SE521603C2 - Sensoranordning med pulsekoradar - Google Patents

Description

30 521 695 2 De kända radarsensorema för pulsekodrift sänder därvid i regel med en fast återupp- repningsfrekvens periodiskt ut pulsema, så att pulsfölj derna hos olika sändare där- med i regel ej är särskiljbara. Om sändarna hos ett mikrovågsradarsystem arbetar oberoende av varandra, t.ex. med en pulsupprepningsfrekvens på 6 MHz, en bär- frekvens på 24 GHz och en pulsbredd på cirka 350 ps, mottar varje sensor endast obj ektekon från egenpulsen och ekona från de andra sändamas pulser mottas ej eller endast i form av signalbrus.

I och för sig är det exempelvis genom DE-Al 198 02 724 känt, att hos en övervak- ningsanordning sända ut kodade ultraljudsimpulser, som detekteras med motsvaran- de signalekosensorer. Härvid kodas för särskiljbarhet de mottagna impulserna hos dessa i förväg medelst en slumpgenerator och utvärderas därpå selektivt på motsva- rande sätt.

Upgfinningens fördelar Uppfinningen utgår från en inledningsvis nämnd sensoranordning med ett pulseko- radarsystem, hos vilket en bärsignal från en mikrovågsändare sänds ut pulsfonnigt med en förutbestämd pulstakt. Denna mikrovågssignal reflekteras mot ett målobjekt och i en blandare härleds läget för målobj ektet ur tidpunkten för avsändníng av pulsen och tidpunkten då den reflekterade strålningen inkommer. På ett fördelaktigt sätt avsänds därvid medelst en slumpstyrd brytare pulsema endast med förutbestämd sannolikhet, varvid de stokastiska pulsföljderna hos sändaren då är kända hos mot- tagaren för utvärdering av de mottagna signalerna. Medelst denna kodning är det även här möjligt att särskilja ett flertal avsända signaler.

En föredragen utföringsform av uppfinningen är uppbyggd av ett system, med ett godtyckligt antal n 2 1 föreliggande sändar- och mottagarkomponentgrupper, hos vilka de stokastiska pulsföljdema hos varje sändare är kända för varje mottagare och sändar- och mottagarkomponentgruppema är sarnmankopplade med varandra på så 10 15 20 25 30 frlfål éüš i 3 sätt, att i varje mottagare är den stokastiska pulsföljden för varje sändare separat utvärderbar. Med den tidigare nämnda kopplingsanordningen är sändarfönstret i beroende av den stokastiska pulsfölj den hos varje sändare frigörbart och hos varje mottagare öppnas ett mottagarfónster för alla avsända pulser. En korrelation av de till en aktuell sändare hörande signalema med de aktuella tillhörande mottagna signalema genomförs därpå på ett fördelaktigt sätt efter en blandning av de mot- tagna signalema med bärsignalen i var och en av de aktuella blandarna hos sändar- och mottagarkomponentgruppema.

Med den stokastiska kodningen av sändarpulsföljden enligt uppfinningen är det principiellt möjligt, att hos en anordning med flera sändar- och mottagarkomponent- grupper ur en mottagen pulsföljd rekonstruera sändaren och sändartidpunkten och därmed höja stömingssäkerheten gentemot frännnande sändare, då nu förutom mot- tagarens stömingsprestanda även kodningen påverkar detekteringen. Härmed möj- liggörs på ett enkelt sätt en överlappande ekoutvärdering av det totala antalet kom- ponentgrupper för lägesbestämning av målobj ektet.

Vidare kan en diskriminering genomföras av s.k. sena ekon, d.v.s. ekon från objekt, som ligger utanför entydighetsornrådet (t.ex. 15 m vid användning för motorfor- donsteknik). Detta gäller även för genom flerfaldiga reflektioner uppträdande sken- objekt, som verkar ligga utanför registreringsområdet. På enkelt vis kan även ett större signalbrusavstånd uppnås, om pulstakten höjs, varvid pulsperiodema till och med får underskrida ljusets tidsförlopp över registreringsområdet.

Enligt en iördelaktig utföringsform är i var och en av sändar- och mottagarkom- ponentgruppema var sitt av omkopplaren/brytaren i sändarkretsen av tillhörande sändar- respektive mottagarkomponentgrupp styrt F iF o-registrer anordnat, med vilket för korrelation av de till en aktuell särldare hörande signalema med de aktuella tillhörande fördröjt mottagna signalerna hos respektive mottagarsignal kopplas till en separat ackumulator. 10 15 20 25 30 5121 605' Dessa och ytterligare särdrag hos föredragna vidareutvecklingar av uppfinningen framgår förutom av kraven även av beskrivningen och ritningama, varvid de en- skilda särdragen var för sig eller tillsammans i form av underkornbinationer för- verkligas hos utföringsformen av uppfinningen och på andra områden och på ett fördelaktigt sätt kan visa i sig skyddsvärda utföranden, för vilka här skydd åberopas.

Ritning Sensoranordningen enligt uppfinningen förklaras med hjälp av föredragna utförings- exempel på ritningen. _ Fig. 1 visar ett blockschema av en sändar- och mottagarkomponentgrupp till ett sto- kastiskt kodat mikrovågsradarsystem enligt pulsekoförfarandet och fig. 2 visar ett blockschema av ett antal sändar- och mottagarkomponentgrupper hos ett mikrovågsradarsystem enligt fig. 1.

Beskrivning av utföringsexemplen I fig. 1 visas ett blockschema av en sändar- och mottagarkomponentgrupp 1 vid ett mikrovågsradarsystem, som har en sändaroscillator 2 för bärsignalen, t.ex. med en frekvens på 24 GHz, varvid den första utgången hos sändaroscillatorn 2 är kopplad via en omkopplare/brytare 3 på så sätt, att en pulsad utgångssigiial föreligger i utgången 4 hos komponentgruppen 1. Brytaren 3 styrs av en taktgenerator 5, som exempelvis kan ha en taktfrekvens på 50 MHz. Signalen från taktgeneratom 5 leds här via en extra brytare Rí, via vilken sändpulsföljden kodas stokastiskt.

Brytaren Ri medverkar här till att ej varje puls hos taktgeneratom 5 avsänds och att en puls dessutom avsänds med en genom brytaren Ri förutbestämd sannolikhet P.

Till en mottagaringång 6 hos komponentgruppen 1 kommer den från ett målobjekt reflekterade mottagarsignalen och leds till en kollatorkrets eller blandare 7. Över 10 15 20 25 30 denna blandare 7 är dessutom sändaroscillatoms 2 bärsignal pâlagd, som här likaså via en brytare 3' blir pulsad med den kodade taktsignalen från taktgeneratorn 5 och förvisso i ett logikblock 8 fördröjs med en tidsfaktor r (0 till 21:).

Med fördröjningen i logikblocket 8 definieras på ett i sig genom teknikens stånd- punkt känt sätt ett avståndsfönster för sensoranordningen, då även den avsända, mot målobjektet reflekterade och i ingången 6 mottagna signalen har ett genom avstån- det till målobj ektet bestämt tidsförlopp. Den genom blandningen erhållna avstånds- beroende signalen överförs efier filtrering och storhetsbestämning i ett lågpassblock 9 till en ackumulator 10. För det mot målobj ektet reflekterade pulsekot detekteras här, vid ett korrekt val av pulsfördröjning, på grund av sändarsignalens kodning endast en bråkdel av den aktuella energin i ackumulatorn 10, än vad som skulle ha mottagits utan kodning. Denna effekt kan kompenseras genom en enkel höjning av pulstakten, från t.ex. vanligast 6 MHz till 18 MHz eller mer.

Av fig. 2 framgår uppbyggnaden av ett system med sändar-/mottagarkomponent- grupper ll, 20, 30 och 40, som skiljer sig från uppbyggnaden av sändar-/mottagar- komponentgruppen 1 enligt fig. 1 väsentligen genom läget och antalet för ytterligare brytare R; till R., respektive R', till R'4. Komponenter med lika funktion är försedda med lika hänvisningstecken som i fig. 1.

Vid användning av flera sändar-/mottagarkomponentgrupper ll, 20, 30 och 40 enligt fig. 2 är med hjälp av den stokastiska kodningen med brytama R, till R4, mot- svarande brytaren R; enligt fig. 1, en överlappande ekoutvärdering möjlig, om den stokastiska pulsföljden för sensorsignalen i varje utgång 4 är känd för den aktuella mottagarkretsen på ingången 6. Pulsregleringen för det aktuella sändarfönstrct med brytaren 3 blir enligt utföringsexemplet i fig. 2, medelst brytaren R, för komponent- gruppen ll till brytaren R4 för komponentgruppen 40, beroende av den stokastiska pulsföljden hos sändarsignalen från den respektive komponentgruppen 11 till 40, direkt frigiven eller inte alls frigiven. 10 15 20 25 L . l* J __\ O\ (f) (JJ Imottagarkretsen hos var och en av komponentgrupperna ll till 40 skall pulser från samtliga sändarfönster mottagas. Därför måste mottagarfönstret i varje komponent- grupp 11 till 40 öppnas före blandaren 7 och lågpassblocket 9 med var och en av de avsända pulsema. Korrelationen av den aktuella stokastiska sändarfölj den hos en av komponentgruppema 11 till 40 sker härmed först efter blandaren 7. Här blir den i respektive ingång 6 mottagna signalen, efter filtrering och storhetsbestämning i lågpassblocket 9, i beroende av de slumpmässiga värdena 0 eller 1 hos brytaren R, (R, till R4) hos varje sändarkrets av komponentgruppema i (11 till 40) i den aktuella pulsperioden antingen inkopplade eller inte inkopplade till respektive ackumulatorer Ai (här 12 till 15 ikomponentgmppen 11).

Kopplingstillstândet hos brytama R; till R., leds härtill för var och en av komponent- gruppema ll till 40 via motsvarande ingångar till s.k. FiFo-buffertminnen 16 till 19, med vilka kopplingstillstånden kan fördröjas med ett individuellt fastställbart antal av perioder hos taktgeneratom 5, varigenom olika avståndsorrrråden är valbart utvär- derbara. Utgångsspänningen hos varje aclaimulator A, skiljer sig beroende på, om brytarpulsföljden har korrelerats med mottagarpulsföljden eller ej. För n sändare erhåller man därmed nz ackumulatorer AÜ (i, j = 1 n motsvarande ackumulatorn för sändaren j i mottagarkretsen i). Ackumulatorerna Ai,- innehåller därvid egenpuls- ekon och ackumulatorema AM de överlappande ekona.

Eftersom utbredningen av radarvâgorna är reciprok, gäller för de förväntade värdena E(A¿¿) = E(A¿i), d.v.s. varannan av överlappningseko-ackumulatorerna Aü, Aj; inne- håller samma signalandel; endast deras brusandel är olika. Denna omständighet kan utnyttjas för en efterföljande bearbetning för en sammanjärnkning av de båda acku- mulatorinnehållen, för att reducera bruset ytterligare, eller för att minska ner beräk- nings- och hårdvaruirrsatsen, genom att endast en ackumulator föreligger som utvär- deras.

Claims (4)

10 15 20 25 .Bill 605 Patentkrav

1. Sensoranordning med ett pulsekoradarsystem, med vilket en bärsignal hos en mikrovågssändaroscillator (2) avsänds pulsforrnigt med en förutbestämd pulstakt i ett sändarfönster, reflekteras mot ett målobjekt, Vilkets läge är utvärderbart i en blandare (7) medelst pulsens avsändningstidpunkt och tidpunkten då den reflekterande strålningen inkommer och med vilket medelst en slumpvalsstyrd brytare (R, respektive RI till R4) pulsen är avsändbar med en förutbestämd sannolikhet, varvid de stokastiska pulsfölj derna hos sän- darfönstret är kända i mottagarkretsen (7, 9, 10).

2. Sensoranordning enligt krav 1, kännetecknad av att ett system av flera sändar- och mottagarkomponentgrupper (11, 20, 30, 40) med brytare (Rl, Rz, R3, R4) är uppbyggt, hos vilket de stokastiska pulsföljdema för varje sändarfönster är kända i var och en av mottagarkretsama (7, 9, 10) och sändar- och mottagarkomponentgruppema (11, 20, 30, 40) är sammankopplade med varandra på så sätt, att de stokastiska pulsfölj dema hos varje sändarfönster är separat utvärderbara i var och en av mottagarkretsarna (7, 9, 10).

3. Sensoranordning enligt krav 2, kännetecknad av att med brytama (RI, Rz, R3, R4) är varje sändarfönster frigörbart i beroende av den stokastiska pulsföljden hos varje sändarsignal och för varje mottagarkrets (7, 9, 10) öppnas ett mottagarfiânster med ytterligare brytare (RH, R'2, R'3, R'4) för alla avsända pulser, varvid en korrelation är genomförbar för varje med ett sändarfönster Sammanhörande puls med respektive tillhörande mottagen puls efter en blandning av de mottag- na signalerna med bärsignalen i varje blandare (7) hos sändar- och mottagar- komponentgruppema (1 I, 20, 30, 40). 521 605 s

4. Sensoranordning enligt krav 3, kännetecknad av att - i var och en av sändar- och mottagarkomponentgrupperna (11, 20, 30, 40) föreligger for var och en av brytarna(R1, R2, R3, R4) i sändarkretsen ett av varje sändar- och mottagarkomponentgrupp (11, 20, 30, 40) styrt FiFo-buffertminne (16, 17, 18, 19), med vilket varje kopplingssignal for var och en av brytarna (RI, Rz, R3, R4) kan fórdröjas med ett fastställbart antal av perioder hos taktgeneratom (5).