WO1999050686A1 - Radar-entfernungsmesser - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a radar range finder according to the preamble of claim 1.
  • Such a radar range finder is e.g. used in an arrangement for monitoring a danger zone, as shown and described in DE 196 12 579 AI by the applicant.
  • FMCW radar frequency-modulated continuous wave radar
  • changes due to temperature and aging normally prevent a desired strictly linear frequency / time function.
  • the available transmitters have non-linear control characteristics of the voltage-controlled oscillator which are strongly dependent on the temperature, load and the operating voltage.
  • FIG. 1 shows the basic structure of the radar range finder according to the present invention
  • FIG. 2 shows a block diagram of the components used in the radar range finder according to FIG. 1.
  • a fixed base unit 14 with associated electronics 16 and a rotating platform 18 are arranged in a protective cover 12 arranged on a base foot 10, which is referred to below as a radome housing
  • Rotation platform 18 carries a radar transmitting / receiving antenna 22 with associated electronics 20.
  • a horn antenna 24 is arranged within the radome housing 12 in such a way that it is swept over when the transmission / reception antenna 22 is rotated through 360 ° in an angular range which lies outside the danger zone monitored by the transmission / reception antenna 22.
  • a patch antenna could also be arranged.
  • the transmit / receive antenna 22 can also be rotated for calibration into a position in which it faces the horn antenna 24.
  • a delay line 26 is connected to the horn antenna 24, which is short-circuited at its end and specifies a certain shortening factor.
  • a length of the delay line 26 of approximately 8 m and an electrical length of 20 m, so that conditions result as if the target generating the echo were arranged at a distance of 20 m.
  • the runtime line 26 is led upwards into the dome 28 of the radome housing 12 and wound there in windings.
  • the delay line 26 can be specified by a round waveguide or a rectangular waveguide.
  • the rotation platform 18 is driven by a motor 30 which is controlled by a control module 32 via a position controller 34 and a power output stage 36.
  • a resolver 38 forms an actual value signal for the position controller 34.
  • a power supply unit 40 which is connected to the power supply via an EMC filter 42, supplies the required regulated DC voltage.
  • the voltage supply to the rotation platform 18 and a communication interface for incoming and outgoing data are specified via a slip ring arrangement 44.
  • the rotation platform 18 carries the transmit / receive antenna 22, an HF S / E module 46, which has a preamplifier 48 and a voltage-controlled transmitter / receiver 50, and a digital signal processor module 52, which has an A / D and D / A Converter 54 and the actual signal processor 56 includes.
  • the danger area to be monitored is delimited by three triple mirrors 58, 58 ', 58 ", a target object 60 being to be detected in this area.
  • the horn antenna 24 and the delay line 26 are arranged on the inner wall of the radome housing 12.

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Abstract

Es wird ein Radar-Entfernungsmesser vorgegeben, der auf einer drehbaren Plattform (18) eine in einem Radom-Gehäuse (12) angeordnete Sende/Empfangsantenne (22) zur Überwachung eines Gefahrenbereiches aufweist. Zur Kalibrierung ist in einer bekannten Entfernung ein Reflektor angeordnet. Dieser Reflektor wird durch eine Hilfsantenne (24) mit angeschlossener Laufzeitleitung (26) innerhalb des Radom-Gehäuses (12) vorgegeben, wobei entsprechend dem Verkürzungsfaktor der verwendeten Laufzeitleitung sich ein entsprechend großer virtueller Abstand des Reflektors ergibt.

Description

Radar-Entfernungsmesser
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Radar-Entfernungsmesser nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiger Radar-Entfernungsmesser wird z.B. in einer Anordnung zur Überwachung eines Gefahrenraumes verwendet, wie sie in der DE 196 12 579 AI der Anmelderin dargestellt und beschrieben ist.
Bei dem dort verwendeten FMCW-Radar (frequenzmoduliertes Dauerstrich-Radar) verhindern normalerweise temperatur- und alterungsbedingte Veränderungen eine gewünschte streng lineare Frequenz/Zeit-Funktion. Die zur Verfügung stehenden Sender weisen stark von der Temperatur, Last und der Betriebsspannung abhängige nicht-lineare Ansteuerkennlinien des spannungsgesteuerten Oszillators auf.
In diesem Zusammenhang ist es bekannt, Kalibrierverfahren unter Verwendung eines ein Echo erzeugenden Ziels in bekannter Entfernung einzusetzen. Eine Eigenkalibrierung unter Anwendung der Hilbert-Transformation kann hierbei erfolgen. Die Anordnung eines ein Echo erzeugenden Ziels in bekannter Entfernung hat jedoch verschiedene Nachteile. Einmal kann dieses Ziel durch in dem Raum bewegliche Personen oder Gegenstände verdeckt werden. Zum anderen können Regentropfen, Schnee oder Eis im Meßweg oder auf dem Radomgehäuse, in dem der Radar-Entfernungsmesser angeordnet ist, die Kalibrierung beeinträchtigen. Eine möglichst große Kalibrierentfernung ist andererseits erwünscht, um den Meßfehler bei der Kalibrierimg möglichst klein zu halten.
Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Radar- Entfernungsmesser mit einem Reflektor für die Kalibrierung vorzugeben, bei dem die oben genannten störenden Einflüsse alle ausgeschaltet sind. 2
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Radar- Entfernungsmessers können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.
Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig.1 den prinzipiellen Aufbau des Radar-Entfernungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung; und Fig. 2 ein Blockschaltbild der in dem Radar-Entfernungsmesser gemäß Fig. 1 verwendeten Komponenten.
Gemäß Fig. 1 sind in einer auf einem Sockelfuß 10 angeordneten Schutzhaube 12, welche nachfolgend als Radom-Gehäuse bezeichnet wird, eine ortsfeste Basiseinheit 14 mit zugeordneter Elektronik 16 und eine Rotationsplattform 18 angeordnet, wobei die
Rotationsplattform 18 eine Radar-Sende/Empfangsantenne 22 mit zugeordneter Elektronik 20 trägt. Innerhalb des Radom-Gehäuses 12 ist eine Hornantenne 24 so angeordnet, daß sie bei der Drehung der Sende/Empfangsantenne 22 um 360° in einem Winkelbereich überstrichen wird, der außerhalb des durch die Sende/Empfangsantenne 22 überwachten Gefahrenbereiches liegt. Anstelle einer Hornantenne könnte auch eine Patchantenne angeordnet sein. Die Sende/Empfangsantenne 22 kann auch zur Kalibrierung in eine Stellung gedreht werden, in welche sie der Hornantenne 24 gegenübersteht. An die Hornantenne 24 ist eine Laufzeitleitung 26 angeschlossen, die an ihrem Ende kurzgeschlossen ist und einen bestimmten Verkürzungsfaktor vorgibt. So entspricht z.B. eine Länge der Laufzeitleitung 26 von etwa 8m einer elektrischen Länge von 20m, so daß sich Verhältnisse ergeben, als sei das das Echo erzeugende Ziel in einer Entfernung von 20m angeordnet. Die Laufzeitleitung 26 ist nach oben in die Kuppel 28 des Radom- Gehäuses 12 geführt und dort in Wicklungen aufgewickelt. Die Laufzeitleitung 26 kann durch einen runden Hohlleiter oder einen Rechteck-Hohlleiter vorgegeben werden.
Gemäß Fig. 2 sind die Komponenten dargestellt, die sich innerhalb des Radom-Gehäuses 12 auf der stationären Basiseinheit 14 und der Rotationsplattform 18 befinden. 3
Die Rotationsplattform 18 wird von einem Motor 30 angetrieben, der von einem Steuermodul 32 über einen Positionsregler 34 und eine Leistungsendstufe 36 angesteuert wird. Ein Resolver 38 bildet ein Istwertsignal für den Positionsregler 34. Ein Netzteil 40, das über ein EMV-Filter 42 an die Stromversorgung angeschlossen ist, liefert die erforderliche geregelte Gleichspannung. Über eine Schleifringanordnung 44 wird die Spannungsversorgung der Rotationsplattform 18 sowie eine Kommunikationsschnittstelle für ein- und ausgehende Daten vorgegeben.
Die Rotationsplattform 18 trägt die Sende/Empfangsantenne 22, einen HF-S/E-Modul 46, der einen Vorverstärker 48 und einen spannungsgesteuerten Sender/Empfänger 50 aufweist, sowie einen digitalen Signalprozessormodul 52, der einen A/D- sowie D/A- Wandler 54 und den eigentlichen Signalprozessor 56 umfaßt.
Der zu überwachende Gefahrenbereich ist durch 3 Tripelspiegel 58, 58', 58" begrenzt, wobei ein Zielobjekt 60 in diesem Bereich zu erfassen ist. Innerhalb des Radom-Gehäuses 12 sind auf der Innenwand die Hornantenne 24 und die Laufzeitleitung 26 angeordnet.

Claims

4 Patentansprüche
1. Radar-Entfernungsmesser mit einer auf einer drehbaren Plattform angeordneten Sende/Empfangsantenne zur Überwachung eines Gefahrenbereiches, wobei die Sende/Empfangsantenne in einem Radom-Gehäuse angeordnet ist und mit einem in einer bekannten Entfernung angeordneten Reflektor zur Vorgabe einer Kalibrierung des Entfernungsmessers, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor durch eine Hilfsantenne (24) in dem Radom-Gehäuse (12) mit angeschlossener Laufzeitleitung (26) vorgegeben ist.
2. Radar-Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantenne (24) in einem Winkelbereich außerhalb des Meßbereiches angeordnet ist.
3. Radar-Entfernungsmesser nach Anspruch 2, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Hilfsantenne eine Hornantenne (24) ist.
4. Radar-Entfernungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantenne eine Patchantenne ist.
5. Radar-Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende/Empfangsantenne (22) zur Kalibrierung in eine der Hilfsantenne (24) gegenüberliegende Position gebracht wird.
6. Radar-Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierung während der Rotation der Sende/Empfangsantenne (22) vorgenommen wird.
7. Radar-Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeitleitung (26) in einer Wicklung in der Kuppel (28) des Radom-
Gehäuses (12) angeordnet ist. 5
8. Radar-Entfernungsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeitleitung (26) durch einen runden Hohlleiter mit Kurzschluß oder Leerlauf (Reflexionsfaktor = 1) am Ende vorgegeben ist.
9. Radar-Entfernungsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeitleitung (26) durch einen Rechteck-Hohlleiter mit Kurzschluß oder Leerlauf (Reflexionsfaktor = 1) am Ende vorgegeben ist.
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