DE2553302A1

DE2553302A1 - Rueckstrahlortungsgeraet, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2553302A1
Application number: DE19752553302
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Dipl Ing Heller; Wolfram Ing Grad Hertler; Karl Ing Grad Petschauer
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1975-11-27
Filing date: 1975-11-27
Publication date: 1977-06-02
Also published as: US4101888A

Description

STANDARD ELEKTRIK LORENi: .
AKTIENGESELLSCHAFT

H.D.Heller-W.Hertler-K.Petschauer 1-1-1

Rückstrahlortungsgerät, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Stand der Technik:

Die Erfindung betrifft ein Rückstrahlortungsgerät wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben.

Rückstrählortungsgeräte, insbesondere Radargeräte, können in Kraftfahrzeugen dazu verwendet werden, den Abstand und die Relativgeschwindigkeit zu einem Kraftfahrzeug oder einem Hindernis zu messen. Bei der Messung muß dafür gesorgt werden, daß nur Reflexionen von Objekten, die sich auf der gleichen Fahrbahn wie das messende Fahrzeug befinden, berücksichtigt werden. Reflexionen von Leitplanken, Verkehrszeichen und dergleichen müssen unberücksichtigt bleiben. Um dies zu erreichen wird ein sogenannter "elektronischer Fahrkanal¹¹ gebildet und es werden nur Reflexionen von Objekten ausgewertet, die sich in diesem elektronischen

Sm/Scho
13.11.1975

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Fahrkanal befinden.

Ein Rückstrahlortungsgerät, bei dem ein derartiger elektronischer Fahrkanal, erzeugt wird;» ist aus der DT-OS 25 27"186 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Rückstrahl-■ Ortungsgerät wird von zwei Antennen, deren Strahlungsdiagramme sich überlappen, je ein verschiedenfrequentes HF-Signal abgestrahlt. Der elektronische Fahrkanal ist gleich dem Überlappungsbereich der beiden Strahlungskeulen. Die von einem Objekt, das sich in diesem Bereich befindet,reflektierten verschiedenfrequenten Signale, die von den beiden Antennen empfangen und jeweils einem Empfänger zugeführt werden, haben annähernd gleiche Amplituden. Entfernung und Relativgeschwindigkeit werden nur gemessen, wenn diese Bedingung(annähernd gleiche Amplituden) erfüllt ist.

Aufgabe:

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Rückstrahlortungsgerät anzugeben, bei dem der elektronische Fahrkanal nicht durch die geometrische Form des Überlappungsbereiches der beiden Strahlungskeulen bestimmt ist.

Lösung: .

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den in den Ansprüchen angegebenen Mitteln.

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Vorteile:

Der elektronische.Fahrkanal kann in einfacher Weise geändert bzw. der Fahrbahnbreite angepaßt werden. Die verschiedenen Frequenzen werden durch Amplitudenmodulation eines Hochfrequenz signals mit zwei Niederfrequenzsignalen erzeugt. Dadurch ist nur ein Hochfrequenzgenerator notwendig. Eirtpfangsseitig ist nur ein Empfänger vorgesehen.

Beschreibung:

Die Erfindung wird nun mit Hilfe der Zeichnungen beispielsweise für ein Fahrzeughindernisradargerät näher erläutert. Es zeigen:

Fig.j eine Draufsicht auf einen Autobahnabschnitt/ in dem ein mit dem erfindungsgemäßen Radargerät ausgerüstetes Fahrzeug fährt;

Fig.2 ein Blockschaltbild des Radargerätes;

Fig.3- Einzelheiten eines Auswerteteiles A nach Fig.2;

Fig.4 das Strahlungsdiagramm der Antennenkombination nach Fig.2.

In Fig.1 ist nur die eine Fahrtrichtung eines Autobahnabschnittes dargestellt. Er hat zwei Fahrbahnen F1 und F2. Auf der rechten Fahrbahn F2 fährt ein Fahrzeug K mit dem gerade noch möglichen Sicherheitsabstand vom Fahrbahnrand. Diese Darstellung wurde gewählt zur Erläuterung des ungünstigsten Betriebsfalles des Radargerätes, mit dem das Fahrzeug ausgerüstet ist.

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Rechts und links von den Fahrbahnen Fl₃ F2 befinden sich bei

von
den Autobahnen im allgemeinen Verkehrszeichen,. Notrufmelder und dgl. freie Sicherheitszonen. Diese sind mit SZ bezeichnet.

Beginnend beim Fahrzeug K sind Entfernungsmarken für 10, 20 ... 70 m eingezeichnet. Im Folgenden wird angenommen _s daß mit dem Radargerät innerhalb von 20 m vor dem Fahrzeug keine genauen Messungen vorgenommen werden können und daß ein Bereich bis zu 150 m erfaßt werden soll. Demnach gibt es 13 Bereiche El ... E13. Jedem der Entfernungsbereiche El bis E13 ist ein WinkeIt^l bis ^13 zugeordnet. Innerhalb des doppelten Winkels wird ein Fahrzeug auf der Fahrbahn im entsprechenden Entfernungsbereich erfaßt. Der Winkel 2λ7Ί ist vorteilhaft, aber nicht notwendigerweise der öffnungswinkel des Strahlungsdiagramms der Sende-/Empfangsantenne des Radargeräts, wie in Fig.4 gezeigt ist.

Aus Fig.l ersieht man, daß bei einem öffnungswinkel ofl =8°, der zum Bereich El gehört, eine dreieckförmige Fläche außerhalb der Fahrbahn ebenfalls vom Radargerät erfaßt wird. Die kurze Kathete MS hat bei 30 m eine Länge von 1,5 m, von der die 1 m Sicherheitszone abzuziehen ist, so daß diese Fläche praktisch vernachlässigt werden kann.

In Fig.2 ist ein Blockschaltbild des Radargeräts gezeigt. Es enthält teils bekannte, teils neue Teile. Die bekannten Teile bilden ein CW-Radargerät zur Entfernungsmessung,, das zuerst beschrieben wird.

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Das Signal eines HP-Leistungsoszillators 03, der die Frequenz fo hat, wird mit einem Prequenzmodulator FM dreieckförmig. frequenzmoduliert. Beim bekannten Radargerät gelangt das frequenzmodulierte Signal über einen Duplexer D und eine nicht dargestellte Verzweigung zu zwei Sende-/Empfangsantennen Bl und E2. Diese 'Antennen strahlen ein Doppelkeulendiagramm ab. Das an einem Objekt reflektierte Signal gelangt über den Duplexer D auf den einen Eingang einer Mischstufe M₉ an deren anderem Eingang ein kleiner Teil des Sendesignals liegt. Am Ausgang der Mischstufe M ist eine Filterbank, bestehend aus Bandpässen BPl bis BP13 mit gleichen, aneinander anschließenden Durchlaßbereichen, angeschlossen. Die Bandpässe BPl bis BP13 sind den Entfernungsbereichen El bis EI3 zugeordnet. An einem Bandpaß tritt dann ein Ausgangssignal auf, wenn sich im entsprechenden Entfernungsbereich ein reflektierendes Objekt befindet.

Es wird nun die erfindungsgemäße Erweiterung des bekannten Radargeräts beschrieben, bei dem eine zusätzliche Amplitudenmodulation der Signale vorgesehen ist.

Das Signal fo des Oszillators 03 wird über zwei Amplitudenmodulatoren AMl und AM2 an zwei gegenüberliegenden Punkte einer Brücke Bl gelegt, in deren einem Zweig sich ein l80°-Phasenglied befindet. In den Amplitudenmodulatoren AMl und AM2 wird das frequenzmodulierte Signal fo mit jeweils einer von zwei Niederfrequenzen fl und f2, die

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von Oszillatoren Öl und 02 geliefert werden, amplitudenmoduliert, sodaß. am Ausgang von AMl die Frequenzen fo und fo - fl und am Ausgang von AM2 die Frequenzen fo und fo - f2 auftreten. Die Frequenz fl ist beispielsweise 6 kHz und die Frequenz f2 10 kHz. Die Modulationsgrade sind vorzugsweise gleich groß. Am oberen Brückenpunkt treffen beide HF-Spannungen gleichphasig ein, so daß dort die Frequenzen fo, fo - fl und fo - f2 auftreten. Am vierten Brückenpunkt sind die Spannungen hochfrequent um l80° phasenverschoben, so daß sich fo heraushebt und nur die Frequenzen fo - fl und fO - f2 auftreten.

Die erstgenannten Spannungen gelangen direkt und die zweiten Spannungen über ein 90 -Phasenglied P zu einer zweiten Brücke B2, in deren einem Zweig sich ebenfalls ein 180 -Phasenglied befindet. Am oberen Brückenausgang treten die Frequenz fo ohne Phasenverschiebung und die Frequenzen fo - fl und fo - f2 um 90 phasenverschoben auf, die über den Duplexer D auf die Antenne R2 gelangen". Am unteren Brückenausgang treten die Frequenz fo ohne Phasenverschiebung und die Frequenzen fo - fl und fo - f2 um 270° phasenverschoben auf. Mit diesen Frequenzen wird die Antenne Rl gespeist.

Statt zwei Antennen können auch mehrere Antennen vorgesehen sein. ,

Die Antennen Rl und R2 erzeugen zusammen das in Fig.4 gezeigte Doppelkeulendiagramm, das ähnlich dem Strahlungsdiagramm des Instrumenten-Landesystems ist. Wie_ der Fig.4 zu entnehmen ist, überwiegt auf der linken Seite der durch das" Fahrzeug K' be- . ' stimmten Achse die Feldstärke E (fo - fl), auf der rech-

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ten Seite überwiegt die Feldstärke E (fo - f2). An einem beliebigen Punkt treten also die beiden HF-Signale fo - fl und fo - f2 mit verschieden großen Feldstärken auf (ausgenommen sind Orte auf der Achse, wo beide Feldstärken gleich groß sind). Die an Fahrzeugen Kx und Kz reflektierten und

+ · + wieder empfangenen HF-Signale fo - fl und fo - f2 haben infolgedessen verschieden große Amplituden. Für ein Fahr-

des Fahrzßugs K zeug Ky auf der Fahrzeugachse sina die Amplituden gleich groß. Die Differenz der Amplituden ist ein Maß für den Azimut des reflektierenden Fahrzeuges und das Vorzeichen der 'Differenz gibt an, ob sich das Fahrzeug links oder rechts von der Achse befindet. Der AzimutoTic des Fahrzeuges Kx ist also negativ und der Azimuti^z des Fahrzeuges Kz ist positiv. Für das Fahrzeug Ky ist v'y = 0»

Unter der Voraussetzung, daß im Empfänger keine Amplitudenbegrenzung erfolgt, ist nach der Demodulation das Verhältnis der NF-Amplituden gleich dem der HF-Amplituden.

Zur Auswertung der Amplituden ist jedem der Bandpässe BPl bis BP13 in Fig.2 eine AM-Auswerteschaltung Al bis A13 nachgeschaltet. Eine solche Auswerteschaltung ist in Fig.3 gezeigt. Das vom Bandpaß BP kommende Signal gelangt zuerst auf einen AM-Demodulator AD, an dessen Ausgang die beiden Niederfrequenzen fl und f2 auftreten. Diese werden mittels zweier Filter NPl und NP2 getrennt und anschließend in Gleichrichtern Gl und G2 gleichgerichtet. In einem Differenzverstärker V wird die Differenz der beiden Spannungen gebildet. Da eine Links-ZRechtsunterscheidung bezüglich der Fahrzeugachse nicht erforderlich ist, wird nur der Betrag der Differenz einer einstellbaren Schwellwertschaltung SE zugeführt. Der Schwellwert wird entsprechend

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dem Maximalwert des WinkeIs </im jeweiligen Entfernungsbereich eingestellt. Die Schwellwertschaltung SE gibt dann ein Ausgangssignal ab, wenn die vom Differenzverstärker V festgestellte Differenz kleiner als der eingestellte Schwellwert ist; dies ist dann der Fall, wenn sich in einem Entfernungsbereich E ein reflektierendes Objekt innerhalb des diesem Entfernungsbereich zugeordneten Winkels^befindet.

Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, schaltet ein Ausgangssignalan "einer der Auswerteschaltungen Al bis A13 die jeweils zugeordnete Anzeigelampe aus Ll bis L13 ein. Das Fahrzeug K erhält somit eine genaue Anzeige, in welcher Entfernung sich vor ihm ein Fahrzeug befindet, soweit dieses nicht weiter als 150 m entfernt ist. Ist dieses Fahrzeug ein PKW und befindet sich davor z.B. noch ein LKW, so wird dieser ebenfalls angezeigt. Da nur reflektierende Objekte erfaßt werden sollen, die sich auf der Fahrbahn befinden, wird für Fahrzeug K, das mit dem Radargerät ausgerüstet ist₃ ein "elektronischer Fahrkanal" gebildet. Bei zusätzlicher Berücksichtigung des Vorzeichens der Differenz wird außerdem eine Unterscheidungsmöglichkeit für rechts- oder linksseitige Hindernisse geschaffen (Ausgang .des Differenzverstärkers V positiv oder negativ).

Auf die beschriebene Weise kann auch die Elevation von reflektierenden Objekten bestimmt werden. Es ist dadurch möglich, z.B. ein großes Fahrzeug auf der Fahrbahn von einer sieh über der Fahrbahn befindenden Brücke zu unterscheiden. Zur Elevationsbestimmung benötigt man eine weitere Antenne, die senkrecht über einer der beiden Antennen Rl oder R2 liegt.

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V^er

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Azimut- und Elevationsmessung erfolgen zweckmäMgerweise im Zeitmultxplexverfahren. Die gemeinsamen Azimut- und Elevationswerte werden je Entfernungsbereich in geeigneter Weise zusammengeführt.

Die Erfindung istbesoxfersbei einem Radargerät anwendbar, mit dem nicht nur die Entfernung, sondern aμch die relative Geschwindigkeit eines auf der Fahrbahn befindlichen anderen Fahrzeuges gemessen wird. In diesem Fall wird " die Anzeige zusätzlich von der gemessenen Relativgeschwindigkeit beeinflußt. Soll das Fahrzeug mit den ermittelten Werten direkt gesteuert werden, dann
werden die Meßwerte einer Verar- .

beitungsexnrichtung zugeführt, die Steuer- und Regelsignale für das Fahrzeug liefert.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

{ l.y Rückstrahlortungsgerät, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ^ mit mindestens zwei Antennen, die HP-Signale verschiedener Frequenzen abstrahlen und deren Strahlungsdiagramme sich überlappen, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der abzustrahlenden Signale wie beim bekannten Instrumentenlandesystem durch Amplitudenmodulation eines einzigen Hochfrequenzsignals mit zwei Niederfrequenzen erzeugt werden, daß die von einer der beiden Antennen empfangenen Signale ausgewertet werden, wobei die Differenz der Amplituden der verschiedenfrequenten HF-Signale, die von einem Obj"ekt reflektiert werden, mit einer Auswerteein-

(A)
richtung ermittelt wird, daß ein diesem Vergleichswert proportionales Gleichspannungssignal erzeugt wird und

(Sc)

daß dieses Signal einer Schwellwertschaltung, deren Schwellwert durch den vorgegebenen Azimutbereich bestimmt ist, zugeführt wird.
2. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verschiedene Azimutbereiche vorgesehen sind, wobei jeder Azimutbereich einem bestimmten Entfernungsbereich zugeordnet ist.

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3. Rückstrahlortungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Lehre des Anspruchs 1 oder 2 sinngemäß zur Ermittlung des Elevationsbereichs des Objekts angewendet wird.

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