Verfahren zur Erweiterung des Detektionsbereichs eines Radarsystems sowie AnordnungMethod for expanding the detection range of a radar system and arrangement
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erweiterung des Detektionsbereichs eines Radarsystems insbesondere für ein Einsatz bei Kraftfahrzeugen. Bei Radarsystemen für den Pulsbetrieb sind Pulsaufbereitungsstufen im Einsatz, die neben den Sendepulsen auch sogenannte Empfangspulse erzeugen, die gegenüber den Sendepulsen so verzögert werden wie es der Laufzeit der Sendepulsen zu Objekten in einem Detektionsbereich und zum Radarsensor zurück entspricht. Die an den Objekten tatsächlich reflektierten Radarpulse (wahre Empfangspulse im Gegensatz zu den zuvor definierten sogenanntenThe invention is based on a method for expanding the detection range of a radar system, in particular for use in motor vehicles. In radar systems for pulse operation pulse conditioning stages are in use, which generate so-called receive pulses in addition to the transmit pulses, which are delayed compared to the transmit pulses as it corresponds to the duration of the transmit pulses to objects in a detection area and back to the radar sensor. The radar pulses actually reflected on the objects (true receive pulses, in contrast to the so-called
Empfangspulsen) werden mit den sogenannten Empfangspulsen einem Mischer zugeführt. Bei Koinzidenz, d.h. wahrer Empfangspuls, trifft in etwa zeitgleich, d.h. innerhalb eines Zeitfensters, mit dem sogenannten Empfangspuls ein, so wird mindestens ein Objekt innerhalb des Zeitfensters, welches einem vorgegebenen Detektionsbereich entspricht, im herabgemischten Basisband detektiert. Diese Vorgehensweise hat denReception pulses) are fed to a mixer with the so-called receiving pulses. In coincidence, i. true received pulse, coincides at about the same time, i. within a time window, with the so-called received pulse, at least one object within the time window, which corresponds to a predetermined detection range, is detected in the down-converted baseband. This procedure has the
Vorteil, dass Objekte, d.h. Radarziele sehr sicher detektiert werden und Falschsignale, z.B. Mehrfachreflexionen, wirkungsvoll unterdrückt werden, da sie nicht in das vorgegebene Zeitfenster fallen.Advantage that objects, i. Radar targets are detected very reliably and false signals, e.g. Multiple reflections are effectively suppressed because they do not fall within the given time window.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Mit den Maßnahmen des Anspruchs 1, d.h. es werden Sendepulse und Empfangspulse erzeugt, wobei die Empfangspulse gegenüber den Sendepulsen so verzögert werden, wie es der Laufzeit der Sendepulse zu Objekten in einem Detektionsbereich und zurück entspricht, bei Erreichen eines maximal vorgegebenen Verzögerungswertes für den
Detektionsbereich werden den Empfangspulsen jeweils feste Verzögerungswerte hinzuaddiert, kann der Detektionsbereich eines vorgegebenen Radarsensors mit einfachen Mitteln erweitert werden, ohne dass eine Pulsaufbereitungsstufe neu konzipiert oder aufwendig umgebaut werden muss.With the measures of claim 1, ie transmit pulses and receive pulses are generated, the receive pulses are delayed relative to the transmit pulses as it corresponds to the duration of the transmit pulses to objects in a detection range and back, upon reaching a maximum predetermined delay value for the Detection range are added to the receiving pulses each fixed delay values, the detection range of a given radar sensor can be extended with simple means without a pulse conditioning stage has to be redesigned or costly rebuilt.
So kann beispielsweise eine Pulsaufbereitungsstufe in Form eines ASIC, die für den Nahbereich, Detektionsbereich bis 20 m, entwickelt wurde, für einen mittleren Empfangsbereich verwendet werden. Es ist dann lediglich eine Verzögerungseinrichtung notwendig, die gesteuert von der sowieso vorhandenen Steuereinrichtung für das ASIC in den Signalweg der sogenannten Empfangspulse geschaltet wird.Thus, for example, a pulse conditioning stage in the form of an ASIC, which was developed for the near range, detection range up to 20 m, be used for a medium reception range. It is then only necessary a delay device, which is controlled by the already existing control device for the ASIC in the signal path of the so-called receiving pulses is switched.
Mit den Maßnahmen des Anspruchs 2 werden Laufzeittoleranzen der zusätzlich in den Signalweg der sogenannten Empfangspulse geschalteten Verzögerungseinrichtung ausgeglichen. Dadurch ist die Messgenauigkeit in einem erweiterten Detektionsbereich nicht schlechter als in dem Detektionsbereich für den die Pulsaufbereitungsstufe ursprünglich konzipiert wurde. Anspruch 3 zeigt eine aufwandsarme Anordnung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.With the measures of claim 2 running time tolerances of the additionally connected in the signal path of the so-called receiving pulses delay device are compensated. As a result, the measurement accuracy in an extended detection range is not worse than in the detection range for which the pulse conditioning stage was originally designed. Claim 3 shows a low-effort arrangement for performing the method according to the invention.
Die Anordnung nach Anspruch 4 ermöglicht eine modulare Erweiterung des Detektionsbereichs und Anspruch 5 hat eine einfache Regelschaltung zum Gegenstand, die zu einer akzeptablen Messgenauigkeit detektierter Objekte auch in einem erweiterten Detektionsbereich führt.The arrangement according to claim 4 allows a modular extension of the detection range and claim 5 has a simple control circuit to the object, which leads to an acceptable measurement accuracy of detected objects in an extended detection area.
Zeichnungendrawings
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.Reference to the drawings embodiments of the invention will be explained in more detail.
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Erweiterung des Detektionsbereiches,FIG. 1 shows a block diagram for expanding the detection range;
Figur 2 zeigt eine Verzögerungseinrichtung mit Regelschaltung zur Erweiterung des Detektionsbereiches undFigure 2 shows a delay device with control circuit for extending the detection range and
Figur 3 Eingangs- und Ausgangssignale der Verzögerungseinrichtung.
Beschreibung von AusführungsbeispielenFIG. 3 shows input and output signals of the delay device. Description of exemplary embodiments
Figur 1 zeigt ein Radarsystem mit einer Pulsaufbereitungsstufe VE für Sende- (TX) und sogenannte Empfangspulse (RX). Diese Pulsaufbereitungsstufe VE ist als ASIC realisiert und wird von einem Mikroprozessor MP gesteuert, d.h. das von der Taktquelle desFIG. 1 shows a radar system with a pulse conditioning stage VE for transmission (TX) and so-called reception pulses (RX). This pulse conditioning stage VE is implemented as an ASIC and is controlled by a microprocessor MP, i. that from the clock source of the
Mikroprozessors MP gelieferte Clocksignal CLK gelangt in den ASIC. Dort wird entsprechend dem durch den Mikroprozessor MP vorgegebenen Wert eine Verzögerung zwischen den Sendepulsen TX und den sogenannten Empfangspulsen RX erzeugt. Für einen Detektionsbereich von 20 m wird eine Wiederholfrequenz von z.B. 2,5 MHz gewählt. Die Zeitverzögerung durch den ASIC lässt sich durch eine Steuerschaltung inMicroprocessor MP supplied clock signal CLK enters the ASIC. There, a delay between the transmit pulses TX and the so-called receive pulses RX is generated in accordance with the value predetermined by the microprocessor MP. For a detection range of 20 m, a repetition rate of e.g. 2.5 MHz selected. The time delay through the ASIC can be controlled by a control circuit in
Form des Mikroprozessors MP in diskreten kleinen Zeitschritten verstellen und wird auf eine gewünschte Entfernungszelle (Detektionsbereich) eingestellt. Für die Entfernungszelle wird die Verzögerungszeit zwischen Sende- und sogenannten Empfangspulsen so gewählt wie es der Laufzeit der Sendepulse zu Objekten in dieser Empfangszelle und zum Radarsensor zurück entspricht. Die Sende- und Empfangspulse werden an das Radar-Frontend weitergeleitet, wo sie die entsprechenden Sende- und Empfangsschalter TS und RS steuern, die das Signal eines Mikrowellenoszillators MO einerseits für die Dauer der Sendepulse TX mit der Sendeantenne AS und andererseits für die Dauer der sogenannten Empfangspulse RX über die Empfangsantenne AE mit einem empfangsseitigen Mischer RM verbinden. Diesem Mischer RM werden außerdem die wahren, d.h. die tatsächlich an Objekten innerhalb einer Empfangszelle reflektierten Empfangspulse, zugeführt. Bei Koinzidenz, d.h. zeitgleichem Eintreffen der wahren Empfangspulse mit den sogenannten Empfangspulsen, erscheint am Mischerausgang ein herabgemischtes Basisbandsignal zur weiteren Auswertung in einer Auswerteeinheit AW.Adjust the shape of the microprocessor MP in discrete small time steps and is set to a desired distance cell (detection range). For the distance cell, the delay time between transmit and so-called receive pulses is selected as corresponds to the transit time of the transmit pulses to objects in this receive cell and back to the radar sensor. The transmit and receive pulses are forwarded to the radar front end, where they control the corresponding transmit and receive switches TS and RS, the one hand, the signal of a microwave oscillator MO for the duration of the transmission pulses TX with the transmitting antenna AS and on the other hand for the duration of the so-called Receiving pulses RX connect via the receiving antenna AE with a receiver-side mixer RM. This mixer RM will also receive the true, i. the received pulses actually reflected on objects within a receiving cell. In coincidence, i. simultaneous arrival of the true receive pulses with the so-called receive pulses, appears at the mixer output a down-mixed baseband signal for further evaluation in an evaluation AW.
Beim maximal durch das ASIC darstellbaren Verzögerungswert für einen vorgegebenen Detektionsbereich wird vom Mikroprozessor MP aus ein Umschalter Sl aktiviert und gleichzeitig im ASIC wieder der Anfangswert (Verzögerung 0) eingestellt.In the case of the maximum delay value that can be represented by the ASIC for a given detection range, a switch S1 is activated by the microprocessor MP and the initial value (delay 0) is simultaneously set in the ASIC.
Das sogenannte Empfangssignal RX muss nach aktiviertem Umschalter Sl jetzt zuerst eine Verzögerungseinrichtung FE mit fest eingestelltem Verzögerungswert durchlaufen, bevor es das Radar-Frontend, bzw. den Empfangsschalter RS, erreicht. Dadurch wird dem nun im ASIC eingestellten Verzögerungswert der sogenannten Empfangspulse RX immer ein fester Verzögerungswert hinzuaddiert. Ist die in der Verzögerungseinrichtung FE eingestellte Verzögerungszeit gleich der maximalen durch das ASIC darstellbaren
- A -The so-called received signal RX must now pass through a delay device FE with fixed delay value after activated switch S1 before it reaches the radar front end, or the receiving switch RS. As a result, the delay value of the so-called receive pulses RX now set in the ASIC is always added to a fixed delay value. If the delay time set in the delay device FE is equal to the maximum value that can be represented by the ASIC - A -
Verzögerungszeit, lässt sich somit eine Verdopplung desDelay time, thus can be a doubling of the
Detektionsbereiches/Messbereichsweite erreichen. Dabei ist es vorteilhaft, dass die fest eingestellte Verzögerungszeit der Verzögerungseinrichtung FE einen konstanten Wert aufweist, da sich eventuelle Schwankungen sofort ein einer Ungenauigkeit der Messung niederschlagen.Reach detection range / measuring range. It is advantageous that the fixed delay time of the delay means FE has a constant value, since any fluctuations immediately reflected in the inaccuracy of the measurement.
Um diese Konstanz zu gewährleisten, kann die Schaltung nach Figur 2 verwendet werden. Hierbei handelt es sich um eine Regelung, die ständig den Sollwert Spannung UgoLL' entsprechend der einzustellenden Verzögerungszeit, mit dem aktuellen Verzögerungswert vergleicht. In einem U/Δt-Block wird die Verzögerung erzeugt, wobei sich diese über eine Spannung kontinuierlich verändern lässt. Die Regelschleife bestehend aus einem Δt/U- Wandler, der die Abweichung zwischen Eingangs- und Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung erfasst, und einer Vergleichseinrichtung in Form eines Operationsverstärkers OPV, wirkt nun Schwankungen des eingestellten Verzögerungswertes entgegen. Dadurch lässt sich die erforderliche Konstanz der festenTo ensure this constancy, the circuit of Figure 2 can be used. This is a control that constantly compares the setpoint voltage UgoLL 'according to the delay time to be set with the current delay value. In a U / Δt block, the delay is generated, which can be continuously changed by a voltage. The control loop consisting of a Δt / U converter, which detects the deviation between the input and output signal of the delay device, and a comparison device in the form of an operational amplifier OPV, now counteracts fluctuations of the set delay value. This allows the required constancy of the fixed
Verzögerung über den automotiven Temperaturbereich absichern. Durch Hintereinanderschaltung mehrerer solcher festen Verzögerungseinrichtungen kann der Messbereich prinzipiell beliebig modular erweitert werden.Secure the delay over the automotive temperature range. By connecting several such fixed delay devices in series, the measuring range can in principle be extended in any desired modular manner.
Figur 3 zeigt Eingangs (IN)- und Ausgangssignal (OUT) der VerzögerungseinrichtungFigure 3 shows input (IN) and output (OUT) of the delay device
FE. Wie aus Figur 3 ersichtlich wird ein Eingangspuls um Δt verzögert.
FE. As can be seen from FIG. 3, an input pulse is delayed by Δt.