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CN1349612A - 探测汽车周围物体的装置 - Google Patents

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Abstract

一种可无误差地探测距离汽车较近的物体并同时可以可靠地探测较远物体的装置,它具有一个装置(MM),通过该装置(MM)可以对接收信号(EI)进行选择,该接收信号(EI)相对发射脉冲(SI)的时间差总是这样大,以致于该接收脉冲(EI)只由一个与时间差相关的所选距离区外的物体的反射而产生;还设有另一个装置(DG),可以利用该装置并随着距离区逐渐增大或缩小来提高或降低发射脉冲的功率。

Description

探测汽车周围物体的装置
技术现状
本发明涉及借助脉冲雷达探测汽车周围物体的装置，它具有一个发射脉冲的发射机和一个计算物体反射接收脉冲的脉冲接收机。这种基于已知的脉冲雷达工作原理的装置例如已由DE-OS2835867公开了。
利用脉冲雷达装置，可以很准确地确定物体的距离，因此，基于脉冲雷达的汽车装置如适用作泊车辅助机构或撞车前兆探测器或适用于探测在所谓的死角区内的物体。在这些应用场合中，从这些方面监测汽车附近环境，即撞车障碍物是否位于该区域内以及该障碍物与汽车间隔是多少。监测汽车障碍物的雷达探测器被称为“近距区雷达”(小范围雷达)。尤其是在近距区雷达中出现了这样的问题，即距离很近的物体所反射的信号导致了接收机过载。此外，无法完全避免发射侧和接收侧的内部串音和由此出现的接收机干扰电压。这种串音导致了几乎不可能探测距离很近的物体。因此，由很近物体反射的波的渡越时间大致等于串扰信号的渡越时间，从而反射接收信号与串扰信号叠加。由此，扰乱了近距离物体反射的信号的测量。
因此，本发明的任务是提供一种开头部分所述的装置，它能探测短距离的物体，使汽车避免事故，当然，它也能探测远处的物体。发明优点
利用权利要求1的特征，如此完成了上述任务，即，提供一种装置，可以通过它来选择这个接收脉冲，其相对发射脉冲的时间差总是这样大，以致于该接收信号由一个与时间差相关的、所选距离区之外的物体的反射而产生。还提供另一种装置，可以利用该装置并随着距离区逐渐增大或缩小来提高或降低发射脉冲的功率。因为用于探测距汽车很近物体的发射脉冲功率保持得低，从而反射信号不会导致接收机过载，此外，发射机与接收机之间的串扰如此强烈地被减弱，以致于可以无误差地测量到附近物体所反射的接收脉冲。如果为了进行远距离物体探测而提高发射脉冲功率，则小物体所反射的接收信号仍然具有如此高的功率，即该功率可以实现接收机内的探测。
由从属权利要求可以得到本发明的有利改进方式。最好借助一个混频器来实现接收脉冲选择，一方面，由一个接收天线接收的接收脉冲加在所述混频器上，另一方面，基准信号脉冲加在该混频器上，所述基准信号脉冲相对发射脉冲具有对应于所选距离区的延时。
为了形成发射脉冲和接收脉冲，设置了脉冲形成器，它们以脉冲形式调制一个由一个振荡器提供的高频载波信号。一种很简单的脉冲式调制高频载波信号最好是分别借助一个设置用于发射脉冲和基准信号脉冲的电控开关来进行，所述的由各自的脉冲形成器控制的开关把高频载波信号接通到一根发射天线或一个混频器上。
借助一个功率分配器将唯一的振荡器信号转变成用于发射脉冲的高频载波信号和用于基准信号脉冲的高频载波信号。
控制发射脉冲功率的装置控制着脉冲振幅和/或脉冲宽度。例如，可以通过改变发射支路中的开关的断开时间来进行脉冲宽度的控制。发射脉冲的脉冲振幅控制是借助一个可变阻尼器件进行的或通过改变振荡器工作点来进行。
接收机对多个来自一个所选距离区的接收信号进行积分，由此可以获得更好的接收脉冲信噪比。
实施例说明
以下，根据附图所示的实施例来详细说明本发明。
唯一的附图示出了脉冲雷达装置的原理电路图以及如何在汽车中使用它来探测近距离物体。脉冲雷达装置具有一个带脉冲形成器PFS的发射支路、一个可由其控制的开关SS和一个发射天线SA。在接收支路中有一个控制着一个开关SE的脉冲形成器PFE、一个混频器MM和一个接收天线EA。给在发射支路和接收支路中的这两个开关SS、SE传送高频载波信号HF。高频载波信号HF是振荡器OS的输出信号，它通过功率分配器LT(如3dB耦合器)以适当的功率分配给信号支路和接收支路中的两个开关SS、SE。
由此一来，在发射支路开关SS上的高频载波信号HF进行脉冲式振幅调制，从而由脉冲形成器PFS发出的脉冲按照脉冲节拍来接通和断开开关SS。由此一来，在开关SS输出端上形成了高频载波信号HF的脉冲序列，这些脉冲序列通过发射天线SE作为发射脉冲而发射出去。
接收天线EA接收汽车周围物体所反射的接收信号脉冲，并且将其送往混频器MM的第一输入端。在混频器MM的第二输入端上，也存在一个高频载波信号HF的脉冲序列。该脉冲序列是由此产生的，即高频载波信号HF所在的接收支路开关SE受脉冲形成器PFE的脉冲序列的控制。当来自接收天线EA的接收脉冲和从开关SE送来的基准脉冲RI之间存在时间同步时，在混频器MM的输出端上出现接收脉冲EI。这样一来，通过选择基准脉冲RI的时间位置而使得来自接收天线EA的接收脉冲EI接通到混频器MM的输出端。通过预设发出的发射脉冲SI与基准脉冲RI之间的时间差，可以选择其渡越时间等于发射脉冲SI与基准脉冲RI之间的时间差的接收脉冲EI。这意味着，可以选择某个距离区，可以在这个距离区中测量物体所反射的接收脉冲EI。因此，也可以根据距离来探测物体。
计算电路AS接收混频器MM输出端上的接收脉冲EI，并且通过如虚线所示的控制线路将所述的接收脉冲EI提供给其它部分，计算电路AS如此地控制着发射支路和接收支路中的脉冲形成器PFS、PFE，以致于发射脉冲SI与基准脉冲RI之间的时间差从小值升高到较大值。如上所述，发射脉冲SI与基准脉冲RI之间的时间差用于对某个距离区探测由该区域内的物体所反射的接收脉冲EI。随着发射脉冲SI与基准脉冲RI之间的时间差的增大，从很接近距离区到较大距离区对汽车周围的物体进行扫描。
在近距离区内，发射脉冲SI的信号功率过高会导致由此所产生的接收脉冲在接收机内使其中的放大器过载。由发射支路到接收支路的内部串扰导致了另一个问题。这样的串扰导致了不可能快速地探测近距离(如小于20厘米的距离)的物体，这是因为近距离物体反射的渡越时间大致等于从发射支路串到接收支路的波的渡越时间。由于这种不希望出现的效果，人们在混频器MM的输出端上获得了接收脉冲EI，它明显地受到了干扰，因此，不能进行无误差的近距离物体的探测。为了避免在近距离区内出现的干扰，当近距离探测物体时，需要降低发射脉冲SI的功率。但是，当探测距离区增大时，则发射脉冲SI的功率需要增大，以致于可以接收仍然具有足够好的信噪比的远距离小物体所反射的接收信号EI。计算电路AS还如此控制发射脉冲功率，即该脉冲功率在近距离区内以小值开始并随着距离区增大而升高。
可以这样控制发射脉冲，即改变脉冲振幅和/或脉冲宽度。直接在近距离区内发射脉冲宽度较小的发射脉冲，这是适当的，因为由此可以进行较高的空间分辨，如尤其是在物体紧邻时所希望的那样。此外，在距离较远的情况下，物体探测不需要高分辨率，因而，在这里可以通过加大脉冲宽度来提高发射脉冲的功率。控制电路AS如此控制着发射脉冲SI的脉冲振幅和脉冲宽度，即随着距离区逐渐增大或减小从一个方面提高或降低发射脉冲的功率，其中考虑了对要探测物体的空间分辨率的要求。
在脉冲形成器PFS中实现了发射脉冲宽度的控制，在脉冲较宽时，使开关SS的断开时间较长，而在脉冲较窄时，使开关SS的断开时间较短。许多可行方式适用于控制发射脉冲振幅。例如，可以改变振荡器的工作点。另一个可行方式在于，将可变阻尼器件DG接入高频载波信号HF的信号路径中，其阻尼由控制电路AS来控制。
人们可以把开关SS、SE适当地设计成晶体管开关(PET-晶体管)，从而可以通过在发射支路中控制晶体管的偏置电压来控制晶体管输出端的发射脉冲的振幅。
在计算电路AS中可以用公知的方法来计算接收脉冲EI，例如阈值计算或频率计算。适当的是，为了信号计算而将来自多个测量周期的多个接收脉冲EI进行积分，以便改善信噪比。此外，还可以由此进行低频信号计算。

Claims (10)

1.一种借助脉冲雷达探测汽车周围物体的装置，它具有一个发射发射脉冲的发射机和一个计算物体所反射的接收脉冲的接收机，其特征在于，设有这样的装置(MM)，即可以通过它来进行这个接收信号(EI)的选择，其相对发射脉冲(SI)的时间差总是这样大，以致于该接收脉冲(EI)只由一个与时间差相关的所选距离区外的物体的反射而产生，还设有另一个装置(DG)，可以利用该装置并随着距离区逐渐增大或缩小来提高或降低发射脉冲的功率。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述选择接收脉冲(EI)的装置具有一个混频器(MM)，一方面，由一个接收天线(EA)所接收的接收脉冲(EI)加在所述混频器上，另一方面，基准信号脉冲(RI)加在所述的混频器上，所述基准信号脉冲相对发射脉冲(SI)具有对应于所选距离区的延时。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，为了形成发射脉冲(SI)和接收脉冲(EI)而设置了脉冲形成器(PFS，PFE)，它们以脉冲形式调制一个由一个振荡器(OS)提供的高频载波信号(HF)。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，脉冲式调制高频载波信号(HF)是分别借助一个用于发射脉冲(SI)和基准信号脉冲(RI)的电控开关(SS，SE)来进行的，所述的由各自形成器(PFS，PFE)控制的开关把高频载波信号(HF)接通到一条发射天线(SA)或一个混频器(MM)上。
5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，设有一个功率分配器(LT)，它将唯一的振荡器信号转变成用于发射脉冲(SI)的高频载波信号(HF)和用于基准信号脉冲(RI)的高频载波信号(HF)。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，控制发射脉冲功率的装置控制着脉冲振幅和/或脉冲宽度。
7.如权利要求4或6所述的装置，其特征在于，通过改变发射支路中的开关(SS)的断开时间来进行脉冲宽度的控制。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，发射脉冲(SI)的脉冲振幅控制是借助一个可变阻尼器件(DG)进行的。
9.如权利要求3或6所述的装置，其特征在于，发射脉冲(SI)的脉冲振幅控制是通过改变振荡器(OS)的工作点来进行的。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，接收机对多个来自一个所选距离区的接收信号(EI)进行积分。
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