der beiden Spitzen die relative
Geschwindigkeit jedes einzelnen Ziels berechnet wird, und die berechneten Ergebnisse
werden ausgegeben. Die seitliche Position X des Ziels wird anhand
X = Rsinθ berechnet,
wobei R die Distanz zum Ziel und θ der Winkel ist, in dem das
Ziel liegt. Der Mikrocomputer 30 führt auch eine Überprüfung der
Kontinuität
aus, um jedes Ziel anhand der Position des Ziels und der sich von
Moment zu Moment ändernden
Daten der relativen Geschwindigkeit aufzuspüren.
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Wenn
sich zum Beispiel eine Leitplanke 40 am Straßenrand
der Fahrbahn 38 befindet, auf der sich das mit Radar ausgestattete
Fahrzeug 36 bewegt, wie in 4 gezeigt,
erscheinen viele, eine jeweils von der anderen getrennte Spitzen
in derselben Winkelrichtung auf Grund der Leitplankenpfosten 42, wie
in 5 gezeigt. Die 5 zeigt
den Aufwärts-Takt
auf der linken Seite und den Abwärts-Takt auf
der rechten Seite. Der Strahlenwinkel wird als x-Koordinate und
die Frequenz als y-Koordinate gezeichnet, wobei die gegenüber den
Seiten in senkrechter Richtung verlaufenden Spitzen jeweils durch einen
nach oben zeigenden Pfeil 44 markiert sind. Diese Bezeichnungsmethode
gilt ebenfalls für
die nachfolgenden Diagramme.
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Eine
neue Paarung zwischen einer Aufwärts-Spitze
und einer Abwärts-Spitze
erfolgt auf Grundlage der Winkel- und
Spitzenintensität.
Im Falle der 5 sollten die jeweiligen Spitzen
normalerweise wie anhand der gestrichelten Linie gezeigt korrekt
gepaart werden. Jedoch im Falle einer Struktur wie Leitplankenpfosten,
auf Grund derer viele Spitzen in derselben Winkelrichtung aneinanderfolgend erscheinen,
besteht die Neigung zu einer fehlerhaften Paarung (Misspaarung),
wie durch die durchgezogene Linie in der Figur gezeigt.
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Falls
eine solche Misspaarung auftritt, erscheint ein durch ein ausgefülltes Dreieck
auf der 6 dargestelltes sich bewegendes
Ziel 54 in der Nähe
von durch offene Kreise dargestellten stationären Zielen 50 und 52.
Dies geschieht, da die relative Geschwindigkeit, die anhand der
Differenz zwischen der Frequenz der Abwärts-Spitze und der Frequenz der
Aufwärts-Spitze
berechnet wird, in hohem Maße durch
die Misspaarung beeinflusst wird, während die Distanz und der Winkel
der seitlichen Position durch die Misspaarung relativ unbeeinträchtigt sind,
da die Distanz zum Ziel auf Grund der Summe der Frequenzen der beiden
Spitzen berechnet wird, und die seitliche Position des Ziels anhand
der Distanz und des Winkels berechnet wird.
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Dementsprechend
wird in der vorliegenden Erfindung jedes sich bewegende Ziel, das
in der Nähe
eines als stationär
festgelegten Ziels liegt, von den Ausgabedaten ausgeschlossen, da
angenommen wird, dass ein derartiges sich bewegendes Ziel auf Grund
einer Misspaarung aufgetreten ist. Nähe bedeutet hier, dass die
Differenz bezüglich
der Distanz sowie die Differenz bezüglich des Winkels oder der
seitlichen Position innerhalb der jeweiligen oberen Grenzwerte liegen.
Wenn sich das stationäre
Ziel 50 zum Beispiel in der als graue Fläche in der 6 gezeigten
Region 56 befindet, wird das sich bewegende Ziel 54 als
auf Grund einer Misspaarung aufgetretenes Ziel definiert und von
den Ausgabedaten ausgeschlossen.
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Der
oben beschriebene Prozess und der im Nachfolgenden beschriebene
Prozess wird durch Software ausgeführt, die in dem Mikrocomputer 30 gespeichert
und durch diesen ausgeführt
wird (3).
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Wenn
ein Ziel 58, wie zum Beispiel ein großer LKW, mit vielen reflektierenden
Stellen vor dem mit Radar ausgestattetem Fahrzeug 36 wie
in 7 gezeigt fährt,
treten ebenfalls viele Spitzen in dem selben Winkelbereich auf,
wie in 8 erläutert. Falls
in diesem Fall eine wie durch die durchgehende Linie 62 dargestellte
Misspaarung anstelle einer korrekten, durch gestrichelte Linien 60 dargestellten Paarung
auftritt, erscheint ein sich bewegendes Ziel 66 wie in 9 erläutert als
ob dieses mit einem verlässlichen,
sich bewegenden Ziel 64 kollidieren würde. Wie oben beschrieben geschieht
dies, da die Daten der relativen Geschwindigkeit in hohem Maße von der
Misspaarung beeinflusst werden, während die Distanz und der Winkel
der seitlichen Position relativ unbeeinträchtigt sind. Ein verlässliches
Ziel bedeutet hier zum Beispiel ein als in Frage kommendes Ziel
bestimmtes Ziel, da es bei der oben beschriebenen Kontinuitätsüberprüfung mehr
als eine vorherbestimmte Anzahl von Malen innerhalb einer vorherbestimmten
Zeitspanne erkannt wurde.
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Jedes
sich bewegende Ziel, von dem dementsprechend angenommen wird, dass
es auf Grund der berechneten Distanz und relativen Geschwindigkeit
mit dem in Frage kommenden sich bewegenden Ziel kollidiert, das
heißt,
jedes sich bewegende Ziel, von dessen Positionsverhältnis zum
in Frage kommenden Ziel anzunehmen ist, nach einer Zeit Δt basierend
auf ihrer relativen Geschwindigkeit umgekehrt zu werden, wird zum
Beispiel als ein sich bewegendes, auf Grundeiner Misspaarung aufgetretenes Ziel
bewertet und von den Ausgabedaten ausgeschlossen.
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Wenn
eine Vielzahl von sich bewegenden Zielen 68 und 70 in
derselben Richtung vor dem mit Radar ausgestatteten Fahrzeug 36 wie
in 10 gezeigt fahren, treten ebenfalls Spitzen in
einer im Wesentlichen gleichen Winkelrichtung sowohl in dem Aufwärts-Takt-
als auch dem Abwärts-Takt-Bereich auf,
wie in 11 erläutert. In diesem Fall kann ebenfalls
eine Misspaarung wie durch eine durchgezogene Linie 72 dargestellt
auftreten. Falls die berechnete relative Geschwindigkeit in diesem
Fall einen unwahrscheinlichen Wert wie 200 km/h oder höher zeigt,
erfolgt keine Paarung mit dieser Spitze und es wird versucht, eine
Paarung mit einer anderen Spitze durchzuführen.
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Wenn
ein Ziel 74 in der Nähe
einer Wand 76 wie in 12 dargestellt
fährt,
werden vielzählige
reflektierte Wellen empfangen, wobei eine direkt von dem Ziel 74 zurückgestrahlt
und die andere nach der Reflexion durch die Wand 76 zurückgestrahlt
wird. In diesem Fall erfolgt wie in der 13 dargestellt
eine Spitze 80 auf Grund der Reflexion durch die Wand zusätzlich zu
der Spitze 78 auf Grund der Reflexion von dem Ziel und,
wie in 14 gezeigt, ein Geisterbild 84 erscheint
zusammen mit dem tatsächlichen Ziel 82 in
den Analyseergebnissen.
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Obwohl
das tatsächliche
Ziel 82 und das Geisterbild 84 sich in diesem
Fall bezüglich
des Winkels oder der seitlichen Position unterscheiden, weisen diese
im Wesentlichen die gleiche Bewegung bezüglich der Distanz und der relativen
Geschwindigkeit auf; infolgedessen erscheint das Geisterbild 84 von
dem mit Radar ausgestattetem Fahrzeug aus betrachtet seitlich außerhalb
des tatsächlichen
Ziels 82.
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Wenn
dementsprechend zum Beispiel zwei Ziele vorliegen, wird, falls die
Differenzen bezüglich der
Distanz und relativen Geschwindigkeit nicht über deren jeweiligen oberen
Grenzwerte liegen und falls die Differenz bezüglich des Winkels oder der
seitlichen Position unter einem vorherbestimmten oberen Grenzwert
liegt, das Ziel mit einem größeren Winkel als θ oder mit
einer seitlichen Position als X als Geisterbild festgelegt und von
den Ausgabedaten ausgeschlossen. Wie in 14 gezeigt,
wird, wenn Daten eines stationären
Ziels 86 auf Grund der Wand vorliegen, das außerhalb
liegende Ziel 84 als ein Geisterbild festgelegt.
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Wie
anhand der Bezugszeichen 88 und 90 in der 15 erläutert besitzt
ein Ziel üblicherweise eine
begrenzte seitliche Breite, und eine Vielzahl von Spitzen gleicher
Frequenz erfolgen über
einen begrenzten Winkelbereich; diese Winkel werden deshalb zusammen
gruppiert und als eine Spitze behandelt. Falls angesichts dieser
Tatsache die Anzahl der zu einer selben Gruppe gehörenden Spitzen
unter einem vorherbestimmten Wert liegt, zum Beispiel falls die
Spitzengruppe wie durch die Bezugszeichen 92 und 94 erläutert nur
aus einer Spitze besteht, ist es wünschenswert, diese Spitzen
als Rauschen zu behandeln. Wenn die Intensität einer derartigen Spitze jedoch über einem
vorherbestimmten Schwellenwert liegt, ist diese vorzugsweise als
Spitze und nicht als Rauschen zu behandeln.
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Wie
oben beschrieben erhöht
sich gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung die Genauigkeit der Messung, da
das Vorkommen von Geisterbildern auf Grund von Misspaarungen, Wandreflexionen
oder ähnlichem
unterdrückt
wird.
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16 zeigt
ein vereinfachtes Flussdiagramm, das ein Beispiel des Prozesses
von den Spitzen-Eingangsdaten bis zu den von dem Mikrocomputer 30 ausgeführten Ausgabedaten
darstellt.
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Bei
der 16 erfolgt zuerst eine Dateneingabe von dem DSP 28 (Schritt 1000).
Die vorhergesagten Werte der gegenwärtigen Zieldaten (Distanz und
relative Geschwindigkeit) sowie die vorhergesagten Werte der Spitzen-Frequenzen
werden auf Grund der vorherigen Daten berechnet (Schritt 1002, Einzelheiten
wie oben beschrieben), und es wird eine Paarung auf Grund der Vergangenheit
versucht (Schritt 1004, Einzelheiten wie oben beschrieben). Danach
wird eine erneute Paarung auf Grund der verbleibenden Spitzen versucht
(Schritt 1006, Einzelheiten wie oben beschrieben). Die
Distanz und die relative Geschwindigkeit werden anhand der Frequenzen
der gepaarten Spitzen berechnet und die Kontinuität mit den
vorherigen Daten überprüft (Schritt 1008,
Einzelheiten wie oben beschrieben). Falls die Daten außerhalb
des anhand der vorherigen Daten vorhergesagten Bereichs liegen,
werden die auf Grund der Extrapolation für einen bestimmten Zeitraum
berechneten Daten als Zieldaten herangezogen.
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Falls
es sich bei den gegenwärtigen
Daten nicht um mittels Extrapolation (Schritt 1010) ermittelte
Daten handelt, und falls es sich bei den vorherigen Zieldaten um
mittels Extrapolation (Schritt 1012) ermittelte Daten handelt,
werden für
die Berechnung der relativen Geschwindigkeit keine Filterberechnungen
durchgeführt,
sondern der gegenwärtige
Wert wird als endgültiger
Wert der relativen Geschwindigkeit für die gegenwärtigen Daten
(Schritt 1014) herangezogen; in anderen Fällen werden
Filterberechnungen für
die Berechnung der relativen Geschwindigkeit durchgeführt (Schritt 1016).
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Bei 17 handelt
es sich um ein Diagramm zur Erklärung
des Vorgangs in der bezüglich
der 1 und 2 beschriebenen Situation. Bei
dem Vorgang bis zur Zeit t2 handelt es sich
um den gleichen Vorgang wie den oben bezüglich der 2 beschriebenen,
wenn jedoch die neue Paarung zum Zeitpunkt t2 ausgeführt wird,
erfolgen keine Filterberechnungen zur Berechnung der relativen Geschwindigkeit,
so dass sich die vorhergesagten Werte der Spitzen-Frequenzen mehr
den tatsächlichen
Werten nähern.
Falls die Extrapolation des Abwärts-Taktes zum
Zeitpunkt t3 wieder aufgenommen wird, erfolgen sowohl
die Aufwärts-Spitzen
als auch die Abwärts-Spitzen
innerhalb des vorhergesagten Bereichs nach einer neuen Paarung zum
Zeitpunkt t4, da die vorhergesagten Werte
mehr den tatsächlich gemessenen
Werte angenähert
werden, und die vorhergesagten Werte zu den tatsächlich gemessenen Werten konvergieren,
da die auf der Vergangenheit beruhende Paarung hier durchgeführt werden
kann.
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Wie
oben beschrieben wird nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung
ein Gerät
zur Radardatenverarbeitung zur Verfügung gestellt, das Ziele schnell
verfolgen kann, selbst wenn sich die tatsächliche relative Geschwindigkeit
während
der Extrapolation um mehr als einen bestimmten Wert ändert, wie
wenn die Distanz zu dem vorher fahrenden Fahrzeug abnimmt und sich
dann auf einer konstant bleibenden Distanz einpendelt.