DE69621569T2 - FM-CW-Radar-Anlage zum Messen der relativen Geschwindigkeit und der Entfernung eines Objekts - Google Patents

FM-CW-Radar-Anlage zum Messen der relativen Geschwindigkeit und der Entfernung eines Objekts

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein FM- CW-Radarsystem, welches in einem Kraftfahrzeug-Antikollisionssystem und einem Steuersystem für einen konstanten Zwischenfahrzeugsabstand verwendbar ist, welches dafür ausgelegt ist, den Abstand zu und die Relativgeschwindigkeit eines durch Radar erkannten Objektes oder Ziels vorderhalb des Fahrzeuges zu messen.
    • 2. Hintergrund gemäß Stand der Technik
  • Allgemein gesagt, ein FM-CW-Radar emittiert ein Sendesignal in Form einer Radarwelle, dessen Frequenz durch ein Dreiecks-Modulationssignal moduliert wird, so daß es sich graduell ändert und mischt dann eine Radarwelle, welche von einem Zielobjekt reflektiert wurde, mit dem Sendesignal, um ein Überlagerungssignal zu erzeugen. Ein Signalprozessor mißt die Frequenzen (üblicherweise Überlagerungsfrequenzen genannt) des Überlagerungssignals in einem Frequenzanstiegsbereich, wo die Frequenz des Sendesignals ansteigt und einem Frequenzabfallsbereich, wo die Frequenz des Übertragungssignals abfällt, um den Abstand D zu und die Relativgeschwindigkeit V des Zielobjektes unter Verwendung der Überlagerungsfrequenz fb1 im Frequenzanstiegsbereich und der Überlagerungsfrequenz fb2 im Frequenzabfallsbereich gemäß den folgenden Gleichungen (1) und (2) zu bestimmen.
  • wobei DF eine Frequenzänderung im Sendesignal ist, f0 die Mittenfrequenz des Sendesignals ist, 1/fm die Zeit ist, die zur Modulation in einem Zyklus notwendig ist und C die Lichtgeschwindigkeit ist.
  • Die Fig. 13(a) und 13(b) sind graphische Darstellungen, welche Änderungen in der Frequenz des Sendesignals T zeigen, welches von einem Radar ausgesendet wird, sowie von einem empfangenen Signal R.
  • Wenn die Bewegungsgeschwindigkeiten eines sich bewegenden Objektes, welches mit einem Radar ausgestattet ist, und eines Ziels zueinander gleich sind (d. h. eine Relativgeschwindigkeit V = 0), wird eine vom Ziel reflektierte Radarwelle nach einer Zeitdauer empfangen, welche für die Radarwelle benötigt wird, das Ziel zu erreichen und hiervon zurückzukehren. Die Frequenzwellenform des empfangenen Signals R stimmt somit gemäß Fig. 13(a) mit derjenigen der Frequenz des Sendesignals T, entlang einer Zeitachse (d. h. der Abszisse) verschoben, überein, so daß die Überlagerungsfrequenz fb1 im Frequenzanstiegsbereich gleich der Überlagerungsfrequenz fb2 im Frequenzabfallsbereich ist (fb1 = fb2).
  • Wenn die Bewegungsgeschwindigkeiten des sich bewegenden Objektes, welches mit dem Radar ausgestattet ist und dem Ziel zueinander unterschiedlich sind (d. h. die Relativgeschwindigkeit V ≠ 0), ist die vom Ziel reflektierte Radarwelle gemäß Fig. 13(b) einer Dopplerverschiebung unterworfen. Die Wellenform der Frequenz des empfangenen Signals R stimmt somit mit der derjenigen der Frequenz des Sendesignals T, verschoben entlang einer Frequenzachse (d. h. einer Ordinate), um den Grad der Dopplerverschiebung überein, so daß die Überlagerungsfrequenz fb1 im Frequenzanstiegsbereich unterschiedlich zu der Überlagerungsfrequenz fb2 im Frequenzabfallsbereich ist (fb1 ≠ fb2).
  • Wenn ein einziges Ziel erkannt wird, erscheint eine einzelne Frequenzkomponente des Überlagerungssignals jeweils in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen. Der Abstand D und die Relativgeschwindigkeit V können somit nur unter Verwendung der obigen Gleichungen (1) und (2) bestimmt werden. Wenn jedoch eine Mehrzahl von Zielen erkannt wird, erscheinen jedoch Frequenzkomponenten mit einer Anzahl gleich der Anzahl von Zielen in dem Frequenzanstiegs- und -abfallsbereich, was es notwendig macht, daß die Überlagerungsfrequenzkomponenten in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen vom Ziel zusammengefaßt werden müssen.
  • Die Überlagerungsfrequenzkomponenten, welche durch eine Welle erhalten werden, welche vom gleichen Ziel reflektiert worden sind, sind jedoch nicht immer in der gleichen Reihenfolge in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen angeordnet. Wenn beispielsweise die Überlagerungsfrequenzkomponenten in Reihenfolge ihrer Pegel in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen zu Gruppen zusammengefaßt werden, sind sie nicht immer richtig gruppiert, was zu einem Fehler bei der Bestimmung des Abstandes D und der Relativgeschwindigkeit V eines jeden Ziels führen kann.
  • Insbesondere wenn zwei Ziele erkannt werden und die Relativgeschwindigkeit V eines sich bewegenden Objektes, welches mit einem Radar ausgestattet ist, und den beiden Zielen beide bei ungefähr Null liegen, ändern sich empfangene Signale, welche von reflektierten Wellen von dem näheren Ziel und dem entfernteren Ziel ermittelt worden sind, so, wie mit R1 bzw. R2 in Fig. 14 dargestellt. Überlagerungsfrequenzkomponenten, welche von reflektierten Wellen von den jeweiligen Zielen erhalten worden sind, erscheinen in der gleichen Reihenfolge in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen (fb1(R1) < fb1(R2), fb2(R1) < fb2(R2)).
  • Wenn sich jedoch das entfernte Ziel mit einer Relativgeschwindigkeit V bewegt, bewirkt dies, daß das empfangene Signal R2', welches der Doppelverschiebung unterworfen wird, gleich dem empfangenen Signal R2 wird, welches entlang der Frequenzachse verschoben wird, so daß die Überlagerungsfrequenzkomponenten, welche von reflektierten Wellen von den jeweiligen Zielen erhalten werden, in unterschiedlichen Reihenfolgen in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen erscheinen (fb1(R1) > fb1(R2), fb2(R1) < fb2(R2)). Insbesondere wird der Pegel der Überlagerungsfrequenzkomponente abhängig von einer Bedingung eines jeden Zieles geändert. Es ist somit schwierig, den Abstand D und die Relativgeschwindigkeit V durch Gruppierung der Überlagerungsfrequenzkomponenten in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen durch das Ziel auf einfache Weise zu bestimmen.
  • Die GB-A-2 283 631 offenbart ein FM-CW-Radarsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile im Stand der Technik zu vermeiden.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein FM-CW-Radar zu schaffen, welches so ausgelegt ist, daß Abstände zu Relativgeschwindigkeiten von einer Mehrzahl von mittels Radar erkannten Objekten oder Zielen korrekt bestimmbar sind.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst.
  • weitere vorteilhafte Abwandlungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Genauer gesagt, gemäß dem Gegenstand von Anspruch 1 ist ein FM-CW-Radarsystem vorgesehen, welches aufweist: eine Radarwellen-Sendeeinrichtung zum Senden einer Radarwelle, die eine Frequenz aufweist, die mit einer gegebenen Rate erhöht und mit einer gegebenen Rate verringert wird; eine erste Radarwellen-Empfangseinrichtung zum Empfang einer Radarwelle, die von einem Objekt reflektiert wird, das in einem Radarerfassungsbereich vorhanden ist, um die Radarwelle, die von der Radarwellen-Sendeeinrichtung gesendet wird, mit der Radarwelle zu mischen, die von der ersten Radarwellen-Empfangseinrichtung empfangen wird, um ein erstes Überlagerungssignal zu erzeugen; eine erste Einrichtung zum nehmen der Fourier-Transformation des ersten Überlagerungssignals in einem Frequenzanstiegsbereich, wo die Frequenz der Radarwelle, die von der Radarwellen-Sendeeinrichtung gesendet wird, erhöht wird, und einem Frequenzabfallsbereich, wo die Frequenz der Radarwelle, die von der Radarwellen-Sendeeinrichtung gesendet wird, verringert wird, um Frequenzkomponenten des ersten Überlagerungssignals abzuleiten, wobei die erste Einrichtung Spitzenfrequenzkomponenten auswählt, die Spitzen im Frequenzspektrum der abgeleiteten Frequenzkomponenten des ersten Überlagerungssignals in dem Frequenzanstiegsbereich bzw. dem Frequenzabfallsbereich zeigen, gekennzeichnet durch eine zweite Radarwellen-Empfangseinrichtung zum Empfangen einer Radarwelle, die von einem Objekt reflektiert wird, das in einem Radarerfassungsbereich vorhanden ist, um die Radarwelle, die von der Radarwellen-Sendeeinrichtung gesendet wird, mit der Radarwelle zu mischen, die von der zweiten Radarwellen-Empfangseinrichtung empfangen wird, um ein zweites Überlagerungssignal zu erzeugen, wobei die erste Einrichtung ebenso die Fouriertransformierte des zweiten Überlagerungssignals in einem Frequenzanstiegsbereich, in dem die Frequenz der Radarwelle, die von der Radarwellen-Sendeeinrichtung gesendet wird, erhöht wird und einem Frequenzabfallsbereich, in dem die Frequenz der Radarwelle, die von der Radarwellen-Sendeeinrichtung gesendet wird, verringert wird, nimmt, um Frequenzkomponenten des zweiten Überlagerungssignals abzuleiten, wobei die erste Einrichtung Spitzenfrequenzkomponenten auswählt, die Spitzen im Frequenzspektrum der abgeleiteten Frequenzkomponenten des zweiten Überlagerungssignals in dem Frequenzanstiegsbereich bzw. dem Frequenzabfallsbereich zeigen; eine zweite Einrichtung zum Bestimmen erster komplexer Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten des ersten Überlagerungssignals, das von der ersten Einrichtung abgeleitet wird; einer dritten Einrichtung zur Bestimmung zweiter komplexer Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten des zweiten Überlagerungssignals, das von der ersten Einrichtung abgeleitet wird; eine vierte Einrichtung zum Bestimmen von Korrelationen zwischen den ersten und zweiten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten, die von der ersten und dritten Einrichtung bestimmt werden, in jedem des Frequenzanstiegsbereichs und des Frequenzabfallsbereichs, die im wesentlichen die gleiche Frequenz zeigen; eine fünfte Einrichtung zum Vergleichen der Korrelationen zwischen den ersten und zweiten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten in dem Frequenzanstiegsbereich mit den Korrelationen zwischen den komplexen Vektoren in dem Frequenzabfallsbereich, um mindestens ein Paar der Spitzenfrequenzkomponenten zu bestimmen, die im wesentlichen die gleichen Korrelationen zeigen; und eine sechste Einrichtung zum Bestimmen eines Abstands zu dem Objekt und einer relativen Geschwindigkeit des Objekts auf der Grundlage des Paares der Spitzenfrequenzkomponenten, das von der fünften Einrichtung bestimmt wird.
  • Gemäß dem Gegenstand von Anspruch 2 bestimmt die zweite Einrichtung erste Phasen der Spitzenfrequenzkomponenten des ersten Überlagerungssignals auf der Grundlage der ersten komplexen Vektoren. Die dritte Einrichtung bestimmt zweite Phasen der Spitzenfrequenzkomponenten des zweiten Überlagerungssignals auf der Grundlage der zweiten komplexen Vektoren. Die vierte Einrichtung bestimmt Differenzen zwischen den ersten bzw. zweiten Phasen als die Korrelationen.
  • Gemäß dem Gegenstand von Anspruch 3 bestimmt die zweite Einrichtung erste Amplituden der Spitzenfrequenzkomponenten des ersten Überlagerungssignals auf der Grundlage der ersten komplexen Vektoren. Die dritte Einrichtung bestimmt zweite Amplituden der Spitzenfrequenzkomponenten des zweiten Überlagerungssignals auf der Grundlage der zweiten komplexen Vektoren. Die vierte Einrichtung bestimmt die Korrelationen zwischen den ersten bzw. zweiten Amplituden.
  • Gemäß dem Gegenstand von Anspruch 4 sind die Korrelationen zwischen den ersten und zweiten Amplituden Differenzen zwischen den ersten und zweiten Amplituden.
  • Gemäß dem Gegenstand von Anspruch 5 bestimmt die vierte Einrichtung erste Differenzen zwischen den ersten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten und den zweiten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten in dem Frequenzanstiegsbereich und zweite Differenzen zwischen den ersten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten und den zweiten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten in dem Frequenzabfallsbereich. Die fünfte Einrichtung vergleicht die ersten Differenzen mit den zweiten Differenzen, um wenigstens ein Paar von Spitzenfrequenzkomponenten zu bestimmen, welches zeigt, daß die erste und die zweite Differenz zueinander gleich sind.
  • Gemäß dem Gegenstand von Anspruch 6 kann die fünfte Einrichtung Absolutwerte der ersten Differenzen mit Absolutwerten der zweiten Differenzen vergleichen, um das wenigstens eine Paar der Spitzenfrequenzkomponenten zu bestimmen, welches zeigt, daß der Absolutwert der ersten Differenz und der Absolutwert der zweiten Differenz zueinander gleich sind.
  • Gemäß dem Gegenstand von Anspruch 7 können die ersten Differenzen Differenzen im Peilwinkel der ersten komplexen Vektoren und der zweiten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten in dem Frequenzanstiegsbereich sein und die zweiten Differenzen können Differenzen im Peilwinkel der ersten komplexen Vektoren und der zweiten komplexen Vektoren in den Spitzenfrequenzkomponenten im Frequenzabfallsbereich sein.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung läßt sich besser aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verstehen, was jedoch nicht dazu herangezogen werden soll, die Erfindung auf die spezielle Ausführungsform zu beschränken, sondern nur der Erläuterung und dem Verständnis dient.
  • In der Zeichnung ist:
  • Fig. 1 ein Blockdiagramm, welches ein FM-CW-Radarsystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 2 eine graphische Darstellung, welche eine Frequenzänderung einer Radarwelle zeigt, welche vom Radarsystem von Fig. 1 gesendet wird;
  • Fig. 3 eine Darstellung, welche Speicherplätze eines RAM in dem Radarsystem von Fig. 1 zeigt, in welchem Frequenzkomponenten gespeichert werden, welche durch Überlagerungssignale abgeleitet werden;
  • Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Programms zur Bestimmung von Abständen zu und Relativgeschwindigkeiten von mit Radar erfaßten Zielen;
  • Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Programms zur Paarung von Frequenzkomponenten, welche von Überlagerungssignalen abgeleitet werden, durchgeführt in dem Programm von Fig. 4;
  • Fig. 6(a) bis 6(d) graphische Darstellungen zur Veranschaulichung der Spektren von Überlagerungssignalen im Frequenzanstiegsbereich, wobei die Frequenz einer Radarwelle erhöht wird und in einem Frequenzabfallsbereich, in welchem die Frequenz der Radarwelle verringert wird, abgeleitet über Empfangskanäle CH1 und CH2;
  • Fig. 7(a) bis 7(d) graphische Darstellungen, welche Phasendifferenzen und Leistungsdifferenzen von Frequenzkomponenten der Überlagerungssignale in den Fig. 6(a) bis 6(d) zeigen;
  • Fig. 8 ein Flußdiagramm eines Paarungsprogrammes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 9 ein Flußdiagramm eines Paarungsprogrammes gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 10 eine Darstellung, welche Absolutwerte der Unterschiede in komplexen Vektoren zeigt;
  • Fig. 11 ein Flußdiagramm eines Paarungsprogrammes gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 12 ein Flußdiagramm eines Paarungsprogrammes gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 13(a) und 13(b) graphische Darstellungen, welche Beziehungen zwischen Wellen zeigen, welche von einem Radarsystem gesendet und empfangen worden sind und Überlagerungssignalen, wenn eine Relativgeschwindigkeit V eines Zieles Null und nicht Null ist;
  • Fig. 14 Änderungen in der Frequenz von empfangenen Signalen und Überlagerungssignalen.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Bezugnehmend auf die Zeichnung und insbesondere auf Fig. 1 wird ein Hinderniserkennungsradarsystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Das Hinderniserkennungsradarsystem 2 beinhaltet im wesentlichen einen Sender/Empfänger 10 und einen Signalprozessor 20.
  • Der Sender/Empfänger 10 beinhaltet einen Sender 12 und ein Paar von Empfängern 14 und 16. Der Sender 12 gibt eine Radarwelle mit einer gegebenen Frequenz aus, welche auf der Grundlage eines Modulationssignals Sm basiert, welches vom Signalprozessor 20 eingegeben wird. Die Empfänger 14 und 16 empfangen die Radarwelle, welche vom Sender 12 ausgegeben wurde und von einem Objekt innerhalb einer erfaßbaren Zone reflektiert wurde. Der Signalprozessor 20 gibt das Modulationssignal Sm an den Sender 12 aus und führt ein bestimmtes Programm durch, um ein Objekt auf der Grundlage von Frequenzüberlagerungssignalen B1 und B2 zu erkennen, welche von den Empfängern 14 und 16 ausgegeben werden.
  • In der nachfolgenden Beschreibung sei angenommen, daß das Radarsystem 2 in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, um Objekte zu erkennen, welche vorderhalb des Fahrzeuges vorhanden sind.
  • Der Sender/Empfänger 10 ist an der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie angeordnet. Der Signalprozessor 20 ist innerhalb eines Fahrgastraumes oder einem bestimmten Platz nahe des Fahrgastraumes angeordnet.
  • Der Sender 12 beinhaltet einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 12b zur Erzeugung eines Hochfrequenzsignals in einem Millimeterwellenband, einen Modulator (MOD) 12a zur Wandlung des Modulationssignales Sm in ein Signal eines Einstellpegels für den spannungsgesteuerten Oszillator 12b, um dieses an den spannungsgesteuerten Oszillator 12b anzulegen, Leistungsverteiler (d. h. Koppler) 12c und 12d, um einen Signalausgang vom spannungsgesteuerten Oszillator 12b leistungsgemäß an die Empfänger 14 und 16 auszuteilen und eine Antenne 12e, welche die Radarwelle basierend auf dem Signalausgang vom spannungsgesteuerten Oszillator 12b abgibt.
  • Der Empfänger 14 beinhaltet eine Antenne 14a, welche die Radarwelle empfängt, einen Mischer 14b, der ein empfangenes Signal von der Antenne 14a mit einem örtlichen Signal von dem Leistungsverteiler 12d mischt, einen Verstärker 14c, der ein Ausgangssignal vom Mischer 14b verstärkt, ein Tiefpaßfilter 14d zur Entfernung unerwünschter Hochfrequenzkomponenten in einem Ausgangssignal vom Verstärker 14c, um ein Überlagerungssignal B1 zu extrahieren, dessen Frequenzbereich der Differenz zwischen den Frequenzen des Sendesignals vom Sender 12 und dem empfangenen Signal vom Empfänger 14 ist, und einen Verstärker 14e, der das Überlagerungssignal B1 auf einen benötigten Wert verstärkt.
  • Der Empfänger 16 hat den gleichen Schaltkreisaufbau wie der Empfänger 14 und empfängt das örtliche Signal von dem Leistungsverteiler 12c, um ein Überlagerungssignal B2 zu erzeugen. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Empfänger 14 und 16 manchmal als Empfangskanäle CH1 bzw. CH2 bezeichnet.
  • Der Signalprozessor 20 enthält einen Dreieckswellengenerator 22, A/D-Wandler 24a und 24b, einen Mikrocomputer 26 und eine Verarbeitungseinheit 28. Der Dreieckswellengenerator 22 spricht auf ein Startsignal C1 vom Mikrocomputer 26 an, um das Modulationssignal Sm zu erzeugen, welches Dreiecksform hat. Die A/D-Wandler 24a und 24b sprechen auf Startsignale C2 vom Mikrocomputer 26 an, um die Überlagerungssignale B1 und B2 von dem Empfänger 14 und 16 in digitale Signale D1 bzw. D2 umzuwandeln. Der Mikrocomputer 26 ist aufgebaut aus einer CPU 26a, einem ROM 26b und einem RAM 26c, erzeugt die Startsignale C1 und C2 zur Steuerung des Dreickswellengenerators 22 und der A/D-Wandler 24a und 24b und arbeitet ein Programm ab, welches nachfolgend im Detail beschrieben wird, um den Abstand zu, die Relativgeschwindigkeit von und die Richtung eines Ziels zu bestimmen. Die Verarbeitungseinheit 28 spricht auf ein Steuersignal vom Mikrocomputer 26 an, um den Ablauf einer schnellen Fourier-Transformation durchzuführen.
  • Die A/D-Wandler 24a und 24b sind dafür ausgelegt, die Überlagerungssignale B1 und B2 zyklisch in bestimmten Zeitintervallen bei Eingabe des Startsignals C2 in digitale Signale umzuwandeln, um sie in bestimmten Speicherstellen des RAM 26c abzuspeichern und um ein Abschlußflag im RAM 26c zu setzen, um den Betrieb nach einer bestimmten Anzahl von A/D-Wandlungen anzuhalten.
  • Wenn der Dreieckswellengenerator 22 in Antwort auf das Startsignal C1 aktiviert wird, um das Modulationssignal Sm dem spannungsgesteuertem Oszillator 12b über den Modulator 12a zuzuführen, erzeugt der spannungsgesteuerte Oszillator 12b ein Sendesignal, dessen Frequenz mit einer gegebenen Rate abhängig von einer Neigung der Dreieckswelle des Modulationssignales Sm in einem Bereich anwächst (nachfolgend als Frequenzanstiegsbereich bezeichnet), in welchem die Dreieckswelle des Modulationssignales Sm ansteigt und dann mit einer gegebenen Rate in einem Bereich verringert wird (nachfolgend als Frequensabfallsbereich bezeichnet), in welchem die Dreieckswelle des Modulationssignales Sm abfällt.
  • Fig. 2 zeigt eine Frequenzänderung des Sendesignals. die Frequenz des Sendesignals ist, wie sich aus der Zeichnung ergibt, so moduliert, daß sie um die Mittenfrequenz f0 während einer Zeitperiode 1/fm um DF geändert wird. Diese Modulation wird für jeden Zyklus von 100 ms durchgeführt, da ein Hinderniserkennungsprogramm, wie nachfolgend noch beschrieben wird, in Zeitintervallen von 100 ms durchgeführt wird und das Startsignal C1 wird für jeden Programmzyklus bereitgestellt.
  • Der Sender 12 gibt eine Radarwelle abhängig von dem Sendesignal aus. Die Empfänger 14 und 16 empfangen die Radarwelle, welche von einem Objekt reflektiert wird, welches vorderhalb des Fahrzeuges vorhanden ist. Insbesondere mischen die Empfänger 14 und 16 Signale, welche von den Antennen 14a und 16a aufgenommen worden sind, mit dem Sendesignal vom Sender 12, um die Überlagerungssignale B1 bzw. B2 zu erzeugen. Jedes der empfangenen Signale ist üblicherweise einer Zeitverzögerung unterworfen, während der die Radarwelle das Objekt erreicht und zu dem Sender/Empfänger 10 zurückkehrt und unterliegt weiterhin der Dopplerverschiebung, wenn die Relativgeschwindigkeit des mit diesem System ausgestatteten Fahrzeuges und dem Objekt nicht Null ist. Die Überlagerungssignale B1 und B2 enthalten somit die obige Verzögerungskomponente fr und die Dopplerkomponente fd, wie in Fig. 13b gezeigt.
  • Das digitale Signal D1, welches durch Wandeln des Überlagerungssignales B1 durch den A/D-wandler 24a erhalten wurde, wird, wie in Fig. 3 gezeigt, in Datenblöcken DB1 und DB2 des RAM 26c gespeichert, wohingegen das digitale Signal D2, welches durch Wandeln des Überlagerungssignales B2 durch den A/D-Wandler 24b erhalten wurde, in Datenblöcken DB3 und DB4 des RAM 26c gespeichert wird. Genauer gesagt, die A/D-Wandler 24a und 24b werden bei Aktivierung des Dreieckswellengenerators 22 aktiviert, um eine bestimmte Anzahl von A/D-Wandlungen durchzuführen, während das Modulationssignal Sm ausgegeben wird. Die Daten, welche aus dem Teil des Sendesignals in dem Frequenzanstiegsbereich während der ersten Hälfte der A/D- Wandlungen ermittelt wurden, werden in den Datenblöcken DB1 und DB3 gespeichert, wohingegen die Daten, welche aus dem Teil des Sendesignals im Frequenzabfallsbereich in der letzteren Hälfte der A/D-Wandlungen erhalten worden sind, werden in den Datenblöcken DB2 und DB4 gespeichert.
  • Die so in den Datenblöcken DB1 bis DB4 gespeicherten Daten werden im Mikrocomputer 26 und der Verarbeitungseinheit 28 verwendet, um ein Ziel zu erkennen, welches in einem Erfassungsbereich vorhanden ist.
  • Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines Programmes oder einer Abfolge von logischen Schritten, welche vom Mikrocomputer 26 zyklisch in Zeitintervallen von 100 ms durchgeführt werden.
  • Nach Eintritt in das Programm geht der Ablauf zum Schritt 110, in welchem das Start signal C1 an den Dreieckswellengenerator 22 gegeben wird. Der Ablauf geht dann zum Schritt 120, wo das Abschlußflag in dem RAM 26 gelöscht wird und das Startsignal C2 bereitgestellt wird, um die A/D-wandler 24a und 24b zu aktivieren. Der Sender 12 empfängt dann das Modulationssignal Sm von dem Dreieckswellengenerator 22, um eine frequenzmodulierte Radarwelle abzugeben. Die Empfänger 14 und 16 empfangen die Radarwelle, welche von einem Ziel reflektiert wird, welches vorderhalb des Fahrzeugs vorhanden ist, um die Überlagerungssignale B1 und B2 zu erzeugen, welche dann wiederum in die digitalen Signale D1 und D2 durch die A/D- Wandler 24a und 24b umgewandelt und im RAM 26c gespeichert werden.
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 130 weiter, wo bestimmt wird, ob die Arbeitsweisen der A/D-Wandler 24a und 24b abgeschlossen sind oder nicht, in dem das Abschlußflag in dem RAM 26c überprüft wird. Wenn das Abschlußflag nicht gesetzt ist, was bedeutet, daß die A/D-Wandlungen noch nicht beendet sind, wird der Schritt 130 wiederholt. Andererseits, wenn der Abschlußflag gesetzt ist, geht der Ablauf zum Schritt 140 weiter.
  • Im Schritt 140 werden die in den Datenblöcken DB1 bis DB4 gespeicherten Daten nacheinander der Verarbeitungseinheit 28 eingegeben, um die schnelle Fourier-Transformation durchzuführen. Genauer gesagt, die in die Verarbeitungseinheit 28 eingegebenen Daten werden einer bekannten Fensterverarbeitung unter Verwendung des Hanning- Fensters oder des Dreieckfensters unterworfen, um Seitenkeulen einzuschränken, welche bei der Fourier-Transformation auftreten. Dies erzeugt einen komplexen Vektor in jeder Gleichung (siehe nachfolgende Gleichung (4))
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 150, wo alle Frequenzkomponenten (nachfolgend als Spitzenfrequenzkomponenten bezeichnet), welche Spitzen in einem Frequenzsprektrum zeigen, auf der Grundlage von Absolutwerten Pn der komplexen Vektoren oder der Amplituden der Frequenzkomponenten, welche durch die komplexen Vektoren dargestellt sind, erfaßt werden, um Spitzenfrequenzen zu bestimmen, wie in nachfolgender Gleichung (5) angegeben. Beispielsweise erfolgt die Erkennung einer jeden Spitzenfrequenzkomponente durch Überwachung einer Amplitudenänderung einer jeden Frequenzkomponente in einer zeitlichen Abfolge, um eine Frequenz zu bestimmen, in der die Amplitudenänderung eine Vorzeichenänderung erfährt.
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 160, in welchem die Phase fn einer jeden Spitzenfrequenzkomponente bestimmt wird, welche gleich dem Winkel ist, den jeder der komplexen Vektoren mit der Realachse einnimmt und welche gemäß den folgenden Gleichungen bestimmt werden kann.
  • Die Fourier-Transformation eines gegebenen Signales R(t) heranziehend wird erhalten:
  • R(t) = {ancos n&omega;t + bnsin n&omega;t} (3)
  • wird die Gleichung (3) unter Verwendung komplexer Zahlen ausgedrückt, wird erhalten:
  • = {(jan + bn)·exp(jn&omega;t)} (4)
  • Es sei festzuhalten, daß ein komplexer Vektor bestehend aus einer Realzahlkomponente bn und einer Imaginärzahlkomponente an in jeder Frequenz bestimmt wird, welche ein n-faches einer Grundfrequenz f(= &omega;/2&pi;) ist.
  • Pn = (5)
  • &phi;n = tan&supmin;¹an/bn (6)
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 170, wo bestimmt wird, ob noch unverarbeitete Daten in einem der Datenblöcke DB1 bis DB4 gespeichert sind oder nicht. Wenn die antwort JA erhalten wird, kehrt der Ablauf zum Schritt 140 zurück und führt die Abläufe der Schritte 140 bis 160 an den unverarbeiteten Daten durch. Wenn andererseits NEIN erhalten wird, geht der Ablauf zum Schritt 180.
  • Die Fig. 6(a) bis 6(d) zeigen Amplitudenspektren (d. h. die Leistung) und die Phasen von Signalen in den Datenblöcken DB1 bis DB4, welche basierend auf den komplexen Vektoren, bestimmt im Schritt 140, ermittelt werden. Es sei festzuhalten, daß in jeder Darstellung zwei Objekte im Erkennungsbereich sind, so daß zwei Spitzenfrequenzkomponenten in jedem der Datenblöcke DB1 bis DB4 bestimmt werden.
  • Beim Ablauf der Schritte 150 und 160 werden Spitzenfrequenzen f1u(1) und f1u(2) im Frequenzanstiegsbereich, erhalten durch den Empfangskanal CH&sub1;, Spitzenfrequenzen f1d(1) und f1d(2) im Frequenzabfallsbereich, erhalten durch den Empfangskanal CH&sub1;, Spitzenfrequenzen f2u(1) und f2u(2) im Frequenzanstiegsbereich, erhalten durch den Empfangskanal CR2, Spitzenfrequenzen f2d(1) und f2d(2) im Frequenzabfallsbereich, erhalten durch den Empfangskanal CH&sub2; und die Phasen f1u(1), f1u(2), f1d(1), f1d(2), f2u(1), f2u(2), f2d(1) und f2d(2) ihrer Spitzenfrequenzen bestimmt.
  • Die gleichen Spitzenfrequenzkomponenten, welche in jedem der Frequenzanstiegs- und -abfallbereiche in den Kanälen CH1 und CH2 auftreten (d. h. f1u(1) = f2u(1), f1u(2) = f2u(2), f1d(1) = f2d(1) und f1d(2) = f2d(2)) sind Frequenzkomponenten, welche durch eine Radarwelle erhalten werden, welche vom gleichen Objekt reflektiert worden ist.
  • Zurückkehrend zu Fig. 4, geht der Ablauf zum Schritt 180 weiter, wo ein Paarungsvorgang durchgeführt wird, um jede der Spitzenfrequenzkomponenten in dem Frequenzanstiegsbereich mit einer der Spitzenfrequenzkomponenten im Frequenzabfallsbereich auf nachfolgende Weise zu paaren.
  • Bei Eintritt in den Schritt 180 geht der Ablauf zum Schritt 310 als Unterprogramm, wie in Fig. 5 gezeigt, wo die Phasendifferenz zwischen zwei der Spitzenfrequenzkomponenten, erhalten durch die Kanäle CH1 und CH2, welche die gleiche Frequenz im Freguenzanstiegsbereich zeigen, d. h. die Phasendifferenz Dfu(i) zwischen den Spitzenfrequenzkomponenten, erhalten durch eine Welle, reflektiert vom gleichen Ziel, gemäß nachfolgender Gleichung (7) bestimmt wird. Der Ablauf geht dann zum Schritt 320, wo die Phasendifferenz Dfd(j) zwischen den Spitzenfrequenzkomponenten mit der gleichen Frequenz im Frequenzabfallsbereich in den Kanälen CH1 und CH2 gemäß der untenstehenden Gleichung (8) bestimmt wird.
  • &Delta;&phi;u(i) = &phi;1u(i) - &phi;2u(i) (7)
  • &Delta;&phi;d(j) = &phi;1d(j) - &phi;2d(j) (8)
  • wobei i und j = 1 bis Np, was die Zahl der Spitzenfrequenzkomponenten, ermittelt im Schritt 150, ist.
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 330, wo die Spitzenfrequenzkomponenten aus einem von Frequenzanstiegs- und - abfallsbereich ausgewählt werden, um einen Absolutwert einer Differenz zwischen den Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j). (d. h. Dfu(i) - Dfd(j) ), erhalten in den Schritten 310 und 320 zu bestimmen, und es wird bestimmt, ob der Absolutwert kleiner als ein bestimmter Wert &epsi; oder nicht ist. Diese Bestimmung wird für alle möglichen Kombinationen der Spitzenfrequenzkomponenten in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen durchgeführt. Wenn die Antwort JA erhalten wird, was bedeutet, daß der Absolutwert kleiner als &epsi; ist, werden die Phasendifferenzen D fu(i) und Dfd(j) als gleich zueinander bestimmt und der Ablauf geht zum Schritt 340. Wenn alternativ die Antwort NEIN erhalten wird, wird daraus geschlossen, daß die Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j) unterschiedlich zueinander sind und der Ablauf geht zum Schritt 350.
  • In Schritt 340 werden die Spitzenfrequenzkomponenten, deren Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j) als gleich zueinander bestimmt worden sind, gepaart und in bestimmten Speicherstellen des RAM 26c gespeichert.
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 350, in welchem bestimmt wird, ob Paare aller Spitzenfrequenzkomponenten in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen bestimmt worden sind, oder nicht. Wenn die Antwort NEIN erhalten wird, kehrt der Ablauf zum Schritt 330 zurück. Wenn die Antwort JA erhalten wird, endet der Ablauf.
  • Die Fig. 7(a) und 7(b) zeigen die Phasendifferenzen Dfu(1), Dfu(2), Dfd(1) und Dfd(2) der Spitzenfrequenzkomponenten in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen, welche im Schritt 340 gepaart worden sind. Insbesondere da Dfu(1) = Dfd(2) und Dfu(2) = Dfd(1) gilt, werden die Spitzenfrequenzkomponenten mit den Spitzenfrequenzen fu(1) und fd(2) miteinander gepaart, wohingegen die Spitzenfrequenzkomponenten mit den Spitzenfrequenzen fu(2) und fd(1) miteinander gepaart werden.
  • Nach Schritt 450 geht der Ablauf zum Schritt 190 in Fig. 4, in welchem ein Erfassungswinkel &theta; eines Ziels entsprechend jeder der Spitzenfrequenzkomponenten auf der Grundlage der Differenz zwischen den Phasendifferenzen aus Schritt 310 (d. h. f1u(i) - f2u(i)) gemäß der nachfolgenden Gleichung (9) bestimmt wird:
  • &theta; = (&phi;1u(i) - &phi;2u(i)·&lambda;/(2&pi;·W)(9)
  • wobei W der Abstand zwischen den Empfängern 14 und 16 ist, g die Längendifferenz zwischen den Laufwegen reflektierter Wellen vom gleichen Ziel, empfangen durch die Empfänger 14 und 16 ist, und &lambda; die Wellenlänge einer Radarwelle ist, welche vom Sender 12 ausgegeben wird. Es sei festzuhalten, daß die Differenz zwischen den Phasendifferenzen f1d(j) - f2d(j) anstelle von f1u(i) - f2u(i) verwendet werden kann.
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 200, wo der Abstand D zu jedem Ziel im Erkennungsbereich gemäß Gleichung (1) unter der Verwendung der Überlagerungsfrequenzen fu(i) und fd(j) in dem Frequenzanstiegs- und -abfallsbereich bestimmt werden, welche im Schritt 180 gepaart werden. Der Ablauf geht dann zum Schritt 210, wo die Relativgeschwindigkeit V jedes Ziels gemäß der Gleichung (2) bestimmt wird und dann zum Ende. Es sei festzuhalten, daß die Überlagerungsfrequenzen lu(i) und fd(j) den Werten fb1 bzw. fb2 in Gleichung (1) entsprechen.
  • Dia Abstände D, die Relativgeschwindigkeiten V und die Erfassungswinkel D werden in einem anderen Programm verwendet, um Möglichkeiten von Kollisionen mit Objekten vorderhalb des Fahrzeuges zu bestimmen. Beispielsweise wird, wenn entschieden wird, daß es die Möglichkeit einer Kollision gibt, ein Alarm ausgegeben, um den Fahrer vor der Kollisionsgefahr zu warnen.
  • Wie oben erläutert erkennt das Radarsystem die Spitzenfrequenzkomponenten, welche in dem Überlagerungssignal in jedem der Frequenzanstiegs- und -abfallsbereiche in jedem der Kanäle CH1 und CH2 enthalten sind, um die Unterschiede in dem komplexen Vektor oder den Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j) auf der Grundlage einer Welle zu bestimmen, welche von dem gleichen Ziel, empfangen über die Kanäle CH1 und CH2, reflektiert wurde. Die Phasendifferenz Dfu(i) in dem Frequenzanstiegsbereich wird dann mit der Phasendifferenz Df(j) in den Frequenzabfallsbereich verglichen, um die Spitzenfrequenzkomponenten zu paaren, welche die gleiche Phasendifferenz (d. h. Dfu(i) = Dfd(j)) in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen, erhalten von der vom gleichen Ziel reflektierten Welle, zu paaren. Insbesondere da der Erfassungswinkel des Ziels sich während einer kurzen Zeitdauer (d. h. Zeitintervall von dem Frequenzanstiegsbereich zum Frequenzabfallsbereich) kaum ändert, können die Phasendifferenzen zwischen den Kanälen CH1 und CH2 in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen bestimmt werden, um das Paar der Spitzenfrequenzkomponenten der Welle zu bilden, welche vom gleichen Ziel reflektiert wurde.
  • Die Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(J) der Spitzenfrequenzkomponenten, welche von der Welle abgeleitet wurden, die vom gleichen Ziel reflektiert wurde, bestimmt in den Empfängern 14 und 16 (d. h. den Kanälen CH1 und CH2), ändert sich für gewöhnlich abhängig von dem Erfassungswinkel des Ziels. Im Radarsystem dieser Ausführungsform werden jedoch, selbst wenn es eine Mehrzahl von Zielen in unterschiedlichen Richtungen gibt, die Spitzenfrequenzkomponenten, welche von den Überlagerungssignalen B1 und B2 ermittelt wurden, die durch eine Welle vom gleichen Ziel erzeugt wurden, korrekt in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen gepaart, so daß der Abstand D und die Relativgeschwindigkeit V eines jeden Ziels innerhalb des Radarerkennungsbereiches genau bestimmbar ist.
  • Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform des Objekterkennungsprogramms, welches vom Radarsystem durchgeführt wird und welches unterschiedlich zu der obigen ersten Ausführungsform hinsichtlich des Paarungsvorganges und der Bestimmung des Erfassungswinkels &theta; ist, was in den Schritten 180 und 190 von Fig. 4 durchgeführt wird.
  • Genauer gesagt, während in der ersten Ausführungsform die Paarung der Spitzenfrequenzkomponenten, welche durch die Fouriertransformation der Überlagerungssignale B1 und B2 ermittelt wurden, auf der Grundlage der Phasendifferenzen hiervon durchgeführt wird, verwendet diese zweite Ausführungsform die Leistungsunterschiede, welche von Amplituden der Spitzenfrequenzkomponenten anstelle der Phasendifferenzen abgeleitet werden.
  • Nach Eintritt in den Schritt 180 von Fig. 4 geht der Ablauf zum Schritt 410 weiter, wo die Leistungsdifferenz DPu(i) zwischen den Spitzenfrequenzkomponenten, welche durch die Kanäle CH1 und CH2 und welche im wesentlichen die gleiche Frequenz im Frequenzanstiegsbereich zeigen gemäß der nachfolgenden Gleichung (10) bestimmt wird. Auf ähnliche Weise wird im Schritt 420 die Leistungsdifferenz DPd(j) zwischen den Spitzenfrequenzkomponenten, welche über die Kanäle CH1 und CH2 ermittelt wurden und im wesentlichen die gleiche Frequenz im Frequenzabfallsbereich zeigen, gemäß der nachfolgenden Gleichung (11) bestimmt:
  • &Delta;Pu(i) = P1u(i) - P2u(i) (10)
  • &Delta;Pd(j) = P1d(j) - P2d(j) (11)
  • wobei i und j = 1 bis Np ist und Np die Anzahl der Spitzenfrequenzkomponenten aus Schritt 150 ist. Die Leistungen P1u(i), P1d(j) und P2d(j) werden durch Werte bestimmt, welche bei der Bestimmung der Spitzenfrequenzkomponenten erhalten wurden.
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 430, wo die Spitzenfrequenzkomponenten aus einem der Frequenzanstiegs- und - abfallsbereiche ausgewählt werden, um einen Absolutwert einer Differenz zwischen den Leistungsdifferenzen DPu(i) und DPd(j) (d. h. Pu(i) - DPd(j) ) der ausgewählten Spitzenfrequenzkomponenten zu bestimmen und es wird bestimmt, ob dieser Absolutwert kleiner als ein bestimmter Wert &epsi; oder nicht ist. Diese Bestimmung wird an allen möglichen Kombinationen der Spitzenfrequenzkomponenten in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen durchgeführt. Wenn die Antwort JA erhalten wird, welche bedeutet, daß der Absolutwert kleiner als &epsi; ist, werden die Phasendifferenzen DP(i) und DPd(j) als gleich zueinander bestimmt und der Ablauf geht zum Schritt 440. Wenn andererseits die Antwort NEIN erhalten wird, wird daraus geschlossen, daß die Phasendifferenzen DPu(i) und DPd(j) unterschiedlich voneinander sind und der Ablauf geht zum Schritt 450.
  • Die Abläufe in den Schritten 440 und 450 sind ähnlich zu denjenigen in den Schritten 340 und 350 und eine detaillierte Beschreibung hiervon erfolgt nicht.
  • Die Fig. 7(c) und 7(d) zeigen die Leistungsunterschiede DPu(1), DPu(2), DPd(1) und DPd(2) der Spitzenfrequenzkomponenten in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen, welche im Schritt 440 gepaart werden. Da gilt DPu(1) = DPd(2) und DPu(2) = DPd(1), werden die Spitzenfrequenzkomponenten mit den Spitzenfrequenzen fu(1) und fd(2) miteinander gepaart, wohingegen die Spitzenfrequenzkomponenten mit den Spitzenfrequenzen fu(2) und fd(1) miteinander gepaart werden.
  • Die Leistungsdifferenzen DPu(i) und DPd(j) der Spitzenfrequenzkomponenten, welche von einer reflektierten Welle vom gleichen Ziel reflektiert erhalten werden, welches in dem Radarerkennungsbereich vorhanden ist, und welche durch die Kanäle CH1 und CH2 erhalten wurden, ändern sich für gewöhnlich abhängig von dem Erfassungswinkel des Ziels ähnlich zu den Phasendifferenzen Dfu(i) = Dfd(j), wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Im Radarsystem dieser Ausführungsform werden jedoch, selbst wenn eine Mehrzahl von Zielen in unterschiedlichen Richtungen vorhanden ist, die Spitzenfrequenzkomponenten, erhalten aus den Überlagerungssignalen B1 und B2, welche von einer Welle erzeugt werden, welche vom gleichen Ziel reflektiert wird, in dem Frequenzanstiegs- und -abfallsbereich korrekt gepaart, so daß der Abstand D und die Relativgeschwindigkeit V eines jeden Zieles innerhalb des Radarerkennungsbereiches korrekt bestimmt wird.
  • Die Bestimmung des Erfassungswinkels 6 des Ziels in dieser Ausführungsform wird dadurch erhalten, daß vor dem Schritt 190 ein zusätzlicher Schritt vorgesehen wird, in welchem die Differenz zwischen den Phasendifferenzen f1u(i) und f2u(i) aus Schritt 160 bestimmt wird. Der Erfassungswinkel &theta; kann alternativ nur auf der Differenz DPu(i) oder DPd(j) der Leistungsunterschiede aus Schritt 410 oder 420 oder aus beiden Differenzen zwischen Phasendifferenzen und zwischen Leistungsdifferenzen bestimmt werden.
  • Fig. 9 zeigt eine dritte Ausführungsform des Objekterkennungsprogrammes, welche sich von der obigen ersten Ausführungsform im Paarungsvorgang und der Bestimmung des Erfassungswinkels &theta; der Schritte 180 und 190 von Fig. 4 unterscheidet. Genauer gesagt, die Paarung der Spitzenfrequenzkomponenten, welche durch die Fouriertransformation der Überlagerungssignale B1 und B2 erhalten werden, wird unter Verwendung von Absolutwerten komplexer Vektoren anstelle der Phasendifferenzen und der Leistungsdifferenzen wie in der ersten und zweiten Ausführungsform erhalten.
  • Nach Eintritt in Schritt 180 von Fig. 4 geht der Ablauf zum Schritt 510, wo ein Absolutwert DXu(i) einer Differenz der komplexen Vektoren zwischen der Spitzenfrequenzkomponenten, erhalten über die Kanäle CH1 und CH2 mit im wesentlichen der gleichen Frequenz im Frequenzanstiegsbereich gemäß der folgenden Gleichung (12) bestimmt. Auf ähnliche Weise wird in Schritt 520 ein Absolutwert DXd(j) einer Differenz im komplexen Vektor zwischen den Spitzenfrequenzkomponenten, erhalten über die Kanäle CH1 und CH2 mit im wesentlichen der gleichen Frequenz im Frequenzabfallsbereich gemäß der folgenden Gleichung (13) bestimmt.
  • &Delta;Xu(i) = XP1u(i) - X2u(i) (12)
  • &Delta;Xd(j) = X1d(j) - X2d(j) (13)
  • wobei i und j = 1 bis Np ist und Np die Anzahl von Spitzenfrequenzkomponenten aus Schritt 150 ist.
  • Der Ablauf geht dann zu Schritt 530, wo die Spitzenfrequenzkomponenten aus einem der Frequenzanstiegs- und - abfallsbereiche ausgewählt werden, um einen Absolutwert 1 DXu(i) - DXd(j) einer Differenz zwischen dem Absolutwert DXu(i) der Differenz im komplexen Vektor und dem Absolutwert DXd(j) des Unterschiedes im komplexen Vektor aus den Schritten 510 und 520 zu bestimmen und dann wird bestimmt, ob dieser Absolutwert kleiner als ein gegebener Wert &epsi; ist oder nicht. Diese Bestimmung wird an allen möglichen Kombinationen der Spitzenfrequenzkomponenten in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen durchgeführt. Wenn eine Antwort JA erhalten wird, was bedeutet, daß der Absolutwert kleiner als &epsi; ist, werden die Absolutwerte DXu(i) und DXd(j) der Differenzen der komplexen Vektoren als gleich zueinander bestimmt und der Ablauf geht zum Schritt 540. Wenn andererseits die Antwort NEIN erhalten wird, wird hieraus geschlossen, daß die Absolutwerte DXu(i) und DXd(j) der Differenzen im komplexen Vektor unterschiedlich zueinander sind und der Ablauf geht zum Schritt 550.
  • Die Abläufe in den Schritten 540 und 550 sind ähnlich zu denjenigen in den Schritten 340 und 350 und eine detaillierte Beschreibung hiervon erfolgt nicht.
  • Der Absolutwert DXu(i) der Differenz im komplexen Vektor ist gemäß Fig. 10 unter dem Einfluß von sowohl der Phasendifferenz Dfu(i) und der Leistungsdifferenz Dfu(i) änderbar. Die Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j) und die Leistungsdifferenzen DPu(i) und DPd(j) sind in dem Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen, wo sie durch eine reflektierte Welle von gleichem Ziel abgeleitet werden, gemäß obiger Beschreibung gleich zueinander, so daß die Absolutwerte DXu(i) und DXd(j) in den Differenzen des komplexen Vektors in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen gleich zueinander sind.
  • Wie sich aus der obigen Beschreibung ergeht, wird in der dritten Ausführungsform der Paarungsvorgang durch Verwenden der Absolutwerte DXu(i) und DXd(j) der Differenzen im komplexen Vektor einschließlich Parameter der Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j) und der Leistungsdifferenzen DPu(i) und DPd(j) durchgeführt. Dies führt zu einer erheblich vergrößerten Zuverlässigkeit beim Paarungsvorgang.
  • Die Bestimmung des Erfassungswinkels &theta; des Ziels in dieser Ausführungsform wird erhalten, indem vor Schritt 190 ein zusätzlicher Schritt vorgesehen wird, in welchem die Differenz zwischen den Phasendifferenzen f1u(i) und f2u(i) aus Schritt 160 bestimmt wird. Der Erfassungswinkel &theta; kann alternativ auf der Grundlage nur der Differenz zwischen den Leistungsdifferenzen P1u(i) und P2u(i) oder sowohl der Differenzen zwischen den Phasendifferenzen zwischen den Leistungsdifferenzen bestimmt werden.
  • Fig. 11 zeigt eine vierte Ausführungsform des Objekterkennungsvorganges, welcher sich von demjenigen der obigen ersten Ausführungsform hinsichtlich des Paarungsvorganges und der Bestimmung des Erfassungswinkels &theta; in den Schritten 180 und 190 von Fig. 4 unterscheidet. Genauer gesagt, die Paarung der Spitzenfrequenzkomponenten, welche durch Verwendung der Fourier-Transformation an den Überlagerungssignalen P1 und P2 abgeleitet werden, wird unter Verwendung der Amplituden der Spitzenfrequenzkomponenten anstelle der Phasendifferenzen, der Leistungsdifferenzen und den Absolutwerten der Differenzen im komplexen Vektor gemäß den ersten, zweiten und dritten Ausführungsformen durchgeführt.
  • Nach Eintritt in Schritt 180 von Fig. 4 geht der Ablauf zum Schritt 610, in welchem die Spitzenfrequenzkomponenten aus einem der Frequenzanstiegs- und -abfallsbereiche ausgewählt werden, um einen Absolutwert P1u(i) - P1d(j) einer Differenz zwischen den Leistungen P1u(i) und P1d(j) auf der Grundlage der Amplituden der Spitzenfrequenzkomponenten aus Schritt 150 zu bestimmen und es wird bestimmt, ob dieser Absolutwert kleiner als ein bestimmter Wert &epsi; ist oder nicht. Diese Bestimmung wird in allen möglichen Kombinationen der Spitzenfrequenzkomponenten im Frequenzanstiegs- und -abfallsbereich durchgeführt. Wenn die Antwort JA erhalten wird, was bedeutet, daß der Absolutwert kleiner als &epsi; ist, werden die Leistungen P1u(i) und P1d(j) als gleich zueinander bestimmt und der Ablauf geht zum Schritt 620. Wenn andererseits die Antwort NEIN erhalten wird, wird hieraus geschlossen, daß die Leistungen P1u(i) und P1d(j) unterschiedlich zueinander sind und der Ablauf geht zum Schritt 630.
  • Die Abläufe in den Schritten 620 und 630 sind ähnlich zu denjenigen in den Schritten 340 und 350 und eine Erläuterung im Detail hiervon erfolgt nicht.
  • Die Leistungen P1u(i) und P1d(j) der Spitzenfrequenzkomponenten ändern sich für gewöhnlich abhängig vom Abstand zum Ziel, so daß sie gleich zueinander in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen sind, wenn sie von einer reflektierten Welle vom gleichen Ziel abgeleitet werden. Somit werden die Spitzenfrequenzkomponenten, welche vom gleichen Ziel erhalten werden, in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen korrekt gepaart, so daß die Distanz D und die Relativgeschwindigkeit V eines jeden Zieles innerhalb des Radarerkennungsbereiches korrekt bestimmt werden kann.
  • Der Paarungsvorgang in dieser Ausführungsform kann auf den Grundlagen der Leistungen P1u(i) und P1d(j) oder P2u(i) und P2d(j) der Spitzenfrequenzkomponenten durchgeführt werden, welche von einem der Empfangskanäle CH1 und CH2 erhalten werden. Diese Ausführungsform kann somit mit einem FM-CW-Radarsystem verwendet werden, welches einen einzelnen Empfänger hat.
  • Die Bestimmung des Erfassungswinkels &theta; des Zieles in dieser Ausführungsform wird dadurch erhalten, daß vor Schritt 190 ein zusätzlicher Schritt vorgesehen wird, in welchem die Differenz zwischen den Phasendifferenzen f1u(i) und f2u(i) aus Schritt 160 bestimmt wird. Der Erfassungwinkel &theta; kann alternativ entweder auf nur der Differenz zwischen den Leistungsdifferenzen P1u(i) und P2u(i) oder sowohl der Differenzen zwischen den Phasendifferenzen und zwischen den Leistungsdifferenzen bestimmt werden.
  • Fig. 12 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Paarens der Spitzenfrequenzkomponenten in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen unter Verwendung der Phasendifferenzen, der Leistungsdifferenzen, den Absolutwerten der Differenzen im komplexen Vektor und den Leistungen gemäß den obigen Ausführungsformen.
  • Zunächst wird im Schritt 710 die Phasendifferenz Dfu(i) zwischen den Spitzenfrequenzkomponenten, erhalten über die Kanäle CH1 und CH2, mit der gleichen Frequenz im Frequenzanstiegsbereich gemäß obiger Gleichung (7) bestimmt. Ähnlich wird im Schritt 720 die Phasendifferenz Dfd(j) zwischen den Spitzenfrequenzkomponenten, erhalten über die Kanäle CH1 und CH2 mit der gleichen Frequenz im Frequenzabfallsbereich gemäß Gleichung (8) bestimmt.
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 730, wo ein Absolutwert einer Differenz zwischen den Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j) (d. h. Dfu(i) - Dfd(j) ) aus den Schritten 710 und 720 in allen möglichen Kombinationen der Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j) in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen bestimmt wird.
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 740, wo bestimmt wird, daß jeder der Absolutwerte aus Schritt 730 kleiner als ein gegebener Wert ist oder nicht. Wenn eine positive Antwort erhalten wird, wird daraus geschlossen, daß die Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j) einer Kombination, welche den Absolutwert kleiner als der gegebene Wert zeigen, gleich zueinander sind und wenn die Anzahl der Spitzenfrequenzkomponenten in dieser Kombination nur eine entweder im Frequenzanstiegs- oder -abfallsbereich ist, werden diese Spitzenfrequenzkomponenten miteinander gepaart. Es wird dann bestimmt, ob die Paare aller Spitzenfrequenzkomponenten in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen ermittelt wurden oder nicht. Wenn eine Antwort JA erhalten wird, werden alle Paarungen im RAM 26c gespeichert und das Programm endet. Wenn andererseits die Antwort NEIN erhalten wird, geht der Ablauf zum Schritt 750.
  • Im Schritt 750 werden die Spitzenfrequenzkomponenten, welche in Schritt 740 nicht gepaart wurden, in einer bestimmten Speicherstelle des RAM 26c gespeichert.
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 760, wo die Differenz einer Leistung DPu(1) zwischen den Spitzenfrequenzkomponenten, erhalten über die Kanäle CH1 und CH2, gespeichert im Schritt 750 im RAM 26c mit im wesentlichen der gleichen Frequenz im Frequenzanstiegsbereich abhängig von Gleichung (10) bestimmt wird.
  • Ähnlich wird in Schritt 770 die Differenz der Leistung DPd(j) zwischen den Spitzenfrequenzkomponenten, erhalten über die Kanäle CH1 und CH2, gespeichert im RAM 26c mit im wesentlichen der gleichen Frequenz im Frequenzabfallsbereich abhängig von Gleichung (11) bestimmt.
  • Der Ablauf geht dann zu Schritt 780, wo ein Absolutwert einer Differenz zwischen den Leistungsdifferenzen DPu(i) und DPd(j) (d. h. DPu(i) - DPd(j) ) aus den Schritten 760 und 770 in allen möglichen Kombinationen der Leistungsdifferenzen DPu(i) und DPd(j) in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen bestimmt wird.
  • Der Ablauf geht dann zu Schritt 790, wo bestimmt wird, ob die in Schritt 780 erhaltenen Absolutwerte kleienr als ein gegebener Wert sind oder nicht. Wenn eine positive Antwort erhalten wird, wird daraus geschlossen, daß die Leistungsunterschiede DPu(i) und DPd(j) einer Kombination, welche den Absolutwert kleiner als der gegebene Wert darstellen, als gleich zueinander bestimmt werden können und wenn die Anzahl der Spitzenfrequenzkomponenten dieser Kombination nur einmal entweder in dem Frequenzanstiegs- und -abfallsbereich ist, dann werden diese Spitzenfrequenzkomponenten miteinander gepaart. Es wird dann bestimmt, ob Paarungen aller Spitzenfrequenzkomponenten in dem Frequenanstiegs- und -abfallsbereich erhalten worden sind oder nicht. Wenn eine Antwort JA erhalten wird, werden alle Paarungen im RAM 26c gespeichert und der Ablauf endet. Andererseits, wenn die Antwort NEIN erhalten wird, geht der Ablauf zum Schritt 800 weiter.
  • In Schritt 800 werden die Spitzenfrequenzkomponenten, welche in Schritt 790 nicht gepaart worden sind, in einem bestimmten Speicherplatz des RAM 26c gespeichert.
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 810 weiter, wo ein Absolutwert einer Differenz zwischen den Leistungen P1u(i) und P1d(j) (d. h. P1u(i) - P1d(j) ) vom Kanal CH1 in allen möglichen Kombinationen der Spitzenfrequenzkomponenten in den Frequenzanstiegs- und -abfallsbereichen, gespeichert im RAM 26c in Schritt 800 bestimmt wird.
  • Der Ablauf geht dann zum Schritt 820, wo bestimmt wird, ob die im Schritt 810 erhaltenen Absolutwerte kleiner als ein gegebener Wert sind oder nicht. Wenn eine positive Antwort erhalten wird, wird gefolgert, daß die Leistungen P1u(i) und P1d(j) einer Kombination, welche den Absolutwert kleiner als der gegebene Wert anzeigt, gleich zueinander sind und wenn die Anzahl der Spitzenfrequenzkomponenten dieser Kombination nur entweder im Frequenzanstiegs- oder -abfallsbereich liegt, werden diese Spitzenfrequenzkomponenten miteinander gepaart. Es wird dann bestimmt, ob die Paare aller Spitzenfrequenzkomponenten im Frequenzanstiegs- und -abfallsbereich erhalten worden sind oder nicht. Wenn eine Antwort JA erhalten wird, werden alle Paarungen im RAM 26c gespeichert und der Ablauf endet. Andererseits, wenn eine Antwort NEIN erhalten wird, geht der Ablauf zum Schritt 830, wo eine bestimmte Fehlerverarbeitung durchgeführt wird.
  • Die Fehlerverarbeitung kann beispielsweise erhalten werden, indem die Spitzenfrequenzkomponenten, welche in den vorabgehenden Schritten nicht gepaart wurden, ignoriert werden oder alternativ kann ein Alarmsignal bereitgestellt werden, nämlich durch eine Anzeige, die im Instrumentenbrett vorderhalb des Fahrzeugfahrers eingebaut ist.
  • Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, führen die Schritte 710 bis 740 die Paarung der Spitzenfrequenzkomponenten unter Verwendung der Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j) durch. Die folgenden Schritte 750 bis 790 führen die Paarung in der bislang noch nicht gepaarten Spitzenfrequenzkomponenten unter Verwendung der Leistungsdifferenzen DPu(i) und DPd(j) durch. Weiterhin führen die Schritte 800 bis 820 die Paarung der immer noch nicht gepaarten Spitzenfrequenzkomponenten unter Verwendung der Leistungen P1u(i) und P1d(j) durch. Somit erlaubt die Paarung der Spitzenfrequenzkomponenten unter Verwendung der Phasendifferenzen und der Leistungsdifferenzen bei dieser Ausführungsform, daß eine Mehrzahl von Zielen, welche in unterschiedlichen Richtungen vorhanden sind, korrekt identifiziert werden können. Zusätzlich, selbst wenn es Ziele gibt, welche in der gleichen Richtung vorhanden sind, werden diese korrekt erfaßt.
  • Die Reihenfolge der Durchführung der Paarungsvorgänge unter Verwendung der Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j), der Leistungsdifferenzen DPu(i) und DPd(j) und der Leistungen Plu(i) und Pld(j) kann geändert werden. Auch kann nur der Paarungsvorgang unter Verwendung der Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j) oder der Leistungsdifferenzen DPu(i) und DPd(j) durchgeführt werden. Alternativ kann ein Paarungsvorgang unter Verwendung der Absolutwerte DXu(i) und DXd(j) der Differenzen im komplexen Vektor anstelle der Phasendifferenzen Dfu(i) und Dfd(j) und der Leistungsdifferenzen DPu(i) und DPd(j) durchgeführt werden.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsform offenbart wurde, um ein besseres Verständnis hiervon zu erleichtern, sei zu verstehen, daß die Erfindung auf verschiedene Arten ausgeführt werden kann, ohne vom Grundprinzip der Erfindung abzuweichen. Somit sei die Erfindung als alle möglichen Ausführungsformen und Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen umfassend zu verstehen, welche ohne Abweichung vom Grundprinzip der Erfindung zu sein, wie in den nachfolgenden Ansprüchen ausgeführt.

Claims (1)

1. FM-CW-Radarsystem, das aufweist:
eine Radarwellen-Sendeeinrichtung (12) zum Senden einer Radarwelle, die eine Frequenz aufweist, die mit einer gegebenen Rate erhöht und einer gegebenen Rate verringert wird;
eine erste Radarwellen-Empfangseinrichtung (14) zum Empfangen einer Radarwelle, die von einem Objekt reflektiert wird, das in einem Radarerfassungsbereich vorhanden ist, um die Radarwelle, die von der Radarwellen-Sendeeinrichtung (12) gesendet wird, mit der Radarwelle zu mischen, die von der ersten Radarwellen-Empfangseinrichtung (14) empfangen wird, um ein erstes Überlagerungssignal (B1) zu erzeugen; und
eine erste Einrichtung zum Nehmen der Fouriertransformierten des ersten Überlagerungssignals (B1) in einem Frequenzanstiegsbereich, in dem die Frequenz der Radarwelle, die von der Radarwellen-Sendeeinrichtung (12) gesendet wird, erhöht wird, und einem Frequenzabfallsbereich, in dem die Frequenz der Radarwelle, die von der Radarwellen-Sendeeinrichtung (12) gesendet wird, verringert wird, um Frequenzkomponenten des ersten Überlagerungssignals (B1) abzuleiten, wobei die erste Einrichtung Spitzenfrequenzkomponenten, auswählt, die Spitzen im Frequenzspektrum der abgeleiteten Frequenzkomponenten des ersten Überlagerungssignals (B1) in dem Frequenzanstiegsbereich bzw. dem Frequenzabfallsbereich zeigen,
gekennzeichnet durch:
eine zweite Radarwellen-Empfangseinrichtung (16) zum Empfangen einer Radarwelle, die von einem Objekt reflektiert wird, das in einem Radarerfassungsbereich vorhanden ist, um die Radarwelle, die von der Radarwellen-Sendeeinrichtung (12) gesendet wird, mit der Radarwelle zu mischen, die von der zweiten Radarwellen-Empfangseinrichtung (16) empfangen wird, um ein zweites Überlagerungssignal (B2) zu erzeugen, wobei
die erste Einrichtung ebenso die Fouriertransformierte des zweiten Überlagerungssignals (B2) in einem Frequenzanstiegsbereich, in dem die Frequenz der Radarwelle, die von der Radarwellen-Sendeeinrichtung (12) gesendet wird, erhöht wird, und einem Frequenzabfallsbereich, in dem die Frequenz der Radarwelle, die von der Radarwellen-Sendeeinrichtung (12) gesendet wird, verringert wird, nimmt, um Frequenzkomponenten des zweiten Überlagerungssignals (B2) abzuleiten, wobei die erste Einrichtung Spitzenfrequenzkomponenten auswählt, die Spitzen im Frequenzspektrum der abgeleiteten Frequenzkomponenten des zweiten Überlagerungssignals (B2) in dem Frequenzanstiegsbereich bzw. dem Frequenzabfallsbereich zeigen;
eine zweite Einrichtung zum Bestimmen erster komplexer Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten des ersten Überlagerungssignals (B1), das von der ersten Einrichtung abgeleitet wird;
eine dritte Einrichtung zum Bestimmen zweiter komplexer Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten des zweiten Überlagerungssignals (B2), das von der ersten Einrichtung abgeleitet wird;
eine vierte Einrichtung zum Bestimmen von Korrelationen zwischen den ersten und zweiten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten, die von der ersten und dritten Einrichtung bestimmt werden, in jedem des Frequenzanstiegsbereichs und des Frequenzabfallsbereichs, die im wesentlichen die gleiche Frequenz zeigen;
eine fünfte Einrichtung zum Vergleichen der Korrelationen zwischen den ersten und zweiten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten in dem Frequenzanstiegsbereich mit den Korrelationen zwischen den komplexen Vektoren in dem Frequenzabfallsbereich, um mindestens ein Paar der Spitzenfrequenzkomponenten zu bestimmen, die im wesentlichen die gleiche Korrelation zeigen; und
eine sechste Einrichtung zum Bestimmen eines Abstands zu dem Objekt und einer relativen Geschwindigkeit des Objekts auf der Grundlage einer Frequenz des Paars der Spitzenfrequenzkomponenten, das von der fünften Einrichtung bestimmt wird.
2. FM-CW-Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:
die zweite Einrichtung erste Phasen der Spitzenfrequenzkomponenten des ersten Überlagerungssignals (B1) auf der Grundlage der ersten komplexen Vektoren bestimmt,
die dritte Einrichtung zweite Phasen des Spitzenfrequenzkomponenten des zweiten Überlagerungssignals (B2) auf der Grundlage der zweiten komplexen Vektoren bestimmt, und die vierte Einrichtung Differenzen zwischen den ersten bzw. zweiten Phasen als die Korrelationen bestimmt.
3. FM-CW-Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:
die zweite Einrichtung erste Amplituden der Spitzenfrequenzkomponenten des ersten Überlagerungssignals (B1) auf der Grundlage der ersten komplexen Vektoren bestimmt,
die dritte Einrichtung zweite Amplituden der Spitzenfrequenzkomponenten des zweiten Überlagerungssignals (82) auf der Grundlage der zweiten komplexen Vektoren bestimmt, und
die vierte Einrichtung die Korrelationen zwischen den ersten bzw. zweiten Amplituden bestimmt.
4. FM-CW-Radarsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationen zwischen den ersten und zweiten Amplituden Differenzen zwischen den ersten und zweiten Amplituden sind.
FM-CW-Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:
die vierte Einrichtung erste Differenzen zwischen den ersten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten und den zweiten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten in dem Frequenzanstiegsbereich und zweite Differenzen zwischen den ersten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten und den zweiten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten in dem Frequenzabfallsbereich bestimmt, und
die fünfte Einrichtung die ersten Differenzen mit den zweiten Differenzen vergleicht, um mindestens ein Paar der Spitzenfrequenzkomponenten zu bestimmen, das zeigt, daß die erste Differenz und die zweite Differenz zueinander gleich sind.
6. FM-CW-Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Einrichtung Absolutwerte der ersten Differenzen mit Absolutwerten der zweiten Differenzen vergleicht, um mindestens ein Paar der Spitzenfrequenzkomponenten zu bestimmen, das zeigt, daß der Absolutwert der ersten Differenz und der Absolutwert der zweiten Differenz zueinander gleich sind.
7, FM-CW-Radarsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Differenzen Differenzen im Peilwinkel der ersten komplexen Vektoren und der zweiten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten in dem Frequenzanstiegsbereich sind und die zweiten Differenzen Differenzen im Peilwinkel der ersten komplexen Vektoren und der zweiten komplexen Vektoren der Spitzenfrequenzkomponenten in dem Frequenzabfallsbereich sind.
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