EP1530731A1 - Einrichtung zur erfassung und auswertung von objekten im umgebungsbereich eines fahrzeugs - Google Patents

Einrichtung zur erfassung und auswertung von objekten im umgebungsbereich eines fahrzeugs

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EP1530731A1
EP1530731A1 EP03792110A EP03792110A EP1530731A1 EP 1530731 A1 EP1530731 A1 EP 1530731A1 EP 03792110 A EP03792110 A EP 03792110A EP 03792110 A EP03792110 A EP 03792110A EP 1530731 A1 EP1530731 A1 EP 1530731A1
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EP
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radome
recess
designed
electromagnetic radiation
vehicle
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EP03792110A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Gottwald
Tore Toennesen
Dirk Steinbuch
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/032—Constructional details for solid-state radar subsystems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Definitions

  • the invention relates to a device for the detection and evaluation of objects in the area surrounding a vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • a device for detecting and evaluating objects in the area surrounding a vehicle of the generic type is known from DE 199 63 005 AI of the applicant. It comprises a pulse radar sensor with transmitting and receiving means for transmitting and receiving electromagnetic waves in the gigahertz range. The electromagnetic waves are emitted and received by an antenna.
  • a so-called radome is usually provided for protection against damaging environmental influences in antennas of this type.
  • the artificial word radome denotes a spherical protective dome. In this application, radome is also used to refer to protective agents that are not spherical.
  • the invention offers the advantages that the design of the radome enables beam shaping, in particular beam broadening and / or beam swiveling.
  • Beam broadening in a horizontal plane serves to expand the detection area to an extent that would not be possible with a conventional radome.
  • a beam swivel enables easy adaptation to the body shape of the respective vehicle and thus offers greater flexibility when installing the device.
  • Most of the components of the device can consist of identical parts that can be manufactured in large series.
  • the adaptation to the radiation characteristic required for a specific vehicle type is then carried out by the radomes designed according to the invention.
  • the radomes can be connected to the device by means of a clip connection, particularly in terms of installation.
  • FIG. 1 shows the device with its essential assemblies in an exploded view
  • FIG. 2 shows a cross section through the device with a first embodiment of a radome
  • FIG. 3 shows a cross section through the device with a second embodiment of a radome
  • FIG. 5 shows a cross-section through the device with a fourth embodiment of a radome
  • FIG. 6 shows a top view of a strip-shaped radome. Description of the embodiments
  • Fig.l shows the device 1 with its essential assemblies in an exploded view.
  • the device 1 comprises a trough-shaped housing 10, 15 with a housing trough 10 and a cover 15.
  • the further assemblies 11a, 11b and 12 are mounted in the housing trough which is closed with the cover 15 after the assembly of these assemblies.
  • recesses in the bottom of the housing trough 10 are designated. These recesses are slit-shaped and extend parallel to one another in opposite regions of the bottom of the housing trough 10. The electromagnetic energy is radiated through these slit-shaped recesses 10a, 10b.
  • 11a, 11b radomes are designated.
  • radomes are essentially strip-shaped and can be inserted into the housing trough 10 such that they cover the slot-shaped recesses 10a, 10b in the bottom of the housing trough. They thus close off the housing 10, 15 in the bottom area thereof and consequently take over the usual protective function of a radome, which shields sensitive high-frequency components against harmful environmental influences.
  • the radomes 11a, 11b can be connected particularly advantageously by means of a clip connection to the housing trough 10 or else to the further assemblies 12. This considerably simplifies and simplifies the assembly of the device 1.
  • the radomes 11a, 11b are designed such that they not only fulfill the protective function known from conventional radomes, but also also effect beam shaping and / or beam deflection. This is explained in the following using several exemplary embodiments described. 2, 3, 4 and 5 each show a cross section through the device 1 along a recess 10a, 10b in the bottom of the housing trough 10.
  • the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2 illustrates in principle how that into the housing trough 10 inserted radome 11a covers the recess 10a in the bottom of the housing trough 10 and thus seals the housing 10, 15 against the environment.
  • the radome 11a can be particularly advantageously clipped onto carriers 21a, 21b, 21c, 21d, which are connected to the circuit board 12.
  • the radome 11a which is essentially in the form of a strip can expediently additionally be provided with spacers 20a, 20b which preferably extend perpendicularly to a main surface of the radome 11a.
  • the radome 11a is preferably made of a material which is well permeable to high-frequency radiation in the gigahertz range, but is weatherproof, since it is exposed to harsh environmental conditions in the everyday operation of a vehicle.
  • a thermoplastic, in particular PBT (polybutylene terephthalate) has proven particularly suitable.
  • the thickness D of the radome 11a, 11b in the area of the recesses 10a, 10b is reduced as much as the mechanical stability and manufacturing technology allow.
  • a thickness D of the radome 11a, 11b between 0.2 mm and 15 mm can be considered.
  • a particularly favorable compromise with regard to a low damping value and still sufficient mechanical stability is a thickness D of the radome 11a, 11b of 1.0 mm.
  • a recess is made in the outer surface of the radome 11a, 11b, which reduces the thickness D of the radome in this area as desired.
  • recesses are particularly simple realize that are rotationally symmetrical so that the surface of the recess has the shape of a spherical section or a spherical layer, for example.
  • the shape of the recess serves to influence the beam, in particular for beam shaping and / or beam deflection of the emitted electromagnetic energy.
  • the recess is of cylindrical symmetry, that is to say that the outer surface of the recess is part of a cylindrical surface.
  • the radome 11a, 11b acts as a cylindrical lens, which enables beam broadening in a horizontal plane. This enables a particularly favorable expansion of the detection area.
  • the recess has the shape of an asymmetrically designed cylindrical lens. Beam deflection or beam swiveling can thereby be achieved in a simple manner. This in turn allows the radiation characteristics of the device to be adapted particularly easily to different vehicle body shapes. In this way there is great flexibility with regard to a favorable installation location for the device. It is of course within the scope of the inventive solution to also provide other lens shapes in connection with the radome 11a, 11b.
  • a radome 11a proves to be expedient, which, as shown in FIG has electromagnetic radiation in the sense of beam bundling and / or deflection regions 60.

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Abstract

Eine Einrichtung (1) zur Erfassung und Auswertung von Objekten im Umgebungsbereich eines Fahrzeugs mit Sende- und Empfangsmitteln für elektromagnetische Strahlung im Gigahertzbereich umfasst mindestens eine von einem Radom (11a, 11b) geschützte Antenne. Das Radom (11a, 11b) ist derart linsenförmig ausgestaltet, dass eine Strahlbündelung und/oder Strahlschwenkung der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung ermöglicht wird.

Description

Einrichtung zur Erfassung und Auswertung von Objekten im Umgebungsbereich eines Fahrzeugs
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung und Auswertung von Objekten im Umgebungsbereich eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Einrichtung zur Erfassung und Auswertung von Objekten im Umgebungsbereich eines Fahrzeugs der gattungsgemässen Art ist aus DE 199 63 005 AI der Anmelderin bekannt. Sie umfasst einen Puls-Radarsensor mit Sende- und Empfangsmitteln zum Senden und zum Empfang von elektromagnetischen Wellen im Gigahertzbereich. Die elektromagnetischen Wellen werden durch eine Antenne abgestrahlt und empfangen. Üblicherweise ist zum Schutz vor schädigenden Umwelteinflüssen bei derartigen Antennen ein sogenanntes Radom vorgesehen. Das Kunstwort Radom bezeichnet eine kugelförmige Schutzkuppel. In dieser Anmeldung werden mit Radom auch Schutzmittel bezeichnet, die nicht kugelförmig sind. Vorteile der Erfindung
Die Erfindung bietet insbesondere die Vorteile, dass durch die Ausgestaltung des Radoms eine Strahlformung, insbesondere eine Strahlverbreiterung und/ oder eine Strahlschwenkung ermöglicht werden. Eine Strahlverbreiterung in einer horizontalen Ebene dient der Erweiterung des Detektionsbereiches in einem Ausmass, das mit einem herkömmlichen Radom nicht zu erzielen wäre. Eine Strahlschwenkung ermöglicht eine leichte Anpassung an die Karosserieform des jeweiligen Fahrzeugs und bietet somit eine grössere Flexibilität bei der Montage der Einrichtung. So können die meisten Bestandteile der Einrichtung aus in großer Serie herstellbaren Gleichteilen bestehen. Die Anpassung an die für einen bestimmten Fahrzeugtyp erforderliche Strahlungscharakteristik erfolgt dann durch die erfindungsgemäss ausgestalteten Radoms. Die Radoms sind, besonders montagegünstig, vermittels einer Clipverbindung, mit der Einrichtung verbindbar.
Zeichnung
Die erfindungsgemässe Einrichtung wird nun anhand der Ausführungsbeispiele in der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig.l die Einrichtung mit ihren wesentlichen Baugruppen in einer Explosionsdarstellung, Fig.2 einen Querschnitt durch die Einrichtung mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Radoms, Fig.3 einen Querschnitt durch die Einrichtung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Radoms, Fig.4 einen Querschnitt durch die Einrichtung mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines Radoms, Fig.5 einen Querschnitt durch die Einrichtung mit einem vierten Ausführungsbeispiel eines Radoms, Fig.6 eine Aufsicht auf ein streifenförmiges Radom. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig.l zeigt die Einrichtung 1 mit ihren wesentlichen Baugruppen in einer Explosionsdarstellung. Die Einrichtung 1 umfasst ein wannenförmiges Gehäuse 10, 15 mit einer Gehäusewanne 10 und einem Deckel 15. Die weiteren Baugruppen 11a, 11b und 12 werden in der Gehäusewanhe montiert, die nach der Montage dieser Baugruppen mit dem Deckel 15 verschlossen wird. Mit 10a und 10b sind Ausnehmungen im Boden der Gehäusewanne 10 bezeichnet. Diese Ausnehmungen sind schlitzförmig ausgestaltet und erstrecken sich parallel zueinander in gegenüberliegenden Bereichen des Bodens der Gehäusewanne 10. Durch diese schlitzförmigen Ausnehmungen 10a, 10b wird die elektromagnetische Energie abgestrahlt. Mit 11a, 11b sind Radoms bezeichnet. Diese Radoms sind im wesentlichen streifenförmig ausgestaltet und derart in die Gehäusewanne 10 einlegbar, dass sie die schlitzförmigen Ausnehmungen 10a, 10b im Boden der Gehäusewanne überdecken. Sie schliessen somit das Gehäuse 10, 15 in dessen Bodenbereich nach aussen ab und übernehmen demzufolge die übliche Schutzfunktion eines Radoms, das empfindliche Hochfrequenzkomponenten gegen schädigende Umwelteinflüsse abschirmt.
Besonders vorteilhaft sind die Radoms 11a, 11b mittels einer Clipverbindung mit der Gehäusewanne 10 oder aber auch mit der weiteren Baugruppen 12 verbindbar . Dadurch wird die Montage der Einrichtung 1 wesentlich vereinfacht und erleichtert.
Erfindungsgemäss sind die Radoms 11a, 11b derart ausgestaltet, dass sie nicht nur die von herkömmlichen Radoms bekannte Schutzfunktion erfüllen, sondern auch noch eine Strahlformung und/oder eine Strahlablenkung bewirken. Dies wird im Folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben. Fig.2, Fig.3, Fig.4 und Fig.5 stellen jeweils einen Querschnitt durch die Einrichtung 1 entlang einer Ausnehmung 10a, 10b im Boden der Gehäusewanne 10 dar. Das in Fig.2 dargestellte Ausführungsbeispiel verdeutlicht prinzipiell wie das in die Gehäusewanne 10 eingelegte Radom 11a die Ausnehmung 10a im Boden der Gehäusewanne 10 überdeckt und so das Gehäuse 10, 15 gegen die Umwelt abschließt. Besonders vorteilhaft ist das Radom 11a auf Träger 21a, 21b, 21c, 21d aufklipsbar, die mit der Platine 12 verbunden sind. Um bei der Montage des Radoms 11a eine definierte Einbaulage sicherzustellen, kann das im wesentlichen streifenförmig ausgebildete Radom 11a zweckmässig zusätzlich noch mit Abstandshaltern 20a, 20b versehen sein, die sich vorzugsweise senkrecht zu einer Hauptfläche des Radoms 11a erstrecken. Vorzugsweise besteht das Radom 11a aus einem für Hochfrequenzstrahlung im Gigahertzbereich gut durchlässigen, jedoch wetterfesten Material, da es im Alltagsbetrieb eines Fahrzeugs rauhen Umweltbedingungen ausgesetzt ist. Als besonders gut geeignet hat sich ein Thermoplast, insbesondere PBT (Polybutylenterephtalat) erwiesen. Um die Dämpfung der elektromagnetischen Wellen durch das verlustbehaftete Material des Radoms 11a, 11b möglichst gering zu halten, wird die Dicke D des Radoms 11a, 11b im Bereich der Ausnehmungen 10a, 10b soweit reduziert, wie es die mechanische Stabilität und fertigungstechnische Möglichkeiten zulassen. In der Praxis kommt eine Dicke D des Radoms 11a, 11b zwischen 0,2 mm und 15 mm in Betracht. Ein besonders günstiger Kompromiss in Bezug auf einen geringen Dämpfungswert und eine noch hinreichende mechanische Stabilität liegt bei einer Dicke D des Radoms 11a, 11b von 1,0 mm. Wie Fig.2 zeigt, wird dazu in die Außenfläche des Radoms 11a, 11b eine Ausnehmung eingebracht, die die Dicke D des Radoms in diesem Bereich wunschgemäss verringert. Fertigungsteschnisch besonders einfach sind Ausnehmungen zu realisieren, die rotationssymmetrisch sind, so dass die Oberfläche der Ausnehmung beispielsweise die Gestalt eines Kugelabschnitts oder einer Kugelschicht hat. Jedoch sind auch beliebige andere Strukturen der Ausnehmung fertigungstechnisch ohne weiteres zu realisieren. In besonders vorteilhafter Weise dient die Formgebung der Ausnehmung zur Strahlbeeinflussung, insbesondere zur Strahlformung und/oder Strahlablenkung der abgestrahlten elektromagnetischen Energie. In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig.4) ist die Ausnehmung zylindersymmetrisch ausgestaltet, das heisst, dass die äussere Oberfläche der Ausnehmung Teil einer Zylindermantelfläche ist. Durch eine derartige Ausgestaltung wirkt das Radom 11a, 11b als Zylinderlinse, die eine Strahlverbreiterung in einer horizontalen Ebene ermöglicht. Dadurch wird eine besonders günstige Erweiterung des Detektionsbereiches ermöglicht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig.5) hat die Ausnehmung die Gestalt einer asymmetrisch ausgebildeten Zylinderlinse. Dadurch kann auf einfache Weise eine Strahlablenkung oder Strahlschwenkung erzielt werden. Dadurch wiederum kann die Strahlungscharakteristik der Einrichtung besonders einfach an unterschiedliche Karosserieformen von Fahrzeugen angepasst werden. Auf diese Weise ergibt sich eine große Flexibilität hinsichtlich eines günstigen Einbauortes für die Einrichtung. Es liegt selbstverständlich im Rahmen der erfinderischen Lösung, auch andere Linsenformen in Verbindung mit dem Radom 11a, 11b vorzusehen.
Bei einer Einrichtung 1, die mehrere benachbart angeordnete Antennen umfasst, erweist sich ein Radom 11a als zweckmässig, das, wie in Fig.6 dargestellt, mehrere die elektromagnetische Strahlung im Sinne einer Strahlbündelung und/oder Ablenkung beeinflussende Bereiche 60 aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Einrichtung zur Erfassung und Auswertung von Objekten im Umgebungsbereich eines Fahrzeugs mit Sende- und Empfangsmitteln zum Erzeugen, Abstrahlen und Empfangen von elektromagnetischer Strahlung im Gigahertzbereich, wobei die Sende- und Empfangsmittel mindestens eine von einem Radom abgedeckte Antenne umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilbereich des Radoms (11a, 11b) derart linsenförmig ausgebildet ist, dass eine Bündelung und/oder Verschwenkung der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung ermöglicht wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der äusseren Oberfläche des Radoms (11a, 11b) mindestens eine Ausnehmung angeordnet ist.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1,2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als konkave Linse ausgebildet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung zylindersymmetrisch ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als Zylinderlinse ausgebildet ist, die eine Strahlverbreiterung in einer Horizontalebene bewirkt .
7. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung asymmetrisch ausgebildet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als asymmetrische Zylinderlinse ausgebildet ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Radom (11a, 11b) im Wesentlichen streifenförmig ausgebildet ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) des Radoms (11a, 11b), wenigstens in seinem Durchtrittsbereich für elektromagnetische Strahlung, zwischen 0,2 mm und 15 mm, vorzugsweise 1,0 mm beträgt.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Radoms (11a, 11b) Abstandshalter (20a, 20b) umfassen, die sich senkrecht zu einer Hauptfläche des Radoms (11a, 11b) erstrecken.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem streifenförmig ausgebildeten Radom (11a, 11b) mehrere die Strahlung im Sinne einer Strahlbündelung und/oder Ablenkung beeinflussende Bereiche (60) vorgesehen sind.
13.Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Radom (11a, 11b) aus einem Kunsstoffmaterial besteht.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Radom aus einem Thermoplast, insbesondere aus PBT (Polybutylenterephtalat) besteht.
1/4
Fig.1
2/4
Fig.2
3/4
Fig.4
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