WO2004046752A1 - Method and device for creating a radar image by means of a frequency-modulated continuous wave radar - Google Patents

Method and device for creating a radar image by means of a frequency-modulated continuous wave radar Download PDF

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WO2004046752A1
WO2004046752A1 PCT/EP2003/012571 EP0312571W WO2004046752A1 WO 2004046752 A1 WO2004046752 A1 WO 2004046752A1 EP 0312571 W EP0312571 W EP 0312571W WO 2004046752 A1 WO2004046752 A1 WO 2004046752A1
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continuous wave
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Robert Schneider
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    • 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 present invention relates generally to a method and a device for generating a radar image with a frequency-modulated continuous wave radar, and in particular to a method and a device for generating a two-dimensional radar image with a frequency-modulated continuous wave radar.
  • the present invention is based on the basic principle of a frequency-modulated continuous wave radar (hereinafter also called F-CW radar).
  • the FM-CW radar generates a transmission signal, the frequency of which is modulated in a ramp or triangular shape.
  • a transmit signal delayed by the transit time of the radar path is received as the received signal. Since the transmission frequency is changed over time, the instantaneous frequencies differ from the transmission and reception signal, which allows the calculation of the signal propagation times and thus the distance of the FM-CW radar to the destination.
  • both signals ie transmit and receive signals, are passed to a mixer and then filtered with a low pass.
  • the result is a so-called video frequency signal or intermediate frequency signal, the frequencies of which are proportional to the signal transit time and thus to the distance of the target under consideration to the FM-CW radar.
  • a proportionality factor between the video frequency and the distance to the target results from the ramp steepness of the frequency change of the transmitted signal.
  • Two-dimensional radar images are generally obtained with FM-CW radars by evaluating the intermediate frequency signals for one modulation period with regard to distance for antenna lobes of an electronically or mechanically pivotable antenna that are set one after the other.
  • the distance evaluation is usually carried out by a fast Fourier transformation (FFT) of the intermediate frequency signal recorded in the time domain, as described by GRIFFITHS, HD in "New Ideas in FM Radar” in Electronics and Communication Engineering Journal 2 (1990), Oct., No. 5, p 185-194.
  • FFT fast Fourier transformation
  • the mechanical pivoting of the antenna lobe is cost-intensive, error-prone and very slow compared to electronic methods due to the required precision in the millimeter wave range.
  • an imaging FM-CW radar with antennas swept over the frequency is known from the prior art, as described by BROKMEIER, A.; SOLBACH, K.; PIRKL, M.; PUCHINGER, J. in the article "Imaging FM-CW radar with high scanning rate in the KA band" in MIOP '95, Sindelfingen, Kongressunterlagen, 1995, pp. 280-284.
  • FM-CW radar devices with various modulation ramps are from CAMIADE, M.; DOMNESQUE, D .; OUARCH, Z. ; SION, A. in the article “Fully MMIC-Based Front End for FMCW Automotive Radar at 77GHz” in EÜMC (EuMW), 2000, by ROHLING, H.; MEINECKE, MM. In the article “Waveform Design Principles for Automotive Radar Systems” in CTE International Conference on Radar, Beijing, China (2001), October, and by AG STOVE in the article “Linear FMCW Radar Techniques "in IEE Proceedings-F 139 (1992), October, No. 5.
  • FM-CW radar devices with switched antenna lobes are also known from the following articles or publications: ASANO, Y. "Millimeter-Wave Holography Radar for Automotive Applications” in EUMC (EuMQ) 2001; ASANO, Y.; OHSHIMAS, US Bl 6,246,359, and ASANO, Y .; HARADA, T., US Bl 6,288,672 Bl.
  • the video frequencies of all targets in the same distance range can be reduced to a selected intermediate frequency within the bandwidth of the band Slide pass filtering.
  • the target distribution over the pivoted angular range in the distance range considered by the respective steepness of the modulation ramp then results directly from the amplitude of the intermediate frequency signal filtered by the bandpass filtering, measured over the ramp duration. With each ramp, all angular positions for a certain distance gate can be measured.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the radar method according to the invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a first embodiment of the invention that implements the radar method of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a block diagram of a second embodiment of the invention.
  • Fig. 4 is a block diagram of a third embodiment of the invention.
  • the principle of the FM-CW radar is combined with an antenna, the main beam direction of which pivots in the azimuth plane above the frequency ramp of the transmitted transmission signal.
  • intermediate frequency signals of a target are only generated as long as they are in the antenna lobe.
  • their azimuth positions can thus be determined from the temporal presence of their intermediate frequency signals during the frequency ramp.
  • a two-dimensional radar image can in principle be generated with a suitable evaluation of the intermediate frequency signal.
  • the problem of evaluating the intermediate frequency signal is solved in the invention in that several frequency ramps are sent with different ramp steepnesses and only a selected intermediate frequency is observed per modulation period by the introduction of a bandpass filter in the intermediate frequency branch.
  • the video frequencies of all targets in the same distance range can be shifted to a selected intermediate frequency by a suitable choice of the ramp steepness.
  • the target distribution over the swiveled angular range in the distance range considered by the respective steepness of the modulation ramp then results directly from the amplitude of the filtered intermediate frequency signal measured over the ramp duration. With each ramp, all angular positions for a certain distance gate can be measured.
  • the method and the device according to the invention could be used at frequencies in the millimeter-wave range as a vehicle radar for tasks such as intelligent cruise control, obstacle warning and distance warning.
  • WENGER, J. "Automotive MM-Wave Radar, Status and Trends in System Design and Technology", in IEE (Ed.) IEE Colloquium on Automotive Radar and Navigation Techniques, 1998; STOTZ, M.; SCHNEIDER, R .; WENGER, J .; LAUER, W .; ADOMAT, R .: "Status and Trends in Vehicular ICC Systems” in EÜMC, EuMW Workshop Proceedings GM-TuWl, 1999; MEINEL, H.
  • FIG. 1 a schematic representation of the radar method according to the invention is shown.
  • the radar method according to the invention is graphically illustrated using typical time diagrams (A) - (E) for a scenario (F) with two targets (Gi) and (G 2 ) at different distances from an antenna (6).
  • 1 shows the time profile of the transmission frequency for 4 modulation ramps of different steepness. The number of modulation ramps shown in Figure 1 can be varied as is well known to those skilled in the art.
  • ⁇ T1 and ⁇ T2 representing the respective angles of the targets (G x ) and (G 2 ) to the antenna.
  • Time diagram (C) of FIG. 1 shows the idealized temporal course of the intermediate frequencies in the form of rectangular pulses, which are generated by the two targets (Gi) and (G 2 ), and the bandwidth of the bandpass filter in the form of horizontal dashed boundary lines (H) ,
  • the lower limit line determines the lower limit frequency of the bandpass filter and the upper limit line determines the upper limit frequency of the bandpass filter.
  • Diagram (D) of FIG. 1 shows the time course of the intermediate frequency after the bandpass filtering. As can be seen, only those intermediate frequencies remain which are located between the horizontal dashed border lines (H). In other words, all intermediate frequencies outside the pass band of the bandpass filter are suppressed. Obviously, the diagram (D) is also idealized.
  • Diagram (E) of FIG. 1 finally illustrates the temporal course of the modulation slopes and the assignment of the four distance gates (I) to the four frequency ramps.
  • FIG. 2 A typical architecture for implementing the radar method according to the invention according to FIG. 1 in a first embodiment will now be explained with reference to FIG. 2.
  • the transmission signal is generated by a ramp generator (1) and a voltage-controlled oscillator (2). After subsequent amplification in an amplifier (3), the transmission signal is divided in the power divider (4) and at the same time given to the transmission antenna (6) which is swiveled over the frequency and can be designed as a transmission / reception antenna, and the baseband reception mixer (7) , The signal reflected by a target is routed to the second input of the baseband reception mixer (7) through a coupler structure (5) or alternatively a circulator (direction fork).
  • the intermediate frequency signal at the output of the baseband reception mixer (7) is filtered by the bandpass filter (8) and then amplified in an intermediate frequency amplifier (9).
  • the amplitude of the filtered intermediate frequency signal is measured by coherent or simple envelope detection in a detector (10).
  • a detector (10) For optimal control of the detector elements, it is particularly advantageous according to the invention to adapt the intermediate frequency gain for the different ramp gradients to the level relationships of the corresponding distance gates by means of a variable intermediate frequency amplifier.
  • the signal detected by the detector (10) can be transferred to a microcontroller (12) or an via an analog-digital converter Display element (13) are given.
  • the setting of the ramp steepness of the ramp generator and possibly the amplification of the intermediate frequency amplifier (9) is also advantageously carried out by the microcontroller (12).
  • FIG. 3 a second embodiment of the invention is now shown.
  • the electronic components already appearing in FIG. 2 and explained above are designated with the same reference numerals and are therefore not explained again in connection with FIG. 3.
  • the device is expanded by two frequency-swept antennas (21) and (22) (instead of the one antenna (6) of the first embodiment), which are each designed as transmission / reception antennas analogously to FIG. 2 can.
  • the embodiment of FIG. 3 aims to find a satisfactory compromise between distance and angular resolution of the device.
  • electronic switches (23) and (24) and the microcontroller (12) can be used to choose between: a) good range resolution with the antenna (21) with a broad radiation pattern and a narrowband bandpass filter (25) and b) good angular resolution can be switched with the antenna (22) with a narrow radiation lobe and a broadband bandpass filter (26).
  • a) good range resolution with the antenna (21) with a broad radiation pattern and a narrowband bandpass filter (25) and b) good angular resolution can be switched with the antenna (22) with a narrow radiation lobe and a broadband bandpass filter (26).
  • parallel operation of the two antennas would also be possible if the antenna with the broad radiation pattern were used to transmit and receive and the antenna with the narrow radiation pattern was also used for reception.
  • this requires the construction of two parallel reception branches consisting of a mixer, bandpass filter, intermediate frequency amplifier, detector and analog-digital converter.
  • FIG. 4 a third embodiment of the invention is now shown.
  • the electronic components already appearing in FIG. 2 and explained above are designated with the same reference numerals and are therefore not explained again in connection with FIG. 4.
  • the third embodiment according to the invention of FIG. 4 differs from that of FIG. 2 by the provision of a delay line.
  • the delay line (34) is preferably implemented at an intermediate frequency in which both the transmit signal and the receive signal upstream of the baseband receive mixer (7) by two additional mixers (31) and (32) and one fixed-frequency oscillator (33) are implemented.
  • the delay line can be implemented in a particularly simple and advantageous manner. Possible technical implementations of the delay line would be coaxial cables, optical delay lines, SAW delay elements or digital delay elements.
  • the method according to the invention and the device according to the invention fulfill the above objects.
  • the invention encompasses a novel advantageous combination of the principle of the FM-CW radar with an antenna pivoted over the frequency and direct distance evaluation by means of a fixed intermediate frequency and modulation ramps of different steepness.
  • the present invention offers particular advantages in relation to the prior art, which include the following in a non-exhaustive list:
  • the solution according to the invention in the second embodiment of FIG. 3 finds a useful compromise between distance and angular resolution, which is particularly advantageous for the motor vehicle application areas described.

Abstract

The invention relates to a method for creating a radar image by means of a frequency-modulated continuous wave radar, comprising the following steps: a transmission signal having at least two frequency ramps that are provided with different slopes is created; the transmission signal is fed into at least one frequency-scanning antenna (6, 21, 22) of the continuous wave radar and is transmitted; the transmission signal which is reflected by one or several targets (G1, G2) is received in the antenna (6, 21, 22); at least one intermediate frequency signal is detected from the signal received by the antenna (6, 21, 22); and the position of the targets (G1, G2) relative to the continuous wave radar is directly evaluated by means of a selectable intermediate frequency from the intermediate frequency signal and the different ramp slopes. The invention also relates to a device for implementing said method.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erstellung eines Radarbildes mit einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar Method and device for creating a radar image with a frequency-modulated continuous wave radar
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erstellung eines Radarbildes mit einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erstellung eines zweidimensionalen Radarbildes mit einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar.The present invention relates generally to a method and a device for generating a radar image with a frequency-modulated continuous wave radar, and in particular to a method and a device for generating a two-dimensional radar image with a frequency-modulated continuous wave radar.
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Grundprinzip eines frequenzmodulierten Dauerstrichradars (im folgenden auch F -CW Radar genannt) .The present invention is based on the basic principle of a frequency-modulated continuous wave radar (hereinafter also called F-CW radar).
Beim FM-CW Radar wird ein Sendesignal erzeugt, dessen Frequenz rampen- oder dreieckförmig moduliert wird.The FM-CW radar generates a transmission signal, the frequency of which is modulated in a ramp or triangular shape.
Während sich ein Ziel in der Hauptstrahlrichtung der Antenne des FM-CW Radars befindet, wird als Empfangssignal ein um die Laufzeit der Radarstrecke verzögertes Sendesignal empfangen. Da die Sendefrequenz über die Zeit verändert wird, unterscheiden sich die Momentanfrequenzen vom Sende- und Empfangssignal, was die Berechnung der Signallaufzeiten und somit der Entfernung des FM- CW Radars zum Ziel gestattet. Insbesondere werden beide Signale, d.h. Sende- und Empfangssignal, auf einen Mischer gegeben und anschließend mit einem Tiefpass gefiltert. So ergeben sich ein sogenanntes Videofrequenzsignal bzw. Zwischenfrequenzsignal, dessen Frequenzen proportional zur Signallaufzeit und damit zur Entfernung des betrachteten Ziels zum FM-CW Radar sind. Aus der Rampensteilheit der Frequenzänderung des Sendesignals ergibt sich ein Proportionalitätsf ktor zwischen Videofrequenz und Zielentfernun .While a target is in the main beam direction of the antenna of the FM-CW radar, a transmit signal delayed by the transit time of the radar path is received as the received signal. Since the transmission frequency is changed over time, the instantaneous frequencies differ from the transmission and reception signal, which allows the calculation of the signal propagation times and thus the distance of the FM-CW radar to the destination. In particular, both signals, ie transmit and receive signals, are passed to a mixer and then filtered with a low pass. The result is a so-called video frequency signal or intermediate frequency signal, the frequencies of which are proportional to the signal transit time and thus to the distance of the target under consideration to the FM-CW radar. A proportionality factor between the video frequency and the distance to the target results from the ramp steepness of the frequency change of the transmitted signal.
Zweidimensionale Radarbilder werden mit FM-CW Radaren im allgemeinen dadurch erhalten, dass für nacheinander eingestellte Antennenkeulen einer elektronisch oder mechanisch schwenkbaren Antenne die Zwischenfrequenzsignale je einer Modulationsperiode hinsichtlich Entfernung ausgewertet werden. Die Entfernungsauswertung geschieht üblicherweise durch eine schnelle Fourier- transformation (FFT) des im Zeitbereich aufgenommenen Zwischenfrequenzsignals wie von GRIFFITHS, H. D. in "New Ideas in FM Radar" in Electronics and Communication Engineering Journal 2 (1990), Okt., Nr. 5, S. 185-194 beschrieben.Two-dimensional radar images are generally obtained with FM-CW radars by evaluating the intermediate frequency signals for one modulation period with regard to distance for antenna lobes of an electronically or mechanically pivotable antenna that are set one after the other. The distance evaluation is usually carried out by a fast Fourier transformation (FFT) of the intermediate frequency signal recorded in the time domain, as described by GRIFFITHS, HD in "New Ideas in FM Radar" in Electronics and Communication Engineering Journal 2 (1990), Oct., No. 5, p 185-194.
Die mechanische Schwenkung der Antennenkeule ist aufgrund der erforderlichen Präzision im Millimeterwellenbereich kostenintensiv, fehleranfällig und verglichen mit elektronischen Verfahren sehr langsam.The mechanical pivoting of the antenna lobe is cost-intensive, error-prone and very slow compared to electronic methods due to the required precision in the millimeter wave range.
Elektronische StrahlSchwenkung durch passive oder aktive phasengesteuerte Gruppenantennen ist mit hohen Kosten verbunden, da zur Realisierung eine Vielzahl derzeit noch sehr kostspieliger Mikrowellenbaugruppen benötigt werden.Electronic beam swiveling through passive or active phase-controlled group antennas is associated with high costs, since a large number of microwave assemblies, which are currently still very expensive, are required for implementation.
Als Alternative zur mechanischen StrahlSchwenkung und zur elektronischen StrahlSchwenkung durch passive oder aktive phasen- gesteuerte Gruppenantennen werden häufig Antennen eingesetzt, in denen zwischen mehreren Antennenkeulen umgeschaltet werden kann. Diese Antennen können bei gegebenem Aufwand und Volumen jedoch nur für einen relativ begrenzten Sichtbereich und wenige Strahl- richtungszellen realisiert werden.As an alternative to mechanical beam swiveling and electronic beam swiveling through passive or active phase Controlled group antennas are often used in which it is possible to switch between several antenna lobes. For a given expenditure and volume, however, these antennas can only be implemented for a relatively limited field of vision and a few beam direction cells.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik ein bildgebendes FM-CW Radar mit über der Frequenz geschwenkten Antennen bekannt, wie von BROKMEIER, A. ; SOLBACH, K. ; PIRKL, M. ; PUCHINGER, J. im Aufsatz "Bildgebendes FM-CW-Radar mit hoher Abstastrate im KA- Band" in MIOP ' 95, Sindelfingen, Kongressunterlagen, 1995, S. 280-284 beschrieben.Furthermore, an imaging FM-CW radar with antennas swept over the frequency is known from the prior art, as described by BROKMEIER, A.; SOLBACH, K.; PIRKL, M.; PUCHINGER, J. in the article "Imaging FM-CW radar with high scanning rate in the KA band" in MIOP '95, Sindelfingen, Kongressunterlagen, 1995, pp. 280-284.
Weitere über der Frequenz geschwenkte Antennen sind aus den folgenden Aufsätzen bzw. Publikationen bekannt: SCHMID, U. ; MENZEL, W. : "A 24 GHz Scanning Receiver Array" ÄNTEM 2002 Montreal; SOLBACH, K. : "Below-Resonant-Length Slot Radiators for Traveling- ave-Array Antennas" in IEEE-A-P 38 (1996) , Februar, S. 7-14; HONG, J. H.: "Electronically Scanned Phased Array Antenna System and Method with Scan Cσntrol Independant of Radiating Frequency" US Bl 6,266,011, und RELPH, P. M. ; GRIFFITHS, H. D. : "An Electronically Scanning Antenna for Automotive Radar Systems", in IEE Colloquium on Automotive Radar and Navigation Techniques, 1998.Further antennas swept over the frequency are known from the following articles or publications: SCHMID, U.; MENZEL, W.: "A 24 GHz Scanning Receiver Array" AED 2002 Montreal; SOLBACH, K.: "Below-Resonant-Length Slot Radiators for Traveling-ave-Array Antennas" in IEEE-A-P 38 (1996), February, pp. 7-14; HONG, J. H .: "Electronically Scanned Phased Array Antenna System and Method with Scan Control Independent of Radiating Frequency" US Bl 6,266,011, and RELPH, P. M.; GRIFFITHS, H. D.: "An Electronically Scanning Antenna for Automotive Radar Systems", in IEE Colloquium on Automotive Radar and Navigation Techniques, 1998.
FM-CW Radar-Vorrichtungen mit verschiedenen Modulationsrampen sind von CAMIADE, M. ; DOMNESQUE, D.; OUARCH, Z . ; SION, A. im Aufsatz "Fully MMIC-Based Front End for FMCW Automotive Radar at 77GHz" in EÜMC (EuMW) , 2000, von ROHLING, H. ; MEINECKE, M-M. im Aufsatz "Waveform Design Principles for Automotive Radar Systems" in CTE International Conference on Radar, Bejing, China (2001), Okt., und von A.G. STOVE im Artikel "Linear FMCW Radar Techniques" in IEE Proceedings-F 139 (1992) , Oktober, Nr. 5 beschrieben worden.FM-CW radar devices with various modulation ramps are from CAMIADE, M.; DOMNESQUE, D .; OUARCH, Z. ; SION, A. in the article "Fully MMIC-Based Front End for FMCW Automotive Radar at 77GHz" in EÜMC (EuMW), 2000, by ROHLING, H.; MEINECKE, MM. In the article "Waveform Design Principles for Automotive Radar Systems" in CTE International Conference on Radar, Beijing, China (2001), October, and by AG STOVE in the article "Linear FMCW Radar Techniques "in IEE Proceedings-F 139 (1992), October, No. 5.
FM-CW Radar-Vorrichtungen mit geschalteten Antennenkeulen sind ebenfalls aus den folgenden Aufsätzen bzw. Veröffentlichungen bekannt: ASANO, Y. "Millimeter-Wave Holographie Radar for Automotive Applications" in EUMC (EuMQ) 2001; ASANO, Y. ; OHSHIMAS, US Bl 6,246,359, sowie ASANO, Y.; HARADA, T., US Bl 6,288,672 Bl .FM-CW radar devices with switched antenna lobes are also known from the following articles or publications: ASANO, Y. "Millimeter-Wave Holography Radar for Automotive Applications" in EUMC (EuMQ) 2001; ASANO, Y.; OHSHIMAS, US Bl 6,246,359, and ASANO, Y .; HARADA, T., US Bl 6,288,672 Bl.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verfahren und einer Systemarchitektur zur Erstellung eines Radarbildes, insbesondere eines zweidimensionalen Radarbildes mit einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar bei minimalem Aufwand an aktiven Hochfrequenzkomponenten und Signalverarbeitungstufen sowie ohne mechanisch geschwenkte Antennen.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a system architecture for creating a radar image, in particular a two-dimensional radar image with a frequency-modulated continuous-wave radar with minimal expenditure on active high-frequency components and signal processing stages and without mechanically pivoted antennas.
Diese Aufgabe sowie weitere der nachstehenden Beschreibung zu entnehmenden Aufgaben werden von einem Verfahren und einer Systemarchitektur zur Erstellung eines zweidimensionalen Radarbildes mit einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar gemäß den nachstehenden Ansprüchen gelöst .This task and further tasks to be taken from the description below are achieved by a method and a system architecture for creating a two-dimensional radar image with a frequency-modulated continuous wave radar according to the claims below.
Dabei werden nach einem Aspekt der Erfindung mehrere Frequenz- rampen mit unterschiedlichen Rampensteilheiten gesendet und durch Bandpassfilterung im Zwischenfrequenzzweig pro Modulationsperiode nur eine ausgewählte Zwischenfrequenz gemessen. Durch geeignete Wahl der Rampensteilheit lassen sich die Videofrequenzen aller Ziele im selben Entfernungsbereich auf die eine ausgewählte Zwischenfrequenz innerhalb der Bandbreite der Band- passfilterung schieben.According to one aspect of the invention, several frequency ramps with different ramp steepnesses are sent and only one selected intermediate frequency is measured per band by filtering in the intermediate frequency branch. By a suitable choice of the ramp steepness, the video frequencies of all targets in the same distance range can be reduced to a selected intermediate frequency within the bandwidth of the band Slide pass filtering.
Aus der über der Rampendauer gemessenen Amplitude des durch die Bandpassfilterung gefilterten Zwischenfrequenzsignals ergibt sich dann direkt die Zielverteilung über den geschwenkten Winkelbereich in dem durch die jeweilige Steilheit der Modulationsrampe betrachteten Entfernungsbereich. Mit jeder Rampe können also sämtliche Winkelpositionen für ein bestimmtes Entfernungstor gemessen werden.The target distribution over the pivoted angular range in the distance range considered by the respective steepness of the modulation ramp then results directly from the amplitude of the intermediate frequency signal filtered by the bandpass filtering, measured over the ramp duration. With each ramp, all angular positions for a certain distance gate can be measured.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie der Aufbau und die Wirkungsweise verschiedener Ausfuhrungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die begleitenden Zeichnungen veranschaulichen die vorliegende Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung weiterhin dazu, die Grundsätze der Erfindung zu erklären und einem Fachmann auf dem betreffenden Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden. Dabei zeigt :Further features and advantages of the present invention as well as the structure and mode of operation of various embodiments of the present invention are described below with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings illustrate the present invention and, together with the description, further serve to explain the principles of the invention and to enable any person skilled in the art to make and use the invention. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Radarverfahrens ;Fig. 1 is a schematic representation of the radar method according to the invention;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung, die das Radarverfahren der Fig. 1 implementiert;FIG. 2 is a block diagram of a first embodiment of the invention that implements the radar method of FIG. 1;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung; und3 shows a block diagram of a second embodiment of the invention; and
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer dritten Ausfuhrungsform der Erfindung.Fig. 4 is a block diagram of a third embodiment of the invention.
Beschreibung der bevorzugten Ausfuhrungsformen der Erfindung In dem erfindungsgemäßen Radar wird das Prinzip des FM-CW Radars mit einer Antenne kombiniert, deren Hauptstrahlrichtung in der Azimutebene über der Frequenzrampe des eingespeisten Sendesignals schwenkt. Auf diese Art und Weise werden Zwischenfrequenz- signale eines Ziels nur so lange erzeugt, wie diese sich in der Antennenkeule befinden. Für lokal begrenzte Ziele lassen sich damit deren Azimutpositionen aus dem zeitlichen Vorhandensein ihrer Zwischenfrequenzsignale während der Frequenzrampe bestimmen. Zusammen mit der Entfernungsbestimmung aus der Frequenz der Zwischenfrequenzsignale kann so prinzipiell bei geeigneter Auswertung des Zwischenfrequenzsignals ein zweidimensionales Radarbild erzeugt werden.Description of the preferred embodiments of the invention In the radar according to the invention, the principle of the FM-CW radar is combined with an antenna, the main beam direction of which pivots in the azimuth plane above the frequency ramp of the transmitted transmission signal. In this way, intermediate frequency signals of a target are only generated as long as they are in the antenna lobe. For locally limited targets, their azimuth positions can thus be determined from the temporal presence of their intermediate frequency signals during the frequency ramp. Together with the distance determination from the frequency of the intermediate frequency signals, a two-dimensional radar image can in principle be generated with a suitable evaluation of the intermediate frequency signal.
Das Problem der Auswertung des Zwischenfrequenzsignals wird in der Erfindung dadurch gelöst, dass mehrere Frequenzrampen mit unterschiedlichen Rampensteilheiten gesendet werden und durch die Einführung eines Bandpassfilters im Zwischenfrequenzzweig pro Modulationsperiode nur eine ausgewählte Zwischenfrequenz beobachtet wird. Durch geeignete Wahl der Rampensteilheit lassen sich die Videofrequenzen aller Ziele im selben Entfernungsbereich auf die eine ausgewählte Zwischenfrequenz schieben. Alternativ dazu wäre es auch möglich, den Durchlassbereich des Bandpassfilters zu variieren.The problem of evaluating the intermediate frequency signal is solved in the invention in that several frequency ramps are sent with different ramp steepnesses and only a selected intermediate frequency is observed per modulation period by the introduction of a bandpass filter in the intermediate frequency branch. The video frequencies of all targets in the same distance range can be shifted to a selected intermediate frequency by a suitable choice of the ramp steepness. Alternatively, it would also be possible to vary the pass band of the bandpass filter.
Aus der über der Rampendauer gemessenen Amplitude des gefilterten Zwischenfrequenzsignals ergibt sich dann direkt die Zielverteilung über den geschwenkten Winkelbereich in dem durch die jeweilige Steilheit der Modulationsrampe betrachteten Entfernungsbereich. Mit jeder Rampe können sämtliche Winkelpositionen für ein bestimmtes Entfernungstor gemessen werden.The target distribution over the swiveled angular range in the distance range considered by the respective steepness of the modulation ramp then results directly from the amplitude of the filtered intermediate frequency signal measured over the ramp duration. With each ramp, all angular positions for a certain distance gate can be measured.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben festgestellt, dass die Winkel- und Entfernungsauflösung gegenläufig verhalten. Daher ist es vorteilhaft, wie mit Bezug auf die Ausfuhrungsform der Fig. 4 näher erläutert, in einigen praktischen Anwendungen der Erfindung, die nachstehend exemplarisch aufgezeigt werden, ein Kompromiss zwischen beiden diesen Größen (nämlich Winkel- und Entfernungsauflösung) zu finden.The inventors of the present application have found that the angular and distance resolution behave in opposite directions. It is therefore advantageous, as explained in more detail with reference to the embodiment in FIG. 4, to find a compromise between the two of these variables (namely angular and distance resolution) in some practical applications of the invention, which are shown below by way of example.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung könnten bei Frequenzen im Millimeterwellenbereich als KFZ- Radar für Aufgaben wie Intelligenter Tempomat, Hinderniswarnung und AbStandsWarnung eingesetzt werden. Beispielhaft wird auf WENGER, J. : "Automotive MM-Wave Radar, Status and Trends in System Design and Technology", in IEE (Hrsg. ) IEE Colloquium on Automotive Radar and Navigation Techniques, 1998; STOTZ, M. ; SCHNEIDER, R.; WENGER, J.; LAUER, W.; ADOMAT, R.: "Status and Trends in Vehicular ICC Systems" in EÜMC, EuMW Workshop Proceedings GM- TuWl, 1999; MEINEL, H. "Millimeterwaves for Automotive Applications" in EÜMC (EuMW) , 1996, S . 830 - 835 hingewiesen, worin mögliche Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung aufgezeigt werden. Prinzipiell sind der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung überall dort sinnvoll, wo ein einfacher zweidimensional abbildender Radarsensor im Mikrowellenbereich (> 10 GHz) mit geringem Aufwand an Hochfrequenztechnik und Signalverarbeitung realisiert werden soll.The method and the device according to the invention could be used at frequencies in the millimeter-wave range as a vehicle radar for tasks such as intelligent cruise control, obstacle warning and distance warning. For example, WENGER, J.: "Automotive MM-Wave Radar, Status and Trends in System Design and Technology", in IEE (Ed.) IEE Colloquium on Automotive Radar and Navigation Techniques, 1998; STOTZ, M.; SCHNEIDER, R .; WENGER, J .; LAUER, W .; ADOMAT, R .: "Status and Trends in Vehicular ICC Systems" in EÜMC, EuMW Workshop Proceedings GM-TuWl, 1999; MEINEL, H. "Millimeter Waves for Automotive Applications" in EÜMC (EuMW), 1996, p. 830-835, indicating possible areas of application of the present invention. In principle, the use of the method according to the invention and the device according to the invention are useful wherever a simple two-dimensional imaging radar sensor in the microwave range (> 10 GHz) is to be implemented with little effort in high-frequency technology and signal processing.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 wird eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Radarverfahrens gezeigt . Dabei wird das erfindungsgemäße Radarverfahren anhand von typischen Zeit- diagrammen (A) - (E) für ein Szenarium (F) mit zwei Zielen (Gi) und (G2) in unterschiedlicher Entfernung zu einer Antenne (6) graphisch veranschaulicht. Zeitdiagramm (A) der Fig. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Sendefrequenz für 4 Modulationsrampen unterschiedlicher Steilheit. Die Anzahl der in der Fig. 1 gezeigten Modulationsrampen kann, wie für den Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung wohl bekannt, variiert werden.1, a schematic representation of the radar method according to the invention is shown. The radar method according to the invention is graphically illustrated using typical time diagrams (A) - (E) for a scenario (F) with two targets (Gi) and (G 2 ) at different distances from an antenna (6). 1 shows the time profile of the transmission frequency for 4 modulation ramps of different steepness. The number of modulation ramps shown in Figure 1 can be varied as is well known to those skilled in the art.
In Zeitdiagramm (B) der Fig. 1 sind die korrespondierenden Schwenkwinkel der über der Frequenz gesteuerten Antenne dargestellt, wobei ΦT1 und ΦT2 die jeweiligen Winkel der Ziele (Gx) und (G2) zur Antenne darstellen.1 shows the corresponding swivel angles of the antenna controlled via the frequency, Φ T1 and Φ T2 representing the respective angles of the targets (G x ) and (G 2 ) to the antenna.
Zeitdiagramm (C) der Fig. 1 zeigt den idealisierten zeitlichen Verlauf der Zwischenfrequenzen in Form von rechteckigen Impulsen, welche durch die zwei Ziele (Gi) und (G2) erzeugt werden, sowie die Bandbreite des Bandpassfilters in Form horizontaler gestrichelter Grenzlinien (H) . Die untere Grenzlinie bestimmt die untere Grenzfrequenz des Bandpassfilters und die obere Grenzlinie bestimmt die obere Grenzfrequenz des Bandpassfilters.Time diagram (C) of FIG. 1 shows the idealized temporal course of the intermediate frequencies in the form of rectangular pulses, which are generated by the two targets (Gi) and (G 2 ), and the bandwidth of the bandpass filter in the form of horizontal dashed boundary lines (H) , The lower limit line determines the lower limit frequency of the bandpass filter and the upper limit line determines the upper limit frequency of the bandpass filter.
In Diagramm (D) der Fig. 1 ist der zeitliche Verlauf der Zwischenfrequenz nach der Bandpassfilterung dargestellt. Wie ersichtlich, bleiben nur jene Zwischenfrequenzen bestehen, die zwischen den horizontalen gestrichelten Grenzlinien (H) befindlich sind. Anders ausgedrückt, werden alle Zwischenfrequenzen außerhalb des Druchlassbereichs des Bandpassfilters unterdrückt. Offensichtlich ist auch die Darstellung des Diagramms (D) idealisiert .Diagram (D) of FIG. 1 shows the time course of the intermediate frequency after the bandpass filtering. As can be seen, only those intermediate frequencies remain which are located between the horizontal dashed border lines (H). In other words, all intermediate frequencies outside the pass band of the bandpass filter are suppressed. Obviously, the diagram (D) is also idealized.
Diagramm (E) der Fig. 1 veranschaulicht schließlich den zeitlichen Verlauf der Modulationssteilheiten und die Zuordnung der vier Entfernungstore (I) zu den vier Frequenzrampen.Diagram (E) of FIG. 1 finally illustrates the temporal course of the modulation slopes and the assignment of the four distance gates (I) to the four frequency ramps.
Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 eine typische Architektur zur Implementierung des erfindungsgemäßen Radarverfahrens gemäß der Fig. 1 in einer ersten Ausfuhrungsform erläutert .A typical architecture for implementing the radar method according to the invention according to FIG. 1 in a first embodiment will now be explained with reference to FIG. 2.
Die Erzeugung des Sendesignals erfolgt durch einen Rampengenerator (1) und einen spannungsgesteuerten Oszillator (2) . Nach anschließender Verstärkung in einem Verstärker (3) wird das Sendesignal im Leistungsteiler (4) aufgeteilt und gleichzeitig auf die über der Frequenz geschwenkte Sendeantenne (6) , die als Sende-/Empfangsantenne ausgebildet werden kann, und den Basisband-Empfangsmischer (7) gegeben. Durch eine KopplerStruktur (5) oder alternativ einen Zirkulator (Richtungsgabel) wird das von einem Ziel reflektierte Signal auf den zweiten Eingang des Basisband-Empfangmischers (7) geführt. Das Zwischenfrequenzsignal am Ausgang des Basisband-Empfangmischers (7) wird durch den Bandpassfilter (8) gefiltert und anschließend in einem Zwischenfrequenzverstärker (9) verstärkt.The transmission signal is generated by a ramp generator (1) and a voltage-controlled oscillator (2). After subsequent amplification in an amplifier (3), the transmission signal is divided in the power divider (4) and at the same time given to the transmission antenna (6) which is swiveled over the frequency and can be designed as a transmission / reception antenna, and the baseband reception mixer (7) , The signal reflected by a target is routed to the second input of the baseband reception mixer (7) through a coupler structure (5) or alternatively a circulator (direction fork). The intermediate frequency signal at the output of the baseband reception mixer (7) is filtered by the bandpass filter (8) and then amplified in an intermediate frequency amplifier (9).
Die Messung der Amplitude des gefilterten Zwischenfrequenzsignals erfolgt durch kohärente oder einfache Hüllkurvendetektion in einem Detektor (10) . Zur optimalen Aussteuerung der Detektorelemente ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, die Zwi- schenfrequenzverstärkung für die verschiedenen Rampensteilheiten den Pegelverhältnissen der korrespondierenden Entfernungstore durch einen variablen Zwischenfrequenzverstärker anzupassen.The amplitude of the filtered intermediate frequency signal is measured by coherent or simple envelope detection in a detector (10). For optimal control of the detector elements, it is particularly advantageous according to the invention to adapt the intermediate frequency gain for the different ramp gradients to the level relationships of the corresponding distance gates by means of a variable intermediate frequency amplifier.
Das von Detektor (10) detektierte Signal kann über einen Analog- Digital-Wandler auf einen MikroController (12) oder ein Anzeigeelement (13) gegeben werden. Die Einstellung der Rampensteilheit des Rampengenerators und ggf. der Verstärkung des Zwischenfrequenzverstärkers (9) erfolgt vorteilhaft ebenfalls durch den Mikrocontroller (12) .The signal detected by the detector (10) can be transferred to a microcontroller (12) or an via an analog-digital converter Display element (13) are given. The setting of the ramp steepness of the ramp generator and possibly the amplification of the intermediate frequency amplifier (9) is also advantageously carried out by the microcontroller (12).
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 wird nunmehr eine zweite erfindungsgemäße Ausfuhrungsform gezeigt. In der Fig. 3 werden die in der Fig. 2 bereits vorkommenden und vorstehend erläuterten elektronischen Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und daher in Zusammenhang mit der Fig. 3 nicht erneut erklärt.With reference to FIG. 3, a second embodiment of the invention is now shown. In FIG. 3, the electronic components already appearing in FIG. 2 and explained above are designated with the same reference numerals and are therefore not explained again in connection with FIG. 3.
Grundsätzlich wird in der Ausfuhrungsform der Fig. 3 die Vorrichtung um zwei frequenzgeschwenkte Antennen (21) und (22) (anstatt der einen Antenne (6) der ersten Ausfuhrungsform) erweitert, die analog zur Fig. 2 jeweils als Sende-/Empfangsantennen ausgebildet werden können.3, the device is expanded by two frequency-swept antennas (21) and (22) (instead of the one antenna (6) of the first embodiment), which are each designed as transmission / reception antennas analogously to FIG. 2 can.
Wie bereits oben erwähnt, zielt die Ausfuhrungsform der Fig. 3 darauf, einen befriedigenden Kompromiss zwischen Entfernungsund Winkelauflösung der Vorrichtung zu finden.As already mentioned above, the embodiment of FIG. 3 aims to find a satisfactory compromise between distance and angular resolution of the device.
In der zweiten Ausfuhrungsform kann durch elektronische Schalter (23) und (24) und durch den Mikrocontroller (12) wahlweise zwischen: a) guter Entfernungsauflösung mit der Antenne (21) mit breitem Strahlungsdiagramm und einem schmalbandigem Bandpass- filter (25) und b) guter Winkelauflösung mit der Antenne (22) mit schmaler Strahlungskeule und einem breitbandigen Bandpassfilter (26) umgeschaltet werden. Alternativ zum Umschalten wäre auch ein paralleler Betrieb der beiden Antennen möglich, wenn mit der Antenne mit dem breiten Strahlungsdiagramm gesendet und empfangen und zusätzlich mit der Antenne mit dem schmalen Strahlungsdiagramm empfangen würde. Dies erfordert jedoch den Aufbau von zwei parallelen Empfangszweigen aus Mischer, Bandpassfilter, Zwischenfrequenzverstärker, Detektor und Analog-Digital-Wandler.In the second embodiment, electronic switches (23) and (24) and the microcontroller (12) can be used to choose between: a) good range resolution with the antenna (21) with a broad radiation pattern and a narrowband bandpass filter (25) and b) good angular resolution can be switched with the antenna (22) with a narrow radiation lobe and a broadband bandpass filter (26). As an alternative to switching, parallel operation of the two antennas would also be possible if the antenna with the broad radiation pattern were used to transmit and receive and the antenna with the narrow radiation pattern was also used for reception. However, this requires the construction of two parallel reception branches consisting of a mixer, bandpass filter, intermediate frequency amplifier, detector and analog-digital converter.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 wird nunmehr eine dritte erfindungsgemäße Ausfuhrungsform gezeigt. In der Fig. 4 werden die in der Fig. 2 bereits vorkommenden und vorstehend erläuterten elektronischen Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und daher in Zusammenhang mit der Fig. 4 nicht erneut erklärt.With reference to FIG. 4, a third embodiment of the invention is now shown. In FIG. 4, the electronic components already appearing in FIG. 2 and explained above are designated with the same reference numerals and are therefore not explained again in connection with FIG. 4.
Die dritte erfindungsgemäße Ausfuhrungsform der Fig. 4 unterscheidet sich von der der Fig. 2 durch die Bereitstellung einer Verzögerungsleitung.The third embodiment according to the invention of FIG. 4 differs from that of FIG. 2 by the provision of a delay line.
Bei sehr kleinen Zielentfernungen werden für eine gleichbleibende Zwischenfrequenz sehr kurze Frequenzrampen benötigt. Je kleiner die Rampendauer, desto kürzer wird das Ziel beleuchtet und desto kleiner ist die Dauer des durch das Ziel erzeugten Zwischenfrequenzsignals. Für sehr kurze Entfernungen kann die Dauer des Zwischenfrequenzsignals kleiner als die Einschwingzeit des Zwischenfrequenzfilters und damit nicht mehr detektierbar werden. Es besteht insbesondere eine von den Systemparametern abhängige Totzone vor der Antenne, die für die vorstehend beschriebenen Anwendungsgebiete in der Größenordnung von 10 bis 20 m sein dürfte. In der Ausfuhrungsform der Fig. 4 wird dieses Problem durch Einfügen einer Verzögerungsleitung (34) umgangen. Die elektrische Länge der Verzögerungsleitung (34) muss mindestens dem doppelten minimalen Zielabstand der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Verzögerungsleitung entsprechen. Aus Platz- und Kostengründen wird die Verzögerungsleitung (34) gemäß der Erfindung vorzugsweise bei einer Zwischenfrequenz realisiert, in welcher sowohl das Sendesignal als auch das Empfangssignal vor dem Basisband-Empfangsmischer (7) durch zwei zusätzliche Mischer (31) und (32) und einen festfrequenten Oszillator (33) umgesetzt werden.With very small target distances, very short frequency ramps are required for a constant intermediate frequency. The smaller the ramp duration, the shorter the target is illuminated and the smaller the duration of the intermediate frequency signal generated by the target. For very short distances, the duration of the intermediate frequency signal can be shorter than the settling time of the intermediate frequency filter and can therefore no longer be detected. In particular, there is a dead zone in front of the antenna which is dependent on the system parameters and which should be of the order of 10 to 20 m for the fields of application described above. In the embodiment of FIG. 4, this problem is avoided by inserting a delay line (34). The electrical length of the delay line (34) must be at least twice the minimum target distance of the device according to the invention without a delay line. For space and cost reasons, the delay line (34) according to the invention is preferably implemented at an intermediate frequency in which both the transmit signal and the receive signal upstream of the baseband receive mixer (7) by two additional mixers (31) and (32) and one fixed-frequency oscillator (33) are implemented.
Die Verzögerungsleitung kann besonders einfach vorteilhaft realisiert werden. Mögliche technische Realisierungen der Verzögerungsleitung wären aufgewickelte Koaxialkabel, optische Verzögerungsleitungen, SAW-Verzögerungsglieder oder digitale Laufzeitglieder .The delay line can be implemented in a particularly simple and advantageous manner. Possible technical implementations of the delay line would be coaxial cables, optical delay lines, SAW delay elements or digital delay elements.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung erfüllen die vorstehenden Aufgaben. Die Erfindung um- fasst eine neuartige vorteilhafte Kombination des Prinzips des FM-CW Radars mit über der Frequenz geschwenkter Antenne und direkter Entfernungsauswertung mittels einer festen Zwischenfrequenz und Modulationsrampen unterschiedlicher Steilheit.The method according to the invention and the device according to the invention fulfill the above objects. The invention encompasses a novel advantageous combination of the principle of the FM-CW radar with an antenna pivoted over the frequency and direct distance evaluation by means of a fixed intermediate frequency and modulation ramps of different steepness.
Dabei bietet die vorliegende Erfindung in Bezug zum Stand der Technik besondere Vorteile, zu denen in einer nichtabschließenden Aufzählung folgendes zu rechnen ist:The present invention offers particular advantages in relation to the prior art, which include the following in a non-exhaustive list:
Abbildung von Winkel und Entfernung ohne mechanische Antennenschwenkung, -umschaltung oder phasengesteuerte Gruppenantennen.Mapping of angle and distance without mechanical antenna swiveling, switching or phase-controlled Array antennas.
• Direkte Abbildung ohne spezielle Signalverarbeitung. Dabei werden Entfernungs- und WinkelInformationen direkt als Funktionen über die Zeit geliefert.• Direct mapping without special signal processing. Distance and angle information are directly delivered as functions over time.
• Geringer Aufwand an Hochfrequenz- und Elektronikbaugruppen.• Low expenditure on high-frequency and electronic assemblies.
• Geringe Datenraten, da nicht die Rohdaten des Zwischenfrequenzsignals, sondern direkt die Bilddaten an die Auswertung geliefert werden.• Low data rates, since it is not the raw data of the intermediate frequency signal, but the image data that is sent directly to the evaluation.
Darüber hinaus findet die erfindungsgemäße Lösung in der zweiten Ausführungsform der Fig. 3 einen brauchbaren Kompromiss zwischen Entfernungs- und Winkelauflösung, der insbesondere für die geschilderten KFZ-Anwendungsgebiete von Vorteil ist.In addition, the solution according to the invention in the second embodiment of FIG. 3 finds a useful compromise between distance and angular resolution, which is particularly advantageous for the motor vehicle application areas described.
Wenn Merkmale in den Ansprüchen mit Bezugszeichen versehen sind, so sind diese Bezugszeichen lediglich zum besseren Verständnis der Ansprüche vorhanden. Dementsprechend stellen solche Bezugs- zeichen keine Einschränkungen des Schutzumfangs solcher Elemente dar, die nur exemplarisch durch solche Bezugszeichen gekennzeichnet sind. If features in the claims are provided with reference symbols, these reference symbols are only present for a better understanding of the claims. Correspondingly, such reference symbols do not represent any restrictions on the scope of protection of elements which are identified only by way of example by such reference symbols.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Erstellung eines Radarbildes mit einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar, das folgende Schritte umfasst : die Erzeugung eines Sendesignals mit mindestens zwei Frequenzrampen mit jeweils unterschiedlichen Rampensteilheiten; die Einspeisung des Sendesignals in mindestens eine frequenzgeschwenkte Antenne (6, 21, 22) des Dauerstrichradars, und die Ausstrahlung des Sendesignals; der Empfang des von einem oder mehreren Zielen (Gi, G2) reflektierten Sendesignals in der Antenne (6, 21, 22); die Erfassung von mindestens einem Zwischenfrequenzsignal aus dem Empfangssignal der Antenne (6, 21, 22) ; und die direkte Auswertung der Position der Ziele (Gi, G2) zum Dauerstrichradar mittels einer auswählbaren Zwischenfrequenz aus dem Zwischenfrequenzsignal und der unterschiedlichen Rampensteilheiten.1. A method for generating a radar image with a frequency-modulated continuous wave radar, which comprises the following steps: generating a transmission signal with at least two frequency ramps, each with different ramp steepnesses; feeding the transmission signal into at least one frequency-swept antenna (6, 21, 22) of the continuous wave radar, and transmitting the transmission signal; the reception of the transmission signal reflected by one or more destinations (Gi, G 2 ) in the antenna (6, 21, 22); the detection of at least one intermediate frequency signal from the received signal of the antenna (6, 21, 22); and the direct evaluation of the position of the targets (Gi, G 2 ) to the continuous wave radar by means of a selectable intermediate frequency from the intermediate frequency signal and the different ramp steepnesses.
2. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt der Bandpassfilterung des Zwischenfrequenzsignals aus dem Empfangssignal der Antenne (6, 21, 22) umfasst, um die auswählbare Zwischenfrequenz zu erzeugen.2. The method of claim 1, further comprising the step of bandpass filtering the intermediate frequency signal from the received signal of the antenna (6, 21, 22) to generate the selectable intermediate frequency.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , das weiterhin den Schritt der Verstärkung des Zwischenfrequenzsignals umfasst, wobei das Zwischenfrequenzsignal für die verschiedenen Rampensteilheiten den Pegelverhältnissen von korrespondierenden Entfernungstoren durch eine variable Verstärkung angepasst wird. 3. The method of claim 1 or 2, further comprising the step of amplifying the intermediate frequency signal, wherein the intermediate frequency signal for the different ramp gradients is adapted to the level relationships of corresponding distance gates by a variable gain.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, worin die direkte Auswertung der Position der Ziele (Gx , G2) zum Dauerstrichradar aus der über der Rampendauer gemessenen Amplitude der auswählbaren Zwischenfrequenz erfolgt, um die Azimutposition der Ziele (Gi, G2) zum Dauerstrichradar über einen geschwenkten Winkelbereich der frequenzgeschwenkten Antenne (6, 21, 22) zu bestimmen.4. The method according to one or more of claims 1-3, wherein the direct evaluation of the position of the targets (G x , G 2 ) to the continuous wave radar is carried out from the amplitude of the selectable intermediate frequency measured over the ramp duration in order to determine the azimuth position of the targets (Gi, G 2 ) for continuous wave radar over a swiveled angular range of the frequency-swung antenna (6, 21, 22).
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, das weiterhin einen Schritt zur Bestimmung der Entfernung der Ziele (Gi, G2) zum Dauerstrichradar aus der Frequenz des Zwischenfrequenzsignals umfasst.5. The method according to one or more of claims 1-4, further comprising a step for determining the distance of the targets (Gi, G 2 ) to the continuous wave radar from the frequency of the intermediate frequency signal.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, worin das Radarbild zweidimensional ist, worin die direkte Auswertung der Position der Ziele (Gx, G2) zum Dauerstrichradar aus der über der Rampendauer gemessenen Amplitude der auswählbaren Zwischenfrequenz erfolgt, um die Azimutposition der Ziele (Gx, G2) zum Dauerstrichradar über den geschwenkten Winkelbereich der frequenzgeschwenkten Antenne (6, 21, 22) zu bestimmen, und worin das Verfahren weiterhin einen Schritt zur Bestimmung der Entfernung der Ziele (Gi, G2) zum Dauerstrichradar aus der Frequenz des Zwischenfrequenzsignals umfasst .6. The method according to one or more of claims 1-3, wherein the radar image is two-dimensional, wherein the direct evaluation of the position of the targets (G x , G 2 ) to the continuous wave radar is carried out from the amplitude of the selectable intermediate frequency measured over the ramp duration by the Determining the azimuth position of the targets (G x , G 2 ) to the continuous wave radar over the swept angular range of the frequency-swept antenna (6, 21, 22), and wherein the method further includes a step of determining the distance of the targets (Gi, G 2 ) to the continuous wave radar from the frequency of the intermediate frequency signal.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, worin die Einspeisung des Sendesignals in zwei frequenzgeschwenkten Antennen (21, 22) des Dauerstrichradars erfolgt, wobei die erste Antenne (21) ein breites Strahlungsdiagramm zur guten Entfernungsauflösung hat und die zweite Antenne (22) eine schmale Strahlungskeule zur guten Winkelauflösung hat.7. The method according to one or more of claims 1-6, wherein the transmission signal is fed into two frequency-swept antennas (21, 22) of the continuous wave radar, the first antenna (21) having a broad radiation pattern for good range resolution and the second antenna ( 22) a has a narrow beam for good angular resolution.
8. Verfahren nach Anspruch 7, worin die zwei frequenz- geschwenkten Antennen (21, 22) in Zeitmultiplex betrieben werden.8. The method according to claim 7, wherein the two frequency-swept antennas (21, 22) are operated in time division multiplexing.
9. Verfahren nach Anspruch 7, worin die zwei frequenzgeschwenkten Antennen (21, 22) parallel betrieben werden.9. The method according to claim 7, wherein the two frequency-swept antennas (21, 22) are operated in parallel.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, das weiterhin den Schritt der Verzögerung des Zwischenfrequenzsignals umfasst .10. The method according to one or more of claims 1-9, further comprising the step of delaying the intermediate frequency signal.
11. Verfahren nach Anspruch 10, worin die elektrische Länge der Verzögerung mindestens dem doppelten minimalen Zielabstand des Dauerstrichradars ohne Verzögerung entspricht.11. The method of claim 10, wherein the electrical length of the delay corresponds to at least twice the minimum target distance of the continuous wave radar without delay.
12. Vorrichtung zur Erstellung eines Radarbildes mit einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar, die folgendes umfasst: ein Rampengeneratormittel (1) zur Erzeugung eines Sende- signals mit mindestens zwei Frequenzrampen mit jeweils unterschiedlichen Rampensteilheiten; mindestens ein frequenzgeschwenktes Antennenmittel (6, 21, 22) , das mit dem Rampengeneratormittel (1) operativ verbunden ist und das zur Ausstrahlung des Sendesignals ausgebildet ist, wobei das Antennenmittel (6, 21, 22) weiterhin ausgebildet ist, um das reflektierte Sendesignal von einem oder mehreren Zielen (Gi, G2) zu empfangen; und12. Device for generating a radar image with a frequency-modulated continuous wave radar, comprising: a ramp generator means (1) for generating a transmission signal with at least two frequency ramps, each with different ramp gradients; at least one frequency-swept antenna means (6, 21, 22) which is operatively connected to the ramp generator means (1) and which is designed to radiate the transmission signal, the antenna means (6, 21, 22) being further configured to receive the reflected transmission signal from receive one or more destinations (Gi, G 2 ); and
Mittel (8, 9, 10, 11, 12, 13) zur Erfassung von mindestens einem Zwischenfrequenzsignal aus dem Empfangssignal des Antennenmittels (6, 21, 22), wobei die Mittel (8, 9, 10, 11, 12, 13) zur Erfassung ausgebildet sind, um die Position der Ziele (Gx, G2) zum Dauerstrichradar mittels einer auswählbaren Zwischenfrequenz aus dem Zwischenfrequenzsignal und der unterschiedlichen Rampensteilheiten zu erfassen.Means (8, 9, 10, 11, 12, 13) for the detection of at least an intermediate frequency signal from the received signal of the antenna means (6, 21, 22), the means (8, 9, 10, 11, 12, 13) being designed to detect the position of the targets (G x , G 2 ) to the continuous wave radar by means of a selectable intermediate frequency from the intermediate frequency signal and the different ramp steepnesses.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, worin die Mittel (8, 9, 10, 11, 12, 13) zur Erfassung einen Bandpassfilter (8) zur Bandpassfilterung des Zwischenfrequenzsignals aus dem Empfangssignal des Antennenmittels (6, 21, 22) umfassen, der ausgebildet ist, die auswählbare Zwischenfrequenz zu erzeugen.13. The apparatus of claim 12, wherein the means (8, 9, 10, 11, 12, 13) for detecting comprise a bandpass filter (8) for bandpass filtering the intermediate frequency signal from the received signal of the antenna means (6, 21, 22), which formed is to generate the selectable intermediate frequency.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, worin die Mittel (8, 9, 10, 11, 12, 13) zur Erfassung einen Verstärker (9) umfassen, der ausgebildet ist, das Zwischenfrequenzsignal derart zu verstärken, dass das Zwischenfrequenzsignal für die verschiedenen Rampensteilheiten den Pegelverhältnissen von korrespondierenden Entfernungstoren durch eine variable Verstärkung ange- passt wird.14. The apparatus of claim 12 or 13, wherein the means (8, 9, 10, 11, 12, 13) for detection comprise an amplifier (9) which is designed to amplify the intermediate frequency signal such that the intermediate frequency signal for the different Ramp steepness is adjusted to the level relationships of corresponding distance gates by means of variable amplification.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12- 14, worin die Mittel (8, 9, 10, 11, 12, 13) zur Erfassung ausgebildet sind, die Position der Ziele (Gx, G2) zum Dauerstrichradar aus der über der Rampendauer gemessenen Amplitude der auswählbaren Zwischenfrequenz zu erfassen, um die Azimutposition der Ziele (Gi, G2) zum Dauerstrichradar über einen geschwenkten Winkelbereich des frequenzgeschwenkten Antennenmittels (6, 21, 22) zu bestimmen.15. The device according to one or more of claims 12-14, wherein the means (8, 9, 10, 11, 12, 13) are designed for detection, the position of the targets (G x , G 2 ) to the continuous wave radar from the above of the ramp duration to measure the amplitude of the selectable intermediate frequency in order to determine the azimuth position of the targets (Gi, G 2 ) relative to the continuous wave radar over a pivoted angular range of the frequency-pivoted antenna means (6, 21, 22).
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12- 15, die weiterhin Mittel zur Bestimmung der Entfernung der Ziele (Gi, G2) zum Dauerstrichradar aus der Frequenz des Zwischenfrequenzsignals umfasst .16. The device according to one or more of claims 12- 15, which further comprises means for determining the distance of the targets (Gi, G 2 ) to the continuous wave radar from the frequency of the intermediate frequency signal.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12- 14, worin das Radarbild zweidimensional ist, worin die Mittel (8, 9, 10, 11, 12, 13) zur Erfassung ausgebildet sind, die Position der Ziele (Gi, G2) zum Dauerstrichradar aus der über der Rampendauer gemessenen Amplitude der auswählbaren Zwischenfrequenz zu erfassen, um die Azimutposition der Ziele (Gif G2) zum Dauerstrichradar über einen geschwenkten Winkelbereich des frequenzgeschwenkten Antennenmittels (6, 21, 22) zu bestimmen, und worin die Vorrichtung weiterhin Mittel zur Bestimmung der Entfernung der Ziele (Gi, G2) zum Dauerstrichradar aus der Frequenz des Zwischenf equenzsignals umfasst.17. The device according to one or more of claims 12-14, wherein the radar image is two-dimensional, wherein the means (8, 9, 10, 11, 12, 13) are designed to detect the position of the targets (Gi, G 2 ) to the continuous wave radar from the amplitude of the selectable intermediate frequency measured over the ramp duration, in order to determine the azimuth position of the targets (Gi f G 2 ) to the continuous wave radar over a pivoted angular range of the frequency-pivoted antenna means (6, 21, 22), and in which the device further Means for determining the distance of the targets (Gi, G 2 ) to the continuous wave radar from the frequency of the intermediate frequency signal comprises.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12- 17, worin das Antennenmittel (6, 21, 22) zwei frequenzgeschwenkte Antennen (21, 22) umfasst, wobei die erste Antenne (21) ein breites Strahlungsdiagramm zur guten Entfernungsauflösung hat und die zweite Antenne (22) eine schmale Strahlungskeule zur guten Winkelauflösung hat.18. The device according to one or more of claims 12-17, wherein the antenna means (6, 21, 22) comprises two frequency-swept antennas (21, 22), the first antenna (21) having a broad radiation pattern for good range resolution and the second Antenna (22) has a narrow radiation lobe for good angular resolution.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, worin ein schmalbandiger Bandpassfilter (25) der ersten Antenne (21) und ein breitbandi- ger Bandpassfilter (26) der zweiten Antenne (22) nachgeschaltet ist .19. The apparatus of claim 18, wherein a narrowband bandpass filter (25) of the first antenna (21) and a broadband bandpass filter (26) is connected downstream of the second antenna (22).
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, die weiterhin steuerbare elektronische Schalter (23, 24) umfasst, um einen sequenziellen Betrieb der ersten (21) und zweiten (22) Antenne zu gestatten.20. The apparatus of claim 18 or 19, which further controllable electronic switches (23, 24) to allow sequential operation of the first (21) and second (22) antennas.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12- 20, die weiterhin eine Verzögerungsleitung (34) zur Verzögerung des Zwischenfrequenzsignals umfasst .21. The apparatus of one or more of claims 12-20, further comprising a delay line (34) for delaying the intermediate frequency signal.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, worin die elektrische Länge der Verzögerungsleitung (34) mindestens dem doppelten minimalen Zielabstand der Vorrichtung ohne Verzögerungsleitung22. The apparatus of claim 21, wherein the electrical length of the delay line (34) is at least twice the minimum target distance of the device without a delay line
(34) entspricht.(34) corresponds.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, worin die Verzögerungsleitung (34) bei einer Zwischenfrequenz realisiert wird, in welcher sowohl das Sendesignal als auch das Empfangssignal des Antennenmittels (6, 21, 22) durch zwei zusätzliche Mischer (31) und (32) und einen festfrequenten Oszillator (33) vor einem nachgeschalteten Basisband-Empfangsmischer (7) umgesetzt werden.23. The apparatus of claim 21 or 22, wherein the delay line (34) is implemented at an intermediate frequency in which both the transmit signal and the receive signal of the antenna means (6, 21, 22) by two additional mixers (31) and (32) and a fixed-frequency oscillator (33) is implemented in front of a downstream baseband reception mixer (7).
24. Vorrichtung zur Erstellung eines Radarbildes mit einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar, die folgendes umfasst : ein Rampengeneratormittel (1) zur Erzeugung eines Sendesignals mit mindestens zwei Frequenzrampen mit jeweils unterschiedlichen Rampensteilheiten; mindestens ein frequenzgeschwenktes Antennenmittel (6, 21, 22) , das mit dem Rampengeneratormittel (1) operativ verbunden ist und das zur Ausstrahlung des Sendesignals ausgebildet ist, wobei das Antennenmittel (6, 21, 22) weiterhin ausgebildet ist, um das reflektierte Sendesignal von einem oder mehreren Zielen (Gi, G2) zu empfangen; und24. Device for generating a radar image with a frequency-modulated continuous wave radar, comprising: a ramp generator means (1) for generating a transmission signal with at least two frequency ramps, each with different ramp slopes; at least one frequency-swung antenna means (6, 21, 22) which is operatively connected to the ramp generator means (1) and which is designed to emit the transmission signal, the antenna means (6, 21, 22) also being designed, to receive the reflected transmission signal from one or more destinations (Gi, G 2 ); and
Mittel (8, 9, 10, 11, 12, 13) zur Erfassung von mindestens einem Zwischenfrequenzsignal aus dem Empfangssignal des Antennenmittels (6, 21, 22), worin das Antennenmittel (6, 21, 22) zwei frequenzgeschwenkte Antennen (21, 22) umfasst, wobei die erste Antenne (21) ein breites Strahlungsdiagramm zur guten Entfernungsauflösung hat und die zweite Antenne (22) eine schmale Strahlungskeule zur guten Winkelauflösung hat .Means (8, 9, 10, 11, 12, 13) for detecting at least one intermediate frequency signal from the received signal of the antenna means (6, 21, 22), wherein the antenna means (6, 21, 22) has two frequency-swept antennas (21, 22 ), the first antenna (21) having a broad radiation pattern for good distance resolution and the second antenna (22) having a narrow radiation lobe for good angular resolution.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, worin ein schmalbandiger Bandpassfilter (25) der ersten Antenne (21) und ein breitbandi- ger Bandpassfilter (26) der zweiten Antenne (22) nachgeschaltet ist .25. The apparatus of claim 24, wherein a narrowband bandpass filter (25) of the first antenna (21) and a broadband bandpass filter (26) is connected downstream of the second antenna (22).
26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, die weiterhin steuerbare elektronische Schalter (23, 24) umfasst, um einen sequenziellen Betrieb der ersten (21) und zweiten (22) Antenne zu gestatten.26. The apparatus of claim 24 or 25, further comprising controllable electronic switches (23, 24) to allow sequential operation of the first (21) and second (22) antennas.
27. Vorrichtung zur Erstellung eines Radarbildes mit einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar, die folgendes umfasst: ein Rampengeneratormittel (1) zur Erzeugung eines Sende- Signals mit mindestens zwei Frequenzrampen mit jeweils unterschiedlichen Rampensteilheiten; mindestens ein frequenzgeschwenktes Antennenmittel (6, 21, 22) , das mit dem Rampengeneratormittel (1) operativ verbunden ist und das zur Ausstrahlung des Sendesignals ausgebildet ist, wobei das Antennenmittel (6, 21, 22) weiterhin ausgebildet ist, um das reflektierte Sendesignal von einem oder mehreren Zielen (Gi, G2) zu empfangen;27. Device for generating a radar image with a frequency-modulated continuous wave radar, comprising: a ramp generator means (1) for generating a transmit signal with at least two frequency ramps, each with different ramp slopes; at least one frequency-swung antenna means (6, 21, 22) which is operatively connected to the ramp generator means (1) and which is designed to emit the transmission signal, the antenna means (6, 21, 22) also being designed, to receive the reflected transmission signal from one or more destinations (Gi, G 2 );
Mittel (8, 9, 10, 11, 12, 13) zur Erfassung von mindestens einem Zwischenfrequenzsignal aus dem Empfangssignal des Antennenmittels (6, 21, 22) ; und eine Verzögerungsleitung (34) zur Verzögerung des Zwischenfrequenzsignals .Means (8, 9, 10, 11, 12, 13) for detecting at least one intermediate frequency signal from the received signal of the antenna means (6, 21, 22); and a delay line (34) for delaying the intermediate frequency signal.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, worin die elektrische Länge der Verzögerungsleitung (34) mindestens dem doppelten minimalen Zielabstand der Vorrichtung ohne Verzögerungsleitung28. The apparatus of claim 27, wherein the electrical length of the delay line (34) is at least twice the minimum target distance of the device without a delay line
(34) entspricht.(34) corresponds.
29. Die Erfindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1- 28, worin weiterhin Mittel bereitgestellt werden, um die Rampensteilheit veränderlich einzustellen. 29. The invention according to one or more of claims 1-28, wherein further means are provided for variably adjusting the ramp slope.
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