DE2242876A1

DE2242876A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der entfernung zu einem ziel mit frequenzmodulierten, kontinuierlichen wellen

Info

Publication number: DE2242876A1
Application number: DE2242876A
Authority: DE
Inventors: Teruo Yamanaka
Original assignee: Toyota Motor Corp; Chuo Kenkyusho KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Chuo Kenkyusho KK
Priority date: 1971-09-02
Filing date: 1972-08-31
Publication date: 1973-03-15
Also published as: DE2265444B1; DE2242876C3; US3823399A; DE2265444C2; AU4618472A; CA1009348A; JPS5126239B2; JPS4833790A; DE2242876B2; AU470427B2

Description

DR. BERG PIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE 8 MÖNCHEN 86, POSTFACH 860245 2242876

Dr." Berg Dipping, Stapf, 8 München 83, P. O. Box 66 0245 Ihr Zeichen Unser Zeichen 22 799 β MONQHEN 80 Qf Your ref. Ourref. Mauerklrchqrstraße 45 ■** »·

Anwaltsakte Nr, 22 799

1) Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha, Toyota-shi, Aichi-ken/Japan

2) Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho, Nagoya-shi, Aichi-ken/Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Entfernung zu einem Ziel mit frequenzmodulierten, kontinuierlichen Wellen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung einer Entfernung zu einem Ziel mit frequenzniodulierten, kontinuierlichen Wellen.

Kino Einrichtung, die auf Fahrzeugen zur Feststellung vo». Hin-» dernisscn und zur Verhinderung von -Zusammenstößen angebracht ist, muß eine Entfernung in der Größenordnung von weniger als einigen 1OQ m messen. Bei einer bekannten Einrichtung wird die Fro-

3Q9811/0784 ~ ² ~

β (0811)98 82 72 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Banken; Bayerische Vereinsbank Münchön 453100

S370 43 TELEX: 0524563BEBQcI Hype-Bank München 3892?23

98 3'ilO Postscheck München 6b3

_ 2 —

quenz einer frequenzmodulierten Welle, die ausgesendet und von einem Ziel reflektiert wird, mit der Frequenz einer Welle eines Oszillators verglichen, die zur selben Zeit ausgestrahlt wird, wenn die reflektierte Welle empfangen wird, um das die Entfernung zu dem Ziel darstellende Signal zu erhalten. Dieses System wird in der folgenden Beschreibung als "das bekannte System¹;' bezeichnet. Dem bekannten System haftet ein fester FehlerΔR bei der Messung der Entfernung an; dieser Fehler stellt die minimale, meßbare Entfernung dar und ist gegeben durch

A R = C/8 At

wobei C die Geschwindigkeit der ausgestrahlten Welle und Δ f der Frequenzhub ist. Wenn beispielsweise der Frequenzhub j^l s 10 Πζ ist, wird der Fehler R ungefähr k m; dies stellt einen großen Fehler bei der Messung einer Entfernung von weniger als hundert Meter dar. Weiterhin ist es oft erforderlich, eine Entfernung zwischen einem und drei Metern zu messen, so daß bei dem bekannten System der Frequenzhub vergrößert werden muß, was wiederum verschiedene technische Schwierigkeiten mit sich bringt.

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung einer Entfernung zu einem Ziel mit frequenzmodulierten kontinuierlichen Wellen, wobei die Meßgenauigkeit sogar auch noch größer ist, wenn das Ziel sehr nahe bei dem Gerät ist. Der Gegenstand der Erfindung kann so ausgebildet sein, daß mit dem Entfermmgsaeßgerät nicht nur die relative Geschwindigkeit zwischen dem Ziel und dem Gerät, sondern auch

3 0 98 1 1 /07 8'» - 3 -

festgestellt werden kann, ob sich das Ziel auf das Gerät zu oder von diesem weg "bewegt.

Weiterhin kann der Gegenstand so ausgebildet sein, daß mit einem hohen Grad an Genauigkeit aus der festgestellten Entfernung zu dem Ziel und der relativen Geschwindigkeit die Zeit zu messen bzw. zu bestimmenist, die das Ziel benötigt,tua mit einem Fahrzeug oder etwas ähnlichem zusammenzustoßen, das mit dem Entfernungsmeßgerät ausgerüstet ist.

Die Erfindung ist dem bekannten Entfernungs-Meßgerät, das mit frequenzmodulierten kontinuierlichen Wellen arbeitet^ ähnlich, bei dem die frequenzmodulierten, ausgesendeten kontinuierlichen Wellen mit einer von einem Ziel reflektierten Welle gemischt werden, um eine niederfrequente Welle zu erzeugen; die Erfindung unterscheidet sich aber von der bekannten Einrichtung dadurch, daß die erzeugte niederfrequente Welle in Frequenzkomponenten zerlegt wird, nämlich eine Dopplersignal— eine Grundwellen-Koinponente und Oberwellen-rKomponenten; die Grundwelle und die Oberwellen-Komponenten werden dann mit hochfrequenten Wellen gemischt und. jeweils durch Tiefpaßfilter gefiltert, um Dopplersignale zu erhalten; das Intensitatsverhältnis zwischen mindestens zwei Dopplersignalen wird dann zur Messung der Entfernung zu einem Ziel berechnet.

Ob sich das Ziel auf ein Entfernungs-Meßgerät zu oder von diesem weg bewegt, wird mittelsder -Phase-des .Dopplersignals bestimmt. Die relative Geschwindigkeit zwischen dem Ziel und

3 0 9 811 /078 i : / _ h _

dem Entfernungsmeßgerät kann durch die Frequenz jedes der Dopplersignale bestimmt werden, Wenn das Verhältnis zwischen der Entfernung zu dem Ziel und der relativen Geschwindigkeit einen vorbestimmten Wert erreicht, wird ein Befehlssignal zur Betätigung einer Vorrichtung erzeugt.

Die Erfindung schafft also ein Verfahren zur Messung der Entfernung zu einem Ziel oder Zielobjekt mit ausgesendeten und reflektierten, frequenzmodulierten, kontinuierlichen Wellen. Eine niederfrequente Welle, die durch Mischen einer ausgesendeten Welle und einer von dem Ziel reflektierten Welle erzeugt ist, wird in Frequenzkomponenten zerlegt, und zwar in eine Doppiersignal-Koraponente, eine Grundwellen-Komponente und in deren Oberwellenkcnponenten. Die Dopplersignale werden dann aus der Grundwelle und den Oberwellenkomponenten erhalten. Das Intensitätsverhältnis zwischen mindestens zwei Dppnlersignalen wird zur Berechnung des Abstandes zu dem Ziel verwendet. Da die Phase des Dopplersignals umgekehrt wird, in Abhängigkeit davon, ob sich das Ziel auf das Entfernungsmeßgerät zu oder von diesem wegbewegt, kann die Richtung der relativen Bewegung zwischen dein Ziel und dem Gerät bestimmt werden. Weiterhin kann die relative Geschwindigkeit zwischen dem Ziel und dem Entfernungsmeßgerät aus der Frequenz jedes Dopplersignals bestimmt werden. Wenn das Verhältnis der Entfernung zu dem Ziel zu der relativen Geschwindigkeit einen vorbestimmten Wert erreicht, wird ein Befehlssignal zur Betätigung einer Vorrichtung erzeugt.

30981 1/076/» " ⁵ ~

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführupgsbeispielen näher erläutert, wozu auf die beigefügten Zeichnungen bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig.l ein Blockschaltbild zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipsj

Fig.2 eine Kurve, in der die Beziehung zwischen der Entfernung zu einem Ziel und den Intensitätsverhältnissen zwischen Frequenzlcomponenten am Ausgang einer Mischstufe dargestellt istj .

Fig.3A bis 3C ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsforra gemäß der Erfindung;

Fig.4 Wellenforraen an verschiedenen Punkten des in den Fig.3A bis 3C dargestellten Blockschaltbilds;

Fig. 5 und 6 die Kennlinien von zwei Entfernungsdiskrlminatoren;

^Fig.7A und 7B ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig.8 Wollenformen der Ausgangssignale an verschiedenen in den Fig.7A und 7B dargestellten Einrichtungen; und

Fig,9A bis 9D ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

309811/0784

In Fig.i ist das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip anhand eines Beispiels beschrieben, in dem eine sinusförmige Welle zur Frequenzmodulation verwendet wird. Das direkt von einem Oszillator 1 zugeführte Bezugssignal R und das mittels einer Antenne 2 erhaltene reflektierte Signal oder das Echo S werden in einer Mischstufe 3 so gemischt, daß ein Signal erhalten werden kann, das aus niederfrequenten Komponenten oder einem Schwebungston besteht. In diesem Fall gilt für die erhaltene Wechselsignalspannung e:

e ss r cos-{ti)_At + 2m» sin '■—κ— cos(o t + —g—)f

=* r cos w_cAt{J_o(m_r) + 2J₁ (-i)ⁿcos 2n(cü_lat + -SL-).

J_2n(m_r)} -r sin Co₀At [ 2JI _Q (-l)ⁿ cos {(2n + l)·

^J2n₊lM

wobei r ein Koeffizient ist, der von dem Reflexionsfaktor eines Ziels, den Kennwerten der Mischstufe und dergleichen abhängt; υ die Kreisfrequenz des Trägers; At das Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Signalausgesendet wird, und dem Zeitpunkt, zu dem das von dem Ziel reflektierte Signal erhalten wird; co gleich der Kreisfrequenz der modulierten Welle ist; J₂ eine Bessel Funktion 2n-ter Ordnung der ersten Art ist; und m„ der Modulationsindex 2itAf/w ist; und

f m

m_r = 2m_fsin.-S_- (2)

Wenn die Entfernung zu dem Ziel H ist, dann gilt

At - 2R/C (3)

309811/078/»

wobei C die Geschwindigkeit der ausgestrahlten Welle ist.

Die durch die Gl. (l) wiedergegebene Wechselsignalspannung e wird mittels eines. Breit/band- oder eines unscharf abgestimmten Verstärkers 4 verstärkt und mittels einer Reibe von Filtern 5 in die Frequenzkomponenten zerlegt, wie ^rJ _o(^m _r) cos iü_cÄt,

<<yAt
-2rJ_±(m_r) cos (e^t "+ -g—) "sin<J_cAt,

-2rJg(m_r) cos (^t + w_mAt) cos 6^At,

Die Komponente rJ (m ) cos ω t& wird die Gleichstromkomponente, wenn sich das Ziel im Verhältnis zu dem Entfernungsmeßgerät nicht hewegt.

Venn sich das Ziel bezüglich des EntfemungsraeBgeräts nidi t bewegt, werden die Maximalwerte der Grundwelle und der Oberwellen: .

2rJ. (m ) sin ω At, 2rJ_o(i!i ) cos Co_nAt, χ r c ώ r c

2rJ_(m ) sin Co At usw.

Die Vei-hältnisse zwischen den Maximalwerten zwischen den harmonischen oder Oberwellen werden mittels einer Teilerstufe 6 berechnet. Die Verhältnisse zwischen den Maximalwerten der Frequenzkomponenten, wie J„(m_r)/J^(ia ), Jv(¹¹OA^¹¹O usw." können eindeutig bestimmt werden, wenn bj bestimmt ist. Mit anderen Y/oi-ten der Modulationsiiidex ei kann eindeutig aus den Verhältnissen der Maximalwerte der Frequenzkomponenten bestimmt werden. Wenn Af und cu vorgegeben sind, ist der Mo-

3 0 9 81 1 /07ßA- ■

·- 8 —

dulationsindex in nur eine Funktion von At- das heißt, des

r ^{w w}

Abstandes R zu dem Ziel, wie in den Gl.(2) und (3) wiedergegeben ist. In diesem Fall kann dann die Entfernung R aus dem Wert in berechnet werden. Ein Entfernungsdiskriminator 7 wandelt das Verhältnis der Maximalwerte der Frequenzkomponenten in das Ausgangssignal um, das proportional der Entfernung R ist.

Wenn sich das Ziel mit einer relativen Geschwindigkeit ti auf das Entfernungsmeßgerät zu oder von diesem weg beilegt, dann wird das Verhältnis zwischen der Dopplerkreisfrequenz ω, = 77.W und die FM-Kreisfrequenz u) so gewählt, daß sie der folgenden Bedingung genügt:

Die Maximalwerte der Frequenzkomponenten, wie eine Dopplersig nal-Komponente, eine Grundwellen-Komponente und Oberwellen-Koraponenten, die mittels 'einer Reihe von Filtern 5 ausgefiltert werden, sind r«J_o(m ), 2rJL(m ), 2rJ„(m ), usw. Auf diese Weise kann dann auch die Entfernung R aus den Verhältnissen der Maximalwerte irgendwelcher zwei Frequenzkomponenten bei einem Ziel gemessen werden, das bezüglich des Entfernungsmeßgeräts ruht.

Die Verhältnisse der Maximalwerte der Frequenzkomponenten J^mjJ/2«^(m_r) und J₂0"_r)/J₁Cm₁.) sind in Fig.2 dargestellt, wobei der Modulationsindex m_r auf der Abszisse und die Intensitätsverhältnisse in db auf der Ordinate aufgetragen sind. Um die Darstellung zu vereinfachen, ist das Verhält-

309811/0784 _ ₉ _

nis J /2<L· , das durch eine Subtraktion von 4db von dem tatol -

sächlichen Verhältnis erhalten ist, in Fig.2 dargestellt. In ähnlicher Weise stellt das Verhältnis J₂/^Jl ^das tatsächliche Verhältnis plus 6db dar.

Bis jetzt ist das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip anhand einer Sinuswelle beschrieben worden; selbstverständlich kamauch irgend eine der Sinusweli ähnliche Wellenform bei der Erfindung verwendet werden.

Weiterhin ist das Prinzip der Erfindung mit Bezug auf die Messung der Entfernung zu dem Ziel beschrieben.worden, wobei das Verhältnis zwischen den Maximalamplituden der Dopplersignale berechnet wird. Bei der vorliegenden Erfindung kann aber auch das Intensitätsverhältnis berechnet werden, wobei die Dopplersignale zeitlich.gemittelt werden, indem beispielsweise die Dopplersignale in Gleichspannungssignale umgewandelt werden. Die Entfernung zu dem Ziel kann auch durch Berechnen des Intensitätsverhältnisses zwischen Amplituden von mindestens zwei gleich- oder gegenphasigen Dopplersignalen gemessen werden. Eine Ausführungsform eines Entfernungsmeßverfahrens und der Vorrichtung hierzu gemäß der Erfindung wird im einzelnen anhand von Fig.3 beschrieben. Es wird eine Sinuswelle zur Frequenzmodulation verwendet; das Ziel bewegt sich relativ zu dem Entfernungsmeßgerät. Das Gerät weist folgende Einrichtungen auf, einen Frequenzverdoppler 8, der im einzelnen später beschrieben wird, einen PM-Modulator 9, einen Oszillator 10, eine Antenne 11 zur Ausstrahlung des-

309811/0784 - 10 -

Signals und zum Empfang des von dem Ziel reflektierten Echos, eine Mischstufe 12 zur Miaduing des von der Antenne 11 empfangenen, reflektierten Signals und eines Teils des ausgesendeten Signals, um ein niederfrequentes Signal oder einen Schwebungston zu erhalten, einen Breitbandverstärker zur verzerrungsfreien Verstärkung des Ausgangs der Mischstufe 12, ein Tiefpaflfliter Ik, das nur das Doppler-Wechselsignal durchläßt, einen Bandpaßverstärker 15 zur Verstärkung des unter—

JLh
drückten AM-Trägersignals, in dem die Grundwelle der FM-WeIIe die Träger und das Dopplersignal das Modulationssignal ist, eine Mischstufe 16 zur Misdi ung des Ausgangs des Verstärkers und der Grundwelle der FM-Welle, um das überlagerte Signal des Dopplerwechselsignals und eine Welle mit einer Frequenz zu erhalten, die nicht niedriger ist als die Grund-FM-Frequenz, ein Tiefpaßfilter 17, das nur die Dopplersignal-Komponente aus dem Ausgangssignal der Mischstufe 16 durchläßt, einen Bandpaßverstärker 18, allein zur Verstärkung des unterdrückten AM-Trägersignals, in dem der Träger die zweifache Frequenz der FM-Frequenz hat und das Dopplersignal das Modulationssignal ist, eine Mischstufe 19 zum Mischen der Ausgänge des Verstärkers 18 und des Frequenzverdopplers 8, um das überlagerte Signal aus dem Dopplersignal und einer Welle mit einer Frequenz zu erhalten, die nicht niedriger ist als die doppelte-FM-Frequenz, ein Tiefpaßfilter 20, das nur die Doppiers ignalfrequenz aus dem Ausgang der Mischstufe 19 hindurchläßt, eine Teilerstufe 21, um das Intensitätsverhältnis zwischen den Dopplersignalen aus den Tiefpaßfiltern 14 und 17 zu erhalten, einen Entfernungsdiekriainetor 22 um das zu der

- 11 309811/0784

Entfernung zu dem Ziel proporionale Ausgangssignal aus dem Ausgangssignal der Teilerstufe 21 zu erhalten, eine Teiler— stufe 23, um das Iiitensitätsverhältnis zwischen den Doppler— Signalausgängen der Tiefpaßfilter 17 und 20 zu erhalten, einen Entfernungsdiskriininator, um aus dem Ausgangssignal der Teilerstufe 23 das der Entfernung zu dem Ziel proportionale Ausgangssignal zu erhalten, einen das arithmetische Mittel MldendoiGenerator 25, um ein arithmetisches Mittel aus den Ausgangs Signalen der Entfernungsdiekriiainatoren 22 und 2k zu erzeugen, eine Anzeigeeinrichtung oder ein Instrument 26 zur Anzeige der Entfernung zu dem Ziel, und einen automatischen Verstärkungsregler 27 zur automatischen Regelung des Verstärkungsgrads des Verstärkers 13.

Die Entferntingsdiskriminatoren 22 und 2k sind so ausgelegt, daß, wenn die Signale, die proportional zu den Intensitätsverhältnissen zwischen Dopplersignalen sind, an die Eingänge der Diskriminatoren angelegt werden, die den Modulationsin— dex m darstellenden Ausgänge und daraus die Entfernung zu dem Ziel erhalten werden kann, wie in Fig.2 dargestellt ist.

Der FM-Modulator 9 ist mit dem Modulationseingang des Oszillators iO, der in einigen FällenMceinen Modulationseingang aufweist, und mit dem Eingang des Frequenzverdopplers 9 verbunden. Der Ausgang des Oszillators 10 ist mit der Antenne 11 und mit dem Eingang der Mischstixfe 12 zur Zuführung jeweils eines Teils des ausgesendeten Signals verbunden. Die Antenne 11 ist mit dem Ausgang des Oszillators 10 und dem Eingang der Mischstufe 12 zur Zuführung des an ihr empfan-

30981 l/07fM>-, ;■

- 12 -

genen Echos verbunden. Der Ausgang der Mischstufe 12 ist mit dem Eingang des Verstärkers 13 verbunden, dessen Ausgang mit den Eingängen des Tiefpaßfilters lh und der Verstärker 15 und 18 verbunden ist. Der Ausgang des Tiefpaßfilters lh ist mit einem der Eingänge der Teilerstufe 12 und mit dem Eingang des automatischen Verstärkungsreglers 27 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 15 ist mit einem Eingang der Mischstufe 16 verbunden, derßii anderer Eingang mit dem Ausgang des FM-Modulators 9 verbunden ist. Der Ausgang der Mischstufe 16 ist mit dem Eingang des Tiefpaßfilters 17 verbunden, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang der Teilerstufe 21 und mit einem der Eingänge der Teilerstufe 13 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 18 ist mit einem der Eingänge der Mischstufe 19 verbunden, deren anderer Eingang mit dem Ausgm g des Prequenzverdopplcrs 8 verbunden ist. Der Ausgang der Mischstufe 19 ist mit dem Eingang des Tiefpaßfilters 20 verbunden, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang der Teilerstufe 23 verbunden ist. Die Ausgänge der Teilerstufen 21 und 23 sind mit den Eingängen der Entfernungsdiskriminatoren 22 bzw. 2h verbunden, deren Ausgänge mit den Eingängen des das arithmetische Mittel bildenden Generators 25 verbunden sind, dessen Ausgang wiederum mit dem Eingang der Anzeigeeinrichtung 26 verbunden ist. Der Ausgang des automatischen Ver stärkungsreglers 27 ist mit dem Verstärkungsregelungseingang des Verstärkers 13 verbunden.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Entferimngsmcßgeräts

- 13 309811/07P/«

-.13 -

rait dem oben angegebenen Aufbau beschrieben. Das FM-Signal von dem FM-Modulator 9 wird von der Antenne 11 in Richtung auf das Ziel hin ausgesendet; das von dein Ziel zurückreflektierte Signal oder Echo wird von derselben Antenne 11 empfangen. Bei dieser Ausführungsform wird die Antenne Ii sowohl zum Aussenden als auch zum Empfang Verwendet. Das empfangene Signal wird der Mischstufe 12 zugeführt, vco es mit dem Signal von dem Oszillator 10 gemischt wird. Das Ausgangssignal der Mischstufe 12 wird mittels des Breitbandverstärkers 13 verstärkt, dessen Ausgangssignal durch die Gl*(l) wiedergegeben ist« Das heißt, das Ausgangssignal des Verstärkers 13 besteht aus einer Dopplersignal-Komponente, einer Grundwellen-Komponente und den Ob erwell en-Komponent en, die einander überlagert sind. Der Ausgai g des Verstärkers 13 wird dem Tiefpaßfilter 14 zugeführt, das ein Bandpaßfilter, ein abgestimmter oder Resonanzverstärker oder ein Tiefpaßverstärker sein kann· Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters Ik ist so gewählt, daß der Ausgang des Tiefpaßfilters lh nur aus dem Dopplersignal e besteht, wie in Fig*4 dargestellt ist.

Der Verstärker 15, der eine Kombination aus einem Bandpaßfilter und einem Verstärker, nur ein Bandpaßfilter, ein Tiefpaßfilter und ein Hochpaßfilter, ein abgestimmter- oder Resonanzverstärker oder dergleichen sein kann, verstärkt und läßt nur das FM-Signal durch, dessen Träger die Grundwelle der FM-Welle ist. Die Wellenform des Ausgangssignals e des Verstärkers 15 ist in Fig.h dargestellt. Die Mischstufe 16 mischt die Ausgangssignale des Verstärkers 15 und des Modu-

309811/070*

lators 9» das Ausgangssignal der Mischstufo 15 wird dem Tiefpaßfilter 17 zugeführt, wobei das Üopplersignal e,, das in Fig.Ai dargestellt ist, erhalten wird. Das heißt, das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 17 besteht nur aus dem Dopplersignal, wie das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters lh. In ähnlicher Weise wird das in Fig.h dargestellte Ausgangssignal e„ von dem Verstärker 18 erhalten; das in Fig.k dargestellte Ausgangs signal e. wird von dem Tiefpaßfilter 20 erhalten. Hierbei sollte beachtet werden, daß die Maximalamplituden der Ausgangssignale der Tiefpaßfilter Ik, 17 und 20 proportional zu rj_n(m ), 2rJ.(m ) bzw. 2rJ_o(m ), die in Gl.(l) wiedergegeben sind,sind.

Mittels der Teilerstufe 21 wird der Ausdruck 2rJ.(m )/rJ₀(ni ι und mit der Teilerstufe 23 der Ausdruck rJ_o(in )/rJ₄(m ) berechnet. Vie bereits in Verbindung mit Fig.2 ausgeführt, wird der Modulationsindex m eindeutig aus den Verhältnissen bestimmt. Die Entfernungsdiskriminatoren 22 und 2h sind so angeordnet, daß wenn die Ausgangsspannungen oder -ströme der Teilerstufen 21 und 23 den Diskriininatoren 22 und 2k zugeführt werden, die Ausgangsspannungen oder -ströme proportional zu dem Modulationsindex tn sind und damit de Entfernung erhalten werden kann, wie in Fig.5 und 6 dargestellt ist. Das heißt, die Aus gangs spannungen der Entfernungsdiskriniinatoreii 22 und 24 stellen die Entfernungen zu dom Ziel dar. Dio Ausgang signale von den Entfernungsdiolcriiaiiiatorcn 22 und 2^li werden dem den arithmetischen Mittelwert bildenden Generator ;25 zugeführt, so daß dessen Ausgangssignal das

- 15 309811/078/.

arithmetische Mittel der Entfernung zu dem Ziel darstellt. Das Ausgangssignal des den arithmetischen Mittelwert bildenden Generators 25 wird der Anzeigeeinrichtung oder einem —instrument 26 zugeführt, das die Entfernung zu dem Ziel anzeigt. Der automatische Verstärkungsregler 27 ist eine Art automatische Verstärkungsregelungsschaltung, so daß der Verstärkungsfaktor des Verstärkers, der im allgemeinen ein Scheinverstärkungsfaktor ist, abnimmt, wenn die Maximalamplituden des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters lh größer als ein Bezugspegel oder eine -spannung sind, während der Verstärkung faktor zunimmt, wenn das Ausgangssignal kleiner als der Bezugspegel ist. Der automefci sehe Verstärkungsregler 27 dient, der Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit und der Genauigkeit des EiitfernungSKeßgeräts, da durch ihn der Ausgang der Tiefpaßfilter lh, 17 bzw. 20 konstant gehalten wird, wenn die Intensität des reflektierten Signals oder Echos sich in Abhängigkeit von der Entfernung zu dem Ziel und der Lage des Ziels in einem großen Bereich ändert.

In der ersten Ausführungsform werden die Maximalamplituden der Dopplersignale erhalten und die Verhältnisse zwischen den Signalen mittels der Teilerstufen 21,' 23 berechnet; dies ist ein Beispiel zur Berechnung des zeitlichen Mittels des Intensitätsverhältnisses. Die Maximalamplituden können auch mittels einer Spitzenwert-Halteschaltung und den Verbältnissenzwischen ihnen berechnet werden; dies ist ein.weiteres Beispiel zur Berechnung des zeitlichen Mittelwerts des Intensitatsverhaltniss.es. . .

.- 16 3 0 98 11 /0-7 μU ■-. :- ί i a'-: '''

In den Fig.7 und 8 ist die zweite Ausführungsform, bei der die Erfindung bei einem Momentanvergleichssystem angewendet ist, und eine Schaltung beschrieben, um festzustellen, ob sich ein Ziel auf das Entfernungsmeßgerät zu oder von diesem weg bewegt. Mit der zweiten Aus.führungsform kann die Empfindlichkeit erheblich verbessert werden; auch ist es mit ihr möglich, festzustellen, ob sich das Ziel auf das Entfernungsmeßgerät zu oder von diesem weg bewegt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten in Verbindung mit Fig.3 beschriebenen AusfUhrungsform in den Stufen, die auf die Teilerstufen 2i und 23 in Fig.3 folgen, so daß nur die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Stufen in Fig.7 dargestellt und im folgenden im einzelenen beschrieben sind.

Tiefpaßfilter 28, 29 und 30 sind im Aufbau und der Betriebsweise den anhand von Fig.3 beschriebenen Tiefpaßfiltern Ik, 17 und 20 der ersten"Ausführungsform ähnlich. Der Ausgang des Tiefpaßfilters 28 ist mit dem Eingang eines Vollweggleichrichters 31, der die Schaltung darstellt, um den Absolutwert der Siganlspannung zu erhalten, und mit dem Eingang eines Sättigungsverstärkers (ein Satz nichtlinearer Verstärker) 39 verbunden. Der Ausgang des Tiefpaßfilters 30 ist mit dem Eingang eines Vollweggleichrichters 32 verbunden. Wenn die Eingangssignale an den Vollweggleichrichtern 31 und 32 negativ sind, bleiben die absoluten Größen der Eingangssignale unverändert, es werden aber die Vorzeichen ins Positive umgekehrt. Die Ausgänge der Vollweggleichrichter 31 und 32

- 17 309811/0784

sind mit den Eingängen eines schnellen Teilers 33 verbunden,der das Verhältnis zwischen den Ausgangssignalen der Vollweggleichrichter 31 und 32 bildet. Der Ausgang des schnellen Teilers 33 ist mit dem Eingang eines Entfernungsdiskriininators 34fc verbunden, der im Aufbau und Betrieb dem in Verbindung mit Fig.3 beschriebenen Entfernungsdiskriminator 23 der ersten Ausführungsform ähnlich ist., Das heißt, der Entfernungsdislcriminator bildet aus dem Ausgangssignal des schellen Teilers 33 ein Ausgangssignal, das die Entfernung zu dem Ziel darstellt. Der Ausgang des Entfernungsdiskriminator "3h ist an den Eingang einer Gatterschaltung 35 angekoppelt, deren Steueranschluß mit dem Ausgang eines Pegeldetektors 36 verbunden, dessen Eingang wiederum mit dem Ausgai g des Vollweggleichrichters 31 verbunden ist. Die Gatterschaltung 35 läßt das Signal nur durch, wenn der Pegel des Ausgangssignals des Pegeldetektors 36 über einem vorbestimmten Pegel liegt. Der Ausgang der Gatterschaltung 35 ist mit einem der Eingänge einer Entscheidungsschaltung 37 verbunden.

Der Ausgang des Sättigungsverstärkers 39 ist an den Eingang einer Differenzierschaltung *iO angekoppelt, deren Ausgang wiederum mit einem Eingangsanschluß einer Diode hl verbunden ist. Der Ausgangsanschluß der Diode hl ist mit dem Eingang einer Verzögerungsschaltung h2 ,die das Signal verzögern kann, und mit dem Rückstellansehluß eines RS (einstellrückstellbaren) Flip-Flops hh verbunden.

Der Ausgang des Tiefpaßfilters 29 ist mit dem Eingang eines

- 18 309811/0784

Sättigungsverstärkers 38 verbunden, dessen Ausgang wiedexuim mit dein Eingang einer Gatterschaltung 43 verbunden ist; deren Steueransch luß ist mit dem Ausgang der Verzögerungsschallung 42 verbunden. Wenn der Pegel des Ausgangssignals der Verzögerungsschaltung 42 einen vorbestimmten Pegel überschreitet, öffnet die Gatterschaltung 43 und läßt das Signal zu dem Einstelleingang des RS-Flip-Flops 44 durch, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang der Entscheidungsschaltuiig 37 verbunden ist.

Bei dem Moinentan-Vergleichssystera kann das Verhältnis durch Bestimmen der Amplituden von mindestens zwei Dopplersignalen der gleichen Phase berechnet werden; hierdurch unterscheidet sich das vorliegende System von dem der ersten Ausführungsform, in dem das Verhältnis anhand eines zeitlichen Mittelwerts berechnet wird.

Als nächstes wird die Betriebsweise beschrieben, wenn sich das Ziel auf das Entfernungsmeßgerät zu oder von diesem weg bewegt. Das in Gl.(l) wiedergegebene und in Fig.8 dargestellte Ausgangssignal e- des Tiefpaßfilters 28 ist rJ (m )cos6j At.

j ore

Das in Gl.(i)wiedergegebene und in Fig.8 dargestellte Ausgangssignal er des Tiefpaßfilters 30 ist -2rJ₂(m )cosoj At. Da die negativen Signale in ihrer Polarität mittels der Vollweggleichrichter 31 und 32 umgekehrt werden, werden von den Vollweggleichrichtern 31 und 32 die in Fig.8 dargestellten Ausgangssignalwellenformen G_n und e_o erhalten. Der schnelle

η /α

Teiler 33 berechnet das Verhältnis zwischen Ausgängen der

30981 1/0784

Vollweggleichrichter 31 und 32. Der Ausgang des schnellen Teilers ist proportional dem Ausdruck

Ähnlich wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschriehen, Mldet der Entfernungsdiskriminator 34 das Ausgangs signal, das die Entfernung zu dem Ziel darstellt.

In dem Bezugs detektor 36 wird das Ausgangssignal des VoIlweggleichirichters 31, d.h. rJ₀(m }| coso3^t|mit einem Bezugspegel verglichen. ¥enn das Ausgangssignal den Bezugspegel übersehreitet, gibt der Pegeldetektor 36 ein Ausgangssignal an die Gatterschaltung 35 an. Die Gatterschaltung 35 läßt daher das Ausgangssignal des Entfernungßdiskriminators 3^ nur dann zu der Entscheidungsschaltung 3δ durch, wenn das ^Ausgangssignal des Pegeldetektors der Gatterschaltung 35 zugeführt ist; d.h. der Ausgangspegel des Vollweggleichrichters 31 über dem Bezugspegel liegt. Der in dem schnellen Teiler 33 verursachte Fehler kann, wenn der Pegel des Ausgangssignals rJ_n(ra )| cosöj At| nahe null ist, beseitigt werden. Auf diese Weise kann dann die Entfernung zu dem Ziel gemeseen werden.

Im folgenden wird die Betriebsweise beschrieben, mit Hilfe der bestimmt und festgestellt werden kann, oh sich das Ziel auf das Entfermmgsineßgerät zu oder von diesem weg bewegt. Das Gl.(l) wiedergegeoene und in Fig.8 dargestellte Ausgangssignal e._o des Tiefpaßfilters 29 beträgt -2rJ₁ (in) sinfi> 4t. Das'sinusförmige Eingangssignal wird mittels des Sättigungs-

- 20 -

309811/076A

Verstärkers 38 in die in Fig.8 dargestellte Rechtedcwellenfonn e., umgeformt. Wenn sich das Ziel in entgegengesetzter Richtung bewegt, wird die in Fig.8 dargestellte Wellenform ^e14 erhalten, die um 180° gegenüber der Wellenform e^- in der Phase verschoben ist. Das sinusförmige Eingangssignal des Tiefpaßfilters 28 wird durch den Sättigungsverstärlter 39 ebenfalls in die in Fig.8 dargestellte Rechteckwellenform Sq umgefonnt; der Ausgang des SattigungsVerstärkers wird mittels der Differenzierschaltung 40 differenziert, so daß die in Fig.8 dargestellten, abwechselnd positiven und negativen Impulse e_1f) erholten werden. Die Diode 41 läßt nur die positiven Impulse hindurch, so daß das in Fig.8 dargestellte Ausgangssignal e_liL der Diode 41 erhalten wird.

Bei Anliegen des Signals von der Verzögerungsschaltung 42 läßt die Gatterschaltung 43 das Ausgangssignal des Verzögerungsverstärkers 38 T sek*. danach durch, nachdem der Eingangsimpuls an der Verzögerungsschaltung angelegen ist. Mit anderen Worten, das Ausgangssignal des Sättigungsverstärkers wird an den Einstelleingang des Flip-Flops 44 E sek. danach angelegt, nachdem der Eingangsimpuls an der Verzögerungsschaltung angelegen ist, und wird in dem Flip-Flop 44 gespeichert, Der Eingangsimpuls an der Verzögerungsschalung wird auch dem Ruckstelleingang des Flip-Flops 44 zugeführt, so daß dieses jeweils T"sek vorher zurückgestellt ist, bevor das Ausgangssignal des Sättigungsverstärkers an den Einstelleingang des Flip-Flops 44 angelegt ist. Die Periode T, des Dopplersignals ist so gewählt, daß es der Bedingung

T_d » t

309811/0784 " ^20a"

genügt, so daß das Flip-Flop *ik das digitale Ausgangssignal des Verstärkers 38 hält, wenn der Ausgangsiinpuls der Verzö— gerungsschaltung 42 erscheint. Die digitalen Signale "0" und "1" des Ausgangssignals e.~ des Sättigungsverstärkers 38 sind in Fig.8 dargestellt.

Wie bereits bekannt ist, ist es möglich, festzustellen und zu bestimmen, ob sich das Ziel auf das Entfernungsmeßgerät zu oder von diesem weg bewegt, indem die digitalen Signale der in Fig.8 dargestellten Signale e^, e,„ und e,. bestimmt werden, die um 90° in der Phase verschoben sind. Das heißt, das in Fig.8 dargestellte Signal e_Q wird als Bezugssignal verwendet. Wenn sich das Ziel von der Entfernungsmeßeinrichtung weg bewegt, wird das in Fig.8 dargestellte Signal e._ erhalten, während wenn sich das Ziel auf das Gerät zu bewegt, das in Fig.8 dargestellte Signal &,. erhalten wird. Das digitale Signal am Ausgang des Flip-Flops hh ist also "0", wenn sich das Ziel von dem Gerät weg bewegt, und ist "1", wenn sich das Ziel auf das Gerät zu bewegt. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 44 wird an einen Eingang der Entscheidungsschaltung 37 angelegt und wird eines der Smiso±signale der Entscheidungsschaltung 37·

Im Unterschied zu der ersten,, anhand voa. Fig„3 beschriebenen Ausfiihrungsform ist in der zw0iten· Awsfähriingsform der das arithmetische Mittel bildende Generator nicht enthalten^ so daß die Empfindlichkeit beträchtlich gesteigert werden kann und es mpglich ist, festzustellen und ^a bestimmen, ob sieh

- 21 -

309811/0784

das Ziel auf das Entfernungsmeßgerät zu oder von diesem weg bewegt.

Die zweite bisher beschriebene Ausführungsform ist nicht auf die Messung des ruhenden Ziels gerichtet, es ist aber mit ihm auch möglich, die Entfernung zu messen, selbst wenn das Ziel sich in Ruhe befindet, d.h. wenn cos t = 0 ist, indem beispielsweise ein Phasenschieber in ein Übertragunssystem eingesetzt wird, so daß die Phase des zu übertragenden Signals geändert werden kann; dieses Verfahren ist bereits bekannt.

In der zweiten Ausführungsform befinden sich, so wie es bisher beschrieben worden ist, die Ausgangssignale der Tiefpaßfilter 28 und 30 in dem Momentanvergleichssystem in Phase; selbstverständlich ist aber auch eine Entfernungsmessung möglich, wenn die Ausgnngssignale um 180° in der Phase verschoben sind. In dem System, mit dem bestimmt wird, ob sich das Ziel auf das Entfernungsmeßgerät zu oder von diesem weg bewegt, wurden Doppler signale verwendet, die um 90° in der Phase verschoben waren; diese Signale wurden aber nur verwendet, um die Verarbeitung der Signale zu erleichtern. Demnach können Dopplersignale verwendet werden, die um irgend einen Winkel, ausgenommen ISO⁰· in der Phase verschoben sind.

Sowohl das Momentanvergleichssysfcm als such die Schaltung zur Bestimmung, ob sich das Ziel auf das Entferungsmeßgerät zu oder von diesem weg bewegt, sind in der zweiten Ausführungsform enthalten; sie können aber selbstverständlich auch

- 22 309811/0784

einzeln verwendet werden, wenn es gefordert wird. Das Momentanvergleichssystem ist insbesondere dort vorteilhaft, wo ein sehr schnelles Ansprechen erforderlich ist; die Schaltung zur Feststelleung, ob sich das Ziel auf das Entfermmgsraeßgerät zu oder von diesem weg bewegt, kann bei jeder Ausführungsform der Erfindung eingesetzt bzw. zwischengeschaltet werden. Wenn sie beispielsweise in die erste Ausführungsform eingebaut wird, in der der das arithmetische Mittel bildende Generator verwendet ist, kann nicht nur die Entfernung zu dem Ziel mit einem höheren Grad an Genauigkeit gemessen werden, sondern es kann auch bestimmt werden., ob sich das Ziel von der Entfernung smeßeinrichtung weg oder auf diese zu bewegt. Wenn die Schaltung in einem Gerät verwendet wird, mit dem festgestellt wird, ob sich ein Siel nur in einer Richtung beifegt, is t ein fehlerhafter Betrieb beinahe vollständig beseitigt.

Die dritte Ausführungsform der Erfindung, die im einzelnen in Verbindung mit Fig.9 und der Tabelle i beschrieben wird, wird als ein Gassack-Sensor verwendet. Das heißt, mit der dritten Ausführungsform kann sowohl die Entfernung als auch die Geschwindigkeit gemessen werden, um damit ein Sensorsignal zur Betätigung des Gassackes zum Schutz des Fahrers und der Fahrgäste zu erhalten. Der Grundaufbau der dritten Ausführungsform ist der der ersten in Fig.3 dargestellten AusführungsL'oriu ähnlich, so daß nur die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Stufen beschrieben werden. Ein Vergleichsoszillator 45 schwingt mit einer Frequenz, die

.- 23 309811/0784 ^;

gleich der zweifachen FM-Frequenz ist; sein Ausgang ist mit dem Eingang eines Frequenzteilers und mit einem Eingang einer Mischstufe 58 verbunden, was im einzelnen noch beschrieben wird.

Der Ausgang des Frequenzteilers 46 ist mit dem Eingang eines Mikrowellenoszillators 47 und mit einem Eingang einer Mischstufe 56 verbunden, was ebenfalls noch im einzelnen beschrieben wird. Der Ausgang des Mikrowellenoszillators 47 ist mit einem ersten Anschluß c. eines Zirkulators 48 verbunden, dessen zweiter Anschluß C₂ mit einer Antenne 49 und dessen dritter Anschluß c, mit einer Mischstufe 50 verbunden ist, in der das von der Antenne 49 empfangene, reflektierte Signal oder Echo mit einem Teil des von dem Zirkulator 48 zugeführten Signals gemischt wird, um ein niederfrequentes Aus gangssignal zu erzeugen. Das Ausgangssignal der Mischstufe 50 wird einem Dämpfungsglied 51 zugeführt, das das Eingangssignal automatisch entsprechend der Intensität des empfangenen Echos dämpft. Der Ausgang des Dämpfungsglieds ist mit dem Eingang eines Breitbandverstärkers 52 verbunden, dessen Ausgang wiederum mit den Eingangsanschlüssen eines Tiefpaßfilters 53 und Bandpaßverstärkern 54 und 55 verbunden ist.

Der Ausgang des Tiefpaßfilters 53 ist mit den Eingängen eines Wechsel-Gleichspannungs-Umsetzers 65 und eines Frequenz-Spannungsumsetzers 60 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 54 ist mit einem weiteren Eingang der Mischstufe 56 verbunden,

- 24 30981 1/078/,

deren Ausgang mit einem Tiefpaßfilter 57 verbunden ist. Der Ausgmig des Tiefpaßfilters 57 ist mit den Eingängen eines WeChsäL-Gleiehspannungs-Uinsetzers 66 und eines Frequenz-Spannung s-Ums et zers 6l verbunden. Entsp rechend ist der Ausgang des Verdärkers 55 mit dem anderen Eingang der Misohstufe 58 verbunden, deren Ausgang mit dem Eingang eines Tiefpaßfilters 59 verbunden ist. Der Ausgang des Tiefpaßfilters 59 ist mit den Eingängen eines Wechsel-Gleichspannungs-Umsetzers 67 und eines Frequenz-Spannungs-Umsetzers 63 verbunden.

Die Ausgänge der Frequenz-Spannungs-Umsetzer 60 und 61 sind mit den Eingängen eines Vergleicliers 62 verbunden; die Ausgänge der Frequenz-Spannungs-Umsetzer 61 und 63 sind mit den Eingängen eines Vergleichers 64 verbunden. Die Ausgänge der Wechsel-Gleichspa.nnungs-Umsetzer 65 und 66 sind mit den Eingängen einer logarithmisäien Teilerstufe 68 verbunden. Die Ausgange der Wechsel-Gleichspannungs-Umsetzer 66 und 67 sind mit den Eingängen einer logarithmischen Teilerstufe 69 verbunden Der Ausgang der logarithmischen Teilerstufe 68 ist über einen Entfernungsdiskriminator 70 mit einem ersten Eingang eines das arithmetische Mittel bildenden Generators 62 Verbunden, ill ähnlicher Weise ist der Ausgang der logarithmischen Teilerstufe 69 über einen Entfernungsdiskriminator 71 mit einem zweiten Eingang des das Mittel bildenden Generators 72 verbunden. Die Ausgänge der Vergleicher 62 und 6h Bind mit den dritten und vierten Eingängen des das arithmetische Mittel bildenden Generators 72 verbunden, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang einer Entseheidungsschaltung

- 25 309811/078A

verbunden ist; deren zweiter Eingang ist mit dem Ausgang eines Frequenz-Spannungs-Umsetzers 61 verbunden. Der Ausgang des l/echsel-Gleichsparmungs-Umsetzers 66 ist mit dein Eingang aines automatischen Verstärkungsreglers 74 verbunden, der zur elektrischen Steuerung des Dämpfuugsglieds 51 mit diesem verbunden ist.

Als nächstes wird die Betriebsweise der dritten Ausführungsform beschrieben. Das Ausgangssignal des Vergleichsoszillators 45 ist eine Sinuswelle mit einer Frequenz 2f , die durch den Frequenzteiler 46 in ene Sinuswelle mit der Frequenz f ge-r teilt und dem Mikrowellenoszillatur 47 zugeführt wird. Das FM-Signal wird über den Zirkulator 48 von der Antenne 49 hex* übertragen. Der Mikrowcllenoszillator 47 weist einen Festkörper-Milcrowellenoszillator auf. Der Zirkulator 48 ist mit dex· Antenne 49, der Mischstufe 50 und dem Mikrowellenoszillator 47 in einer- Weise verbunden, daß das Signal von dem Mikrowellenoszillator 47 an die Antenne übertragen werden kann,ohne daß es gedämpft wird; das von der Antenne 49 aufgenommene Echo kann der Mischstufe 50 zugefyhrt werden, ohne daß es gedämpft wird. Der Zirkulator 48 kann ein Teil des Signals des Mikrowcllenoszillators 47 (ungefähr -20db) der Mischstufe 50 zuführen. Das Signal wird mit dem von der Antenne 49 empfangenen Echo so gemischt, daß das niederfrequente.Signal an dem Ausgang der Mischstufe 50 erhalten wird. Das Ausgsngssignal an der Mischstufe wird über das Dämpfungsglied 51 dem Verstärker 52 zugeführt. Der automatische Vcrstärkimgsregler 74 vergleicht das Ausgangssigual von dem Wechsel-Gleichspnnmmgs-.Unisetzer 66 mit einem Bozugssignal oder einer Spannung,

- 26 309811/078A

so daß das Ausgangs signal von der Misch stufe 50 entsprechend dem von dem automatischen Verstärkungsregler 7^li erhaltenen Steuersignal gedämpft werden kann. Je höher insbesondere die Ausgangs spannung an dem liechsel-Gleiclispannungs-Uinsetzer 66 ist, um so stärker wird das Ausgangssignal der Mischstufe 50 durch das Dämpfungsglied 51 gedämpft, und umgekehrt. Die Änderung in den Ausgangssignalen der Wechsel-Gleichstrom-Umsetzer 65, 66 und 67 kann daher auf ein Minimum selbst dann herabgesetzt werden, wenn sich das Ausgangssignal der Mischstufe 50 ändert.

Das Tiefpaßfilter 53, die Bandpaßverstärker 5^ und 55, die Mischstufen 56 und 58 sowie die Tiefpaßfilter 57 und 59 sind im Aufbau und Betrieb den entsprechenden Elementen 14, 15, 16, 191 i-7 bzw. 20 der ersten in Fig.3 dargestellten Ausführungsform ähnlich, so daß sie im folgenden niSit weiter "beschrieben sind.

Die in Fig.9 angegebenen Signalwellenformen e.~ bis e. „ sind jeweils den in Fig.% dargestellten Wellenformen e„ bis e^ ähnlich. Da die relative Geschwindigkeit des Ziels in der dritten Ausführungsform nicht null ist, haben die Ausgangswell en form en e -, e._R und e.„ der Tiefpaßfilter 53» 57 und 59 niederfrequente Wellenformen, die nur die Dopplersignalkomponenten wie die in Fig.h darstellten Wellenformen e , e„ und e. enthalten.

Das Ausgangssignal des Frequenz-Spamiungs—Umsetzers 60 ist

. - 27 309811/0784

die Spannung, die der Frequenz des Eingangssignals an dem Frequenz-Spannungs-Umsetzer 60 proportional ist, das heißt die Frequenz des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 53. Da die Frequenz des Dopplersignals proportional zu der relativen Geschwindigkeit u des sich bewegenden Ziels ist, ist die Ausgangsspannung des Frequenz-Spannungs-Umsetzers 60 proportional zu der relativen Geschwindigkeit u. Entsprechend sind die Ausgangsspannungen der Frequenz-Spannungs-Umsetzer 6i und 63 proportional zu der relativen Geschwindigkeit u-. Die zwei Ausgangs spannungen an den Frequenz-Spanniings-Umsetzern 60 und 6l werden miteinander in dem Vergleicher 62 verglichen, so daß, wenn die Differenz zwischen dm zwei Ausgangssignalen höher als ein vorbestimmter Pegel ist, der Ausgang V. des Vergleichers 62 "1" ist, während wenn die Differenz niedriger als der vorbestimmte Pegel ist, der Ausgang V₄ "0" ist. In ähnlicher Weise werden die Ausgangsspannungen der Frequenz-Spannungs-Umsetzer 6l und 13 3 in dem Vergleicher 6k verglichen, und der Ausgang V₂ des Vergleichers 61 ist "i" oder "0" in Abhängigkeit davon, ob die Differenz der Ausgangssignale der Frequenz-Spannungs-Umsetzer 6l und 63 höher oder niedriger als ein vorbestimmter Pegel ist. Ob die Differenzen zwischen jeweils zwei der Dopplersignale an den Tiefpaßfiltern 53, 57 und 59 innerhalb vorbestimmter Werte liegen oder nicht, wird anhand der Ausgangssignale V₁ und V₂ der Vergleicher 62 und 6k festgestellt.

Der Wechsel-Gleichspannungs-Umsetzer 65 wandelt das AusgangswechsaLsignal des Tiefpaßfilters 53 in Gleichspannung um. Das

- 28 309811/0784

heißt, das Ausgangssignal V, des Wechsel-Gleichspannungs-Um- ι setzers 65 die Spannung, die dem Ausdruck J₀(m ) proportional ist, wie aus Gl.(l) zu ersehen ist. In entsprechender Weise ist das Ausgangssignal V^ des Weehsel-Gleichspannungs-Umsetzers 66 die Ausgangapannung, die dem Ausdruck rJ.(m ) proportional ist; das Ausgangssignal V₁. des Wechsel-Gleichstrom-Umsetzers 67 ist dem Ausdruck rJ₂(m_r) proportional. In der logaritnraischen Teilerstufe 68 wird der Logarithmus von V^/V-d.h. von J₁(IH )/J₀(m ) erhalten. In ähnlicher Weise wird in der logarithmischen Teilerstufe 69 der Logarithmus von J„(m )/3, (m ) erhalten. Die Ausgangsspannungen "VV und V₇ der logarithmischen Teilerstufen 68 und 69 sind infolgedessen dem log. (J₁Cm₃^)ZJ₀(Ia₁.)) bzw. dem log(J₂(m_r)/J₁(m_r)) proportional.

Die Entfernung sdiskriminatoren 70 und 71 sind im Betrieb den in Fig.3 dargestellten Diskriminatoren 22 und 24 ähnlich, so daß die Ausgänge V und V_Q der Entfernungsdiskriminatoren 70

8 j

und 71 proportional der Entfernung zu dem Ziel sind. Der das arithmetische Mittel "bildende Generator 72 ist so ausgelegt, daß sein Ausgang V^₀ einen der in Tabelle 1 wiedergegebenai Werte entsprechend den Ausgängen V^ und V₂ der Vergleicher 62 und Gh haben kann. Das heißt, der das arithmetische Mittel bildende Generator 62 gibt das Signal, das den Abstaid zu dem Ziel darstellt, nur dann ab, wenn die Differenz zwischen mindestens zwei Dopplersignalen aus den Tiefpaßfiltern 53, 57 und 59 kleiner ist als ein vorbestiiamter Wert. Wenn die Differenz zwischen zwei Dopplersignalen aus den Tiefpaßfiltern 53,

- 29 309811/078/,

22A2R76

57 und 59 kleiner als vorbestimnit ist, gibt der das arithmetische Mittel bildende Generator 72 ein arithmetisches Mittel von den zwei unabhängig gemessenen Entfernungen ab.

Wie deutlich in Fig.2 zu erkennen ist, ist, wenn der Modulationsindex in klein ist, das heißt die Entfernung zu dem Ziel geringer ist, der Ausdruck J_o(m ) sehr klein verglichen mit den Werten J₀(In ) und J .(in ), so daß die durch das Ausgangssignal Vq wiedergegebene Entfernung zu dem Ziel zuverlässiger und genauer ist als die durch den Ausgang V_Q angegebene Entfernung. Wenn der Modulationsindex m groß ist, ist die durch den Ausgang Vq angegebene Entfernung zu dem Ziel zuverlässiger und genauer als die durch den Ausgang V_g angegebene Entfernung. Da aber die Größen J,(m ), J^m ) und J„(m ) aus den Störungen der Dopplersignale bestimmt werden, die an den Tiefpaßfiltern 53, 57 und 59 erhalten werden, ist das die Entfernung zu dem Ziel darstellende Ausgangssignal V^₀ sehr zuverlässig und genau.

Die Entscheidungsschaltung 73 ist so ausgelegt, daß das den Gassack betätigende Signal nur erhalten wird, wenn die relative Geschwindigkeit eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet, wenn gleichzeitig der Quotient, der durch Teilen der von dem Ifequenz-rSpannuiigs-Uinsetzer 6l erhaltenene Ausgangsspannung durch den Ausgang Verhalten wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt und der Ausgangswert V_lonicht null ist. Infolgedessen wird nur dann, kurz bevor das Fahrzeug zusammenstößt, der Gassack aufgeblasen.

- 30 309811/0784

Bei der dritten Ausführungsforia werden durch Umwandeln der Dopplersignale erhaltene Gfeichspannungssignale zur Berechnung des Intensitätsverhältnisses verwendet; beispielsweise wird ein zeitlicher Mittelwert des Intensitatsverhaltniss.es berechnet.

Bei dieser Ausführungsform wurde das Ziel ein his drei Meter von dem Fahrzeug entfernt mit einer Genauigkeit + 20$ _cgemes-sen, wenn der Frequenzhub 4f = lOMHz ist. Bei dem bekannten System liegt "dfer dem System anhaftende Fehler AR in der Größenordung von vier Metern, so daß das Ziel in einer äußerst kurzen Entfernung von dem Fahrzeug nicht mit der erforderlichen Genauigkeit gemessen werften kann . Das bekannte System kann daher auch nicht als Gassack—Sensor verwendet werden. Das Radar- oder Entfernungsmeßgerät gemäß der Erfindung weist die ausgezeichneten Eigenschaften auf, die für den fiassack-Sensor gefordert werden. Das heißt, die Eiitfernungsmeßeinrichtung gemäß der Erfindung kann sowohl die Entfernung zu dem Ziel, sogar bei einer kurzen Entfernung, als auch dessen Geschwindigkeit mit einem größeren Grad an GeuauigMt messen, so daß es als Gassack-Sniisor verwendet werden kann, der im Betrieb äußerst sicher und zuverlässig ist.

Selbstverständlich poll, wenn die Schaltung, zur Bestimmung, ob sich das Ziel auf das Entfernungsmeßgerät oder das Fahrzeug zu oder von diesem weg bewegt, zusätzlich in der dritten AusfUhrungsfox-m vorgesehen ist, der Gassack nur dann aufgeblasen werden, wenn sich das Ziel auf das Fahrzuug zu bewegt.

- 31" 309811/0784

Die fehlerhafte Betätigung des Gassackes, beispielsweise das Aufblasen des Gassackes, wenn das Fahrzeug mit dem Gassack-S"ensor gemäß der Erfindung an einem Fahrzeug vorbeifährt, oder wenn sich ein Hindernis beispielsweise ein Fahrzeug, quer dazu bewegt, kann daher verhindert werden. Auf diese Weise kann die Betriebssicherheit des Gassack-Sensors stark verbessert werden.

Wie bereits vorher beschrieben ist, wird gemäß der Erfindung die Entfernung zu dem Ziel aus den Intensitätsverhältnissen zwischen Dopplersignalen und nicht durch direkte Bestimmung der Frequenz des Ausgangssignals der Mischstufe gemessen, so daß das Entfernungsmeßgerät gemäß der Erfindung überhaupt keinen bestimmten, dem System anhaftenden Fehler aufweist und nicht uuf eine minimal meßbare Entfernung zu dem Ziel begrenzt ist. Bei dem bekannten System nimmt der Fehler zu, wenn nicht At^— ist; bei dem System gemäß der Erfindung kann die durch

m
O bedingte Grenze durch Ändern der Kenndaten der Entfernungs-

diskriminatoren verringert werden.

Die vorliegende Erfindung beruht auf einem Amplituden-Vergleichssysteni, weshalb die Entfernungsmessung zu dem Ziel durch die Intensitätsveränderung des Echos nicht nachteilig beeinflußt wird. Weiterhin werden die Dopplersignale unabhängig davon bestimmt, ob die relative Geschwindigkeit des Ziels oder die Entfernung zu dem Ziel gemessen und miteinander verglichen werden, so daß die relative Geschwindigkeit mit einem höheren Grad an Genauigkei t gemessen werden kann.

■" ^u- " - 32 -

309811/Π78Α

Ferner ist aus den in Fig.5 und 6 wiedergegebenen Kenndaten der Entfermmgsdiskriminatören 22 und 2k zu ersehen, daß kürzere Entfernungen sogar mit einem höheren Grad an Genauigkeit gemessen werden können. Dies ist in der Praxis einer der größten und wichstigsten Vorteile der Erfindung.

Bei den vorbesehriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind die Oberwellen bis zu den zweiten Oberwellen verwendet; selbstverständlich können aber auch höhere Oberwellen auf eine der vorgeschriebenen Weise ähnliche Art verwendet werden, so·daß die Messung der relativen Geschwindigkeit des Ziels und der Entfernung zu dem Ziel mit einem noch höheren Grad an Genauigkeit gemessen werden kann.

Fatentansprüche

- 33 -309811/0784

Claims

Patentansprüche

i.!verfahren der Messung der Entfernung zu einem Ziel mit ausgesendeten und reflektierte! , frequenzmodulierten, kontinuierlichen Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausgesendete und eine reflektierte Welle gemischt werden, um eine niederfrequente Welle zu erhd ten, daß die niederfrequente Welle in eine Dopplersignal-, eine Grundwellen-Komponente und Oberwellen-Komponenten zerlegt wird, und daß das abgetrennte Dopplersignal und Dopplersignale aus der Grundwellen-Komponente und Oberwellen-Komponente erhalten werden, daß das Intensitatsverhältnis zwischen mindestens zwei der Dopplersignale berechnet wird, und daß die Entfernung zu einem Ziel aus dem berechneten Verhältnis bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zeitlicher Mittelwert des Intensitätsverhältnisses berechnet \i rd, um dadurch den Abstand zu einem Ziel aus dem berechneten Verhältnis zu bestimmen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Intensitätsverhältnis durch Bestimmen der Amplituden von mindestens zwei gleichphasigen oder gegenphasigen Dopplersignalen bestimmt wird, um dadurch den Abstand zu einem Ziel aus dem berechneten Verhältnis zu bestimmen'.

h_t Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Richtung einer relativen Bewegung des Ziels

- 34 -309811/0784

bezüglich des Entfernungsmeßgeräts bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Frequenz mindestens eines der Dopplersignale bestimmt wird, um dadurch die relative Geschwindigkeit des Ziels bezüglich des Entfernungsmeßgeräts zu messen.

6. Verfahren zur Messung der Entfernung zu einem Ziel mit ausgesendeten und reflektierten, frequenzmodulierten, kontinuierlichen Wellen, insbesondere nach einem der \orhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausgesendete und eine reflektierte Welle gemischt werden, um eine niederfrequente Welle zu erhalten, daß die niederfrequente Welle in ei lie Grundwellen-Koipponente und Oberwellen-Komponenten zerlegt wird, daß Dopplersignale aus der Grundwellen-Komponente und Oberwellen-Komponenten erhalten werden, daß das Intensität sverhältnis zwischen mindestens zwei der Dopplersignale berechnet wird, und daß der Abstand zu einem Ziel aus dem berechneten Verhältnis bestimmt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ ei c h net, daß das Intensitätsverhältnis durch Bestimmen der Amplituden von mindestens zwei gleich- oder gegenphasigen Dopplersignalen berechnet wird, um die Entfernung zu einem Ziel aus dem berechneten Verhältnis zu bestimmen.

8. Vorrichtung zur Messung der Entfernung zu einem Ziel mit ausgesendeten und reflektierten, frequenzraodulierten, konti-

309811/0784 - 35 -

nuierliclien Wellen, insbesondere zur Durchführung der Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen (10 bis 12) zum Mischen der aus gesendeten und reflektierten Wellen, um eine niederfrequente Welle zu erhalten, durch Einrichtungen (14, 17, 20) zum Zerlegen der niederfrequenten Wellen in ein Dopplersignal-, eine Grundwellen-Komponente und Oberwellen-rKomponenten, uin das abgetrennte Dopplersignal und Dopplersignale aus der Grundwellen-Komponentc und Oberwellen-Komponenten zu erhalten, durch Einrichtungen (21, 23) zum Berechnen des Intensitätsverhältnisses zwischen mindestens zwei der Dopplersignale, und durch Einrichtungen (22, 2h) zum Messen und Bestimmen der Entfernung zu einem Ziel aus dem berechneten Verhältnis.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zeitliches Mittel des Verhältnisses berechnet wird, um den Abstand eu einem Ziel aus dem berechneten Verhältnis zu bestimmen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Einrichtungen (21, 23) zum Berechnen des Intensitätsverhältnisses das Verhältnis durch Bestimmen von Amplituden von mindestens zwei gleich- oder gegenphasigen Dopplcrsignalen berechnet wird, um damit die Entfernung zu einem Ziel aus dem berechneten Verhältnis heraus zu bestimmen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, g e k e η η ζ e i c h η ο t

3 09811/078A -36-

durch Einrichtungen zur Bestimmung einer Richtung der relativen Bewegung des Ziels bezüglich des Entfernungsmeßgeräts.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzei c h net durch Einrichtungen zur Bestimmung einer Frequenz mindestens eines der Dopplersignale, um damit die relative Geschwindig-r keit des Ziels bezüglich des Entfernungsraeßgeräts zu messen und zu bestimmen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Bestimmung einer Frequenz mindestens eines der Dopplersignale, um damit die relative Geschwindigkeit des Ziels bezüglich des Entfernung smeßgeräte zu messen und zu bestimmen.

lh. Vorrichtung nach Anspruch 9, ge ken nzeichnet durch Einrichtung en zur Bestimmung, einer Richtung einer relativen Bewegung des Ziels bezüglich des Entfernung smeßgeräts.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Bestimmung einer Frequenz mindestens eines der Dopplersignale, um damit die relative Geschwindigkeit de« Ziels bezüglich des Entfernungsmeßgeräts zu messen und zu bestimmen.

16. Vorrichtung nach Anspruch Ik, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Bestimmen einer Frequenz mindestens eines der Dopplersignale, um dadurch die relative Geschwin-

- 37 -3 0 9 8 11/0784

digkeit des Ziels bezüglich des Entfernungsiueßgeräts zu messen und zu bestimmen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Einrichtungen (28, 29; 30 bis Vi) zur Bestimmung einer Richtung einer relativen Bewegung des Ziels bezüglich des Entfernungsmeßgeräts.

18. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Bestimmung einer Frequenz mindestens eines der Dopplersignale, um dadurch die relative Geschwindigkeit des Ziels bezüglich des Entfernungsmeßgeräts zu messen und zu bestimmen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Bestimmung einer Frequenz mindestens eines der Dopplersignale, um dadurch die relative Geschwindigkeit des Ziels bezüglich des Entfernungsiueßgeräts zu messen und zu bestiiGinen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 9_f dadurch g.e k e 11 ii zeichnet, daU-

(a) die Einrichtung (10 bis 12) zum Mischen der ausgesendeten und reflektierten Wellen einen Festkörper-Oszillator (lO) zum Erzeugen einer kontinuierlichen Welle, einen Modulator (9) zur Frequenzmodulation der kontinuierlichen Welle eine Antenne zum Aussenden der kontinuierlichen V/olle und zum Empfangen der von dem Ziel reflektierten Welle und

- 38 309811/0784

eine Mischstufe (12) zum Mischen eines Teils der Welle des Oszillators mit der reflektierten Welle aufweist, eine Einrichtung, um die niederfrequente Welle zu zerlegen und diö Dopplersignale zu erhalt en ^ eine Anzahl Filter (I¹I₉ 17, 20) für die jeweiligen Dopplersignale aufweist,

(c) die Einrichtung zum Berechnen des Intensitätsverhältnisses mindestens eine Teilerstufe (21; 23) zum Berechnen des Intensitätsverhältnisses zwischen den Dopplersignalen von den Filtern aufweist, um das Verhältnis zwischen den Moximalainplituden der Dopplersignale zu herechnen, und

(d) die Einrichtung (22 his 25) zur Messung der Entfernung zu einem Ziel,mindestens einen Entfernungsdiskriminator (22; 2h) aufweist, um mittels des Ausgangssignals der Teilerstufe (21; 23) ein Ausgangssignal zu erhalten, das der Entfernung zu dem Ziel proportional ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch- g e k e η η zeichnet, daß

(a) die Einrichtung (10 his 13) zum Mischen der ausgesendeten und reflektierten Wellen einen Breitbandverstärker (13) zum Verstärken eines Ausgangssignals der Mischstufe (12) aufweist,

(h) die Einrichtung, um die niederfrequente Welle zu zerlegen und die Dopplersignale zu erhalten, ein Tiefpaßfilter (l^;i), das nur das Dopplersigna] (e_Q) durchläßt, einen ersten. Hamlpaßvorstärker (15) ziir Verstärkung nur dos unterdrückten AM-Trägersigna'ls (e.) i;i welchem die Grimflwelle

3 0 9 811/078/*

3AD ORIGINAL

der FM-Welle der Träger und das Dopplersignal das Modulationssignal ist, eine zweiten Bandpaßverstärker (18) zum Verstärken nur des unterdrückten AM-Trägersignals, in welchem der Träger die zweifache Frequenz (eg) der FM-Frequenz hat und das Dopplersignal das Modulationssignal ist, einen Frequenzverdoppler (8) für eine Welle der doppelten FM-Frequenz, einen automatischen Verstärkungsregler (27) zur automatischen Regelung der Verstärkung des Breitbandverstärkers (13)» eine erste Mischstufe (l6) zum Mischen des Ausgangssignals des ersten Bandpaßverstär— kers (15) und der Grundwelle der FM-Welle, um das überlagerte Signal des Dopplersignals und einer Welle mit einer Frequenz, die niedriger ist als die FM-Frequenz zu erhalten, eine zweite Mischstufe (19) zum Mischen der Ausgangssignale des zweiten Bandpaßverstärkers (18) und des Frequenzverdopplers (8), um das überlagerte Signal des Dopp-»· lersignals und ei ner Welle mit einer Frequenz zu erhäL ten, die nicht niedriger ist als die doppelte FM-Frequenz, ein zweites Tiefpaßfilter (17), um die Dopplersignal-Koniponente aus dem Ausgangssignal der ersten Mischstufe (l6) zu erhalten, und ein drittes Tiefpaßfilter (20) aufweist, um das Dopplersignal aus dem Ausgangssignal der zweiten Mischstufe (I9) zu erhalten,

(c) die Einrichtung zur Berechnung des Intensitätsverhältnisses eine erste Teilerstufe (2l) zur Berechnung des Intensitätsverhältnisses zwischen den Dopplersignalen des ersten (Vi) und des zweiten Tiefpaßfilters (17) durch Berechnen ties Verhältnisses zwischen den Maxiiaalamplituden

-ZiO-

309811/078/*

der Dopplersignale, und eine zweite Teilerstufe (23) zum Berechnen des Intensitutsverhältnisses zwischen den Dopp-

-·-<- lersignalen des zweiten (I7) und des dritten Tiefpaßfilters (20) durch Berechnen des Verhältnisses zwischen den Maximalainplituden der Dopplersignale aufweist, und

(d) die Einrichtung zum Messen der Entfernung zu einem Ziel zwei Entfernungsdiekriminatoren (22, 24), um mittels der AusgangsSignaIe der ersten und zweiten Teilerstufen (21, 22) Ausgangssignale zu erhalten, die proportional der Entfernung zu dem Ziel sind, und einen den arithmetischen Mittelwert bildenden Generator (25) aufweist, um ein arithmetisches Mittel der Ausgangssignale der zwei Entfernungsdiskriiainatoren (22, 24) zu bilden.

22. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet, daß

(a) die Einrichtung zum Mischen der ausgesendeten und reflektierten Signale einen Pestkörperoszillator (lO) zur Erzeugung einer kontinuierlichen Welle, einen Modulator (9) zur Frequenzmodulation der kontinuierlichen Welle, eine Antenne (ll) zum Aussenden der kontinuierlichen Welle und zum Empfangen der von dem Ziel reflektierten Welle, eine Mischstufe (12) zum Mischen eines Teils der Welle des Oszillators (lO) und der reflektierten Welle, und einen
Breitfoaiidvei-stärker (13) zum Verstärken eines Ausgangs
der Mischstufο (12) aufweist,

(b) die Einrichtung,um die niederfrequente Welle zu zerlegen und die Dopplersignale zu erhalten, enen ersten Bandpaß-

- 41'-

3098 11/0784 ''■

22*2876

verstärker (l5) zum Verstärken nur des unterdrückten AM-Trägersignals, in welchem die Gruiü welle der PM-WeIIe der Träger und das Dopplersignal das Modulationssignal ist, einen zweiten Tiefpaßverstärker (18) zur Verstärkung nur des unterdrückten AM-Trägersignals, in welchem der Träger die doppelte Frequenz der FM-Frequenz hat und das Dopplersignal das Modulationssignal ist, einen Frequenzverdöpplcr (8) für eine Welle der doppelten FM-Frequenz, einen automatischen Verstärkungsregler (27) zur automatischen Verstärkung der Verstärkung des Breitbandverstärkers (13), eine erste Mischstufe (i6) zum Mischen des AusgangsSignaIs des ersten Bandpaßverstärkers (15) und der Grundwelle der FM-WeHe, um das Überlager ti Signal des Dopplersignals und einer Welle mit einer Frequenz zu erhalten, die nicht nied riger als die FM-Frequenz ist, eine zweite Mischstufe (19) zum Mischen der AusgnngsSignaIe des zweiten Bandpaßver— stärkers (18) und des Frequenzverdopplers (8), um das über lagert Signal aus dem Dopplersignal und einer Welle mit einer Frequenz zu erhalten, die nicht niedriger als die doppelte FM-Frequenz ist, ein zweites Tiefpaßfilter(28), um aus dem Ausgangssignal der ersten Mischstufe (l6) die Dopplersignal-Komponente zu erhalten, ein drittes Tiefpaßfilter (30). um aus dem Ausgangssignal der zweiten Misch stufe (19) die Dopplersignal-Komponente zu erhalten, einen ersten Vollweggleichrichter (31) zum Umkehren des Vorzeichens des Eingangssignals von dem zweiten Tiefpaßfilter (28) ins Positive, wenn das Eingangssignal negativ ist, ohne dadurch die absolute Amplitude des Eingangssignals

- k2 - 30981 1/0784

zu verändern, mid einen zweiten Vollweggleichrichter (32) zum Umkehren des Vorzeichens des Eingangssignals von dem *■*■■ dritten Tiefpaßfilter (30) ins Positive, wenn das Eingangssignal negativ ist, ohne dadurch die absolute Amplitude des Eingangssignals zu verändern,

(c) die Einrichtung zur Berechnung des Intensitätsverhältnisses einen schnellen Teiler (33) zum Berechnen des Intensitätsverhältnisses zwischen den Dopplersignalen des ersten (31) und des zweiten Vol/Lweggleichrichters (32) aufweist, und

(d) die Einrichtung zur Messung der Entfernung zu einem Ziel einen Entfernungsdiskriminator (3²O aufweist, um mittels des Ausgangssignals des schnellen Teilers (33) ein Ausgangssignal zu erhalten, das der Entfernung zu dem Ziel proportional ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch einen Pegeldetelctor (36), der mit dem Ausgang des ersten Vollweggleichrichters (31) verbunden ist, und durch eine Gatterschaltung (35), die mit dem Pegeldetektor (3$) und dem Entfernungs diskriminator (3^) verbunden ist, und welche das Signal des Entfermmgsdiskriminators nur dann durchläßt, wenn der Pegel des Ausgangssignals des Pegeldetektors (36) über einem vorbestimmten Pegel liegt.

2k. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung der Richtung einer relativen Bewegung des Ziels.bezüglich des Entfer-

• - 43 -309811707«/*

nungsmeßgeräts folgende Einrichtungen aufweist: ein erstes Tiefpaßfilter (29) für eines der Dopplersignale, einen ersten Sättigungsverstärker (38) zur Umformung der Ausgangswelle des ersten Tiefpaßfilters (29) in eine Rechteckwelle,

ein zweites Tiefpaßfilter (28) für ein !weiteres Dopplersignal, einen zweiten Sättigungsverstärker (39) zur Umformung der Ausgangswelle des zweiten Tiefpaßfilters (28) in eine Rechteekwelle,

eine Differnzierschaltung (40) zum Differenzieren der Ausgangswelle des zweiten Sättigungsverstärkers (39), eine Diode (4i), die nur die positive Komponente der differenzierten Welle durchläßt,

eine Verzögerungssclialtung (42) zum Verzögern der positiven differenzierten Welle,

eine Gatterschaltung (43), die das Signal nur durchläßt, wenn der Pegel des Ausgangssignals von der Verzögerungsschaltung (42) über einem vorbestimmten Pegel liegt, und ein Einstell-Rückstell-Flip-Flop (44; ), das entsprechend dem Ausgangssignal der Gatterschaltung (43) und entsprechend dem Au s gangs signal der Diode (4i) rückgestellt wird, und ein Sig-r nal abgibt, wenn sich das Ziel auf die Entfernungsmeßeinrichtung zu bewegt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Einrichtung (9 bis 13) zum Mischen der ausgesendeten und reflektierten Signale, um fin,niederfrequentes Signal zu

- 44 309811/0784

-•«PT- . .

erhalten, einen Festkörper-Oszillator (ΙΟ)', einen Modulator (9), eine Antenne (11), eine Mischstufe (12) und einen Breitbandverstärker (13) aufweist,

die Einrichtung, um die niederfrequente Welle zu zerlegen und die Dopplersignale zu erhalten,, erste und zweite Bandpaßverstärker (15,-18), einen Frequenzverdoppler (8), einen automatischen Verstärkungsregler (27), erste und zweite Mischstufen (16, 19), zweite und dritte Tiefpaßfilter (28, 30) und erste und zweite Vollweggleichrichter (31, 32) aufweist,

(c)die Einrichtung zur Berechnung des Intensitätsverhältnisses einen schnellen Teiler:,. (33) aufweist,

(d)die Einrichtung zur Messung der Entfernung zu einem Ziel einen Entfernungsdiskriminator (34) aufweist, und

(c)dio Einrichtung zur Bestimmung einer Richtung einer relativen Bewegung des Ziels bezüglich des Entfernungsmeßgeräts erste und zweite Tiefpaßfilter (28, 29), erste und zweite Sättigungsverstärker (38, 39), eine Differenziersöi altung (40), eine Diode (²Il), eine Verzögerungsschältung (42), eine Gatterschaltung (43) , ein Flip-Flop (44) und weiterhin einen Pegeldetektor (36), eine Gatterschaltung (35) und eine Entscheidungsschaltung (37) aufweist. .

26. Vorrichtung nach Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet, daß

(a)dic Einrichtung zum Mischen der ausgesendeten und re-flektierten Wellen, um eine niederfrequente Welle zu erhalten, einen Festkörper-Mikrowellen-Oszillntor (¹H)₉ einen Zirkulator (48), eine Antenne (49), eine Mischstufe (50), ein Dämpfungsglied

- 45 -309811/078A

(51) und einen Breitbandverstärker (52) aufweist, (Tj) die Einrichtung, um die niederfrequente Welle zu zerlegen ' und ura die Dopplersignale zu erhalten, drei Tiefpaßfilter (53, 57, 59), zwei Bandpaßverstärker (54, 55), zwei Mischstufen (56, 58), drei Wechs^l-Gleichspannungs-Umsetzer (65 bis 67), einen Vergleichsoszillator (45), einen Frequenzteiler (46), und einen automatischen Verstärkungsregler (74) aufweist,

(c) die Einrichtung zur Berechnung des Intensitäisverhältiiisses zwei logarithmsehe Teilerstufen (68, 69) aufweist, und

(d) die Eim-ichtung zur Bestimmung der Entfernung zu einem Ziel aus dem berechneten Verhältnis zwei Entfernungsdiskrirainatoren (70, 71) und einen das arithmetische Mittel bildenden Generator (72) aufweist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung einer Frequenz mindestens eines der Dopplersignale drei Frequenz-Spannungsutnsetzer (60, 61, 63) und zwei Vergleicher (62, 64) aufsei st.

28. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Einrichtung zum Mischen der ausgesendeten und reflektierten Signale, um eine niederfrequente Welle zu erhalten, einen Festkörper-Mikrowellen-Oszillator (47), einen Zirkulator (48), eine Antenne (49), eine Mischstufc (5o), ein Dämpfungsglied (5i) und ä nen Breitbandverstärker (52)

- 46 -309811/0784

aufweist,

(b) die Einrichtung um die niederfrequente Welle zu zerlegen -.,und die j)opplersignale zu erhalten, drei Tiefpaßfilter (53» 57. 59) t zwei Baridpaßverstärker {5h, 55j.» zwei Miselistufen (:>6, 58), drei Wechsel-rGleichspannungs-Umsetzer (65 bis 67), einen Vergleiehsoszillator (^5)» einen Frequenzteiler (46) und einen automatischen Vor stärkungsregler (7^) aufweist,

(c) die Einrichtung zur Berechnung des Intensitätsverhältnisses zwei logarithmische Teilerstufen (68, 69) aufweist,

(d) die Einrichtung zur Bestimmung der Entfernung zu einem Ziel aus dein berechneten Verhältnis zwei Entfernungsdiskriminatoreii (70, 71) und einen das arithmetische Mittel bildenden Generator (72) aufweist, und

(e) die Einrichtung zur Bestimmung einer Frequenz mindestens eines der Dopplersignale drei Frequenz—Spanmmgs-Umsetzer (60, 61, 63), zwei Vergleicher (62, 6h) und weiterhin eine Entscheidungsschaltung (73) aufweist.

29. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Mischen der ausgesendeten und reflektierten Signale, um eine niederfrequente Welle zu erhalten, eine Einrichtung, um die niederfrequente Welle in eine Grundwellen-Jvompoiiente und Oberwellen^KoEtponeriten zu zerlegen, und um Dopplersigiialo aus der Grundwellem-Konipoiiente und den Oberwellen-Komponenten zu erhalten, eine Einrichtung zur Berechniuig des Intensitätsverliältnisses zwischen mindestens zwei der

. - hl -309811/0784

Dopplersignale, und eine Einrichtung zur Bestimmung des Abstandes zu einem Ziel aus dem berechneten Verhältnis.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Einrichtung zur Berechnung des Intensitiitsverhältnisses das Verhältnis berechnet wird, in dem Amplituden von mindestens zwei gleich- oder gegenphasigen Dopplersignalen bestimmt werden, um dadurch die Entfernung zu einem Ziel aus dem berechneten Verhältnis zu bestimmen.

309811/078/,