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Rücks trahlortungsgerät, insbesondere Radar-
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gerät für Kraftfahrzeune Stand der Technik Die Erfindung geht aus
von einem Rückstrahlortungsgerät wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben. Ein
derartiges Rückstrahlortungsgerät ist aus der DE-OS 25 53 302 bekannt.
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Bei diesem bekannten Rückstrahlortungsgerät werden über zwei Strahlungskeulen
zwei Signale mit unterschiedlichen Frequonzen abgestrahlt und iiber diese beiden
Strahlungskeulen werden von einem Ziel erzeugte Echos mit den beiden unterschiedlichen
Frequenzen, die möglicherweise dopplerverschoben sind, empfangen. Durch Vergleich
der beiden empfangenen Signale werden die Echos von Zielen, die in einem vorgegebenen
Bereich liegen, ausgewählt.
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Aufgabe Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Rückstrahlortungsgerät anzugeben,
bei dem sich die Beschränkung der-Signalauswertung auf Ziele in einem vorgegebenen
Bereich auf einfache Weise realisieren läßt.
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Lösung Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen
Mitteln. Eine weitere Lösung ist dem Anspruch 2 zu entnehmen.
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Vorteile Es müssen eine zwei unterschiedlichen Frequenzen, die über
zwei Strahlungsdiagramme abgestrahlt werden, erzeugt werden. Die Erfindung kann
auch bei Radargeräten angewandt werden, bei denen zur guten Entkopplung zwischen
Sende-und Empfangssignal getrennte Sende- und Empfangsantennen vorgesehen sind.
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Beschreibung Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise
näher erläutert. Es zeigt Fig.1 ein Blockschaltbild eines bekannten Radargerätes;
Fig.2,3 ein Fahrzeug mit einem Radargerät, die Gewinnfunktion der Antenne des Radargeräts,
sowie Ziele auf und seitlich der Fahrbahn; Fig.4 ein Blockschaltbild eines Teils
des neuen Radargerätes; Fig.5 ein Beispiel für eine steuerbare Schwellwertschaltung.
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Anhand der Fig.1 wird zunächst ein bekanntes Radargerät, das in der
deutschen Patentanmeldung P 29 00 825 beschrieben ist, erläutert. Es werden dieselben
Bezugs zeichen wie in der genannten Patentanmeldung verwendet t:-n in einem Oszillator
1 erzeugtes HF-Signal (seine Frequenz ist 35 GHz) wird mit einem in einem Sägezahngenerator
2 erzeugten Signal frequenzmoduliert (die Modulationsfrequenz fmod ist 30 kHz).
Das frequenzmodulierte Signal wird über einen Zirkulator 4 einer Antenne 5 zugeführt
und von dort abgestrahlt. Das empfangene Signal wird zu einem ersten
Mischer
6 geleitet, der als weiteres Signal einen kleinen Teil des Sendesignals, das mittels
eines Richtkopplers 3 ausgekoppelt wird, erhält. Anstelle des Zirkulators 4 und
der Antenne 5 können auch getrennte Sende- und Empfangsantennen verwendet werden.
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Die Ausgangssignale des ersten Mischers 6 haben eine Frequenz zwischen
180 kHz und 3600 kHz. Sie entsprechen Entfernungen zwischen 5 m und 100 in. Die
Signale werden in einem Verstärker 7 verstärkt und einem zweiten Mischer 9 zugeführt.
Dem Mischer 9 werden von einem Synthesizer 10 Mischsignale zugeführt, wobei jedem
Mischsignal ein bestimmter Entfernungsbereich zugeordnet ist. Die Frequenzen der
Mischsignale liegen zwischen 10,88 und 14,3 14Hz. Es wird in Stufen von 180 kliz
weitergeschaltet. Das Weiterschalten wird durch eine Steuereinrichtung 65 bewirkt.
Die Steuereinrichtung 65 kann ein Zähler sein, der seine Taktimpulse von dem Synthesizer
erhält. Synthesizer sind allgemein bekannt und werden hier deshalb nicht näher erläutert.
Als Zähler kann das Bauelement SN 74 190 von Fa. Texas Instruments verwendet werden.
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Das Ausgangssignal des zweiten Wischers wird einem ersten Bandpaß
11 zugeführt, dessen Bandbreite (z.B. 180 kHz) don Längen der Entfernungsbereiche
entspricht. Seine Mittenfrequenz ist 10,7 tiHz. Am Ausgang des Bandpasses 11 ist
nur dann ein Signal vorhanden, wenn das Signal im zweiten Mischer 9 mit der Frequenz,
die dem Entfernungsbereich, in dem sich das Ziel befindet, zugeordnet ist, gemischt
wurde. Somit weiß man, wenn man die ìlischfrequenz kennt, in welchem Ent-
fernungsbereích
sich das Ziel befindet. Deshalb leitet die Steuereinrichtung 65 die Information
über den jeweiligen Entfernungsbereich auch zu einer Auswerteeinrichtung 17.
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Das Ausgangssignal des ersten Bandpasses 12 wird in einem dritten
wischer heruntergemischt und der Auswerteeinrichtung 17 zugeführt. Die Anzeige von
Entfernung und Relativgeschindigkeit erfolgt in einer Anzeigeeinrichtung 20.
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Das Mischsignal für den dritten Mischer erhält man durch Teilung eines
von dem Synthesizer 10 abgegebenen Signals in einem Teiler 15. Ein Teiler 14 erzeugt
aus diesem von Synthesizer 10 abgegebenen Signal ein Signal mit der Modulationsfrequenz.
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Dieses Radargerät eignet sich besonders dazu, so erweitert zu werden,
daß nur noch Echos von Zielen, die sich in einem vorgegebenen Bereich befinden,
weiter verarbeitet werden.
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Die nachfolgenden Erläuterungen, zu denen die Fig.2 und 3 herangezogen
werden, dienen zum Verständnis der Erfindung.
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Ein mit dem Radargerät ausgerüstetes Fahrzeug fährt auf einer Fahrbahn,
die durch die angegebenen Fahrbahnränder begrenzt ist. Mit dem Radargerät sollen
Hindernisse, die sich auf der Fahrbahn befinden, erkannt werden. Bei dem praktischen
Gebrauch dürfen abseits der Fahrbahn vorhandene Objekte nicht als EIindernisse angezeigt
werden, denn sie stellen für das Fahrzeug keine Gefahr dar. Die Signalauswertung
muß also auf Echos von Zielen, die in einem vorgegebenen Bereich liegen - dies ist
die Fahrbahn - beschränkt werden.
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Wie dies erreicht wird, wird später erläutert.
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Ein von einem Ziel verursachtes Echo hängt u.a. wesentlich ab von
- der Entfernung des Ziels zum Radargerät, - dem Rückstrahlquerschnitt des Ziels,
und - der Gewinnfunktion der Antenne.
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Wie anhand der Fig.4 noch erläutert werden wird, ist das neue Radargerät
so aufgebaut, daß die Schwankungen der Echosignalamplituden, die durch unterschiedliche
Entfernungen und unterschiedliche Rückstrahlquerschnitte der Ziele verursacht werden,
nahezu eliminiert werden.
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Die Amplitude des weiter zu verarbeitenden Signals hängt also näherungsweise
nur noch von der Gewinnfunktion der Antenne ab. Der Antennengewinn ist in der flauptstrahlrichtung
am größten und nimmt mit wachsender Ablage von der Hauptstrahlrichtung ab. Somit
hat das Echo von einem Ziel, das sich auf der Fahrbahnmitte befindet, die größte
Amplitude. Die Amplitude nimmt für Ziele, die vom Radargerät aus unter den Winkeln
a, ß, und y gesehen werden, zunehmend ab. Die Abschwächung ist für Ziele, die unter
dem Winkel a gesehen werden, gegenüber dem Maximalwert d1dB. Für die anderen Winkel
ergeben sich Abschwächungen um d2dB bzw. d3dB. Bei der qualitativen Darstellung
nach Fig.2 ist die Abschwächung eines Echos von einem Ziel, das vom Radargerät aus
unter einem bestimmten Winkel gesehen wird, gegenüber einem Echo von einem Ziel
auf der Fahrbahnmitte bestimmt durch den Schnitt einer Geraden durch Ziel und Radargerät
mit einer Kurve (Gewinnfunktion), die den Antennengewinn als Funktion der Richtung
angibt.
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Die Echos von den Zielen Za , Zb, Zc haben die Amplitude Z, die Echos
von den Zielen Za Z Zb', Zc' sind gegenüber Z um d1dB abgeschwächt; die Echos von
den Zielen Za", Z", Zc11 bzw. Za"', Zb"', Zc"' um d2dB bzw. d3dB. Die Amplitude
eines Echos von einem Ziel hängt also näherungsweise - bei Berücksichtigung der
genannten Regelung - nur von der Richtung ab, unter der es vom Radargerät aus gesehen
wird, wenn das Zielobjekt unter einem Winkel vom Radargerät beleuchtet wird, bei
dem der relative Amplitudenabfall bedingt durch das Antennenstrahlungsdiagramm,
so groß ist daß die genannte Verstärkungs= regelung eine Amplitudennormierung nicht
mehr bewirken kann, d.h. die Echoamplitude im wesentlichen vom Azimutwinkel bestimmt
wird.
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Diese Erkenntnis wird dazu verwendet, die Signalauswertung auf Ziele
zu beschränken, die sich in dem vorgegebenen Bereich Echo auf der Fahrbahn befinden.
Anhand der Fig.3 wird dies näher erläutert Wie in der Fig.2 - ist ein Fahrzeug auf
einer Fahrbahn daresteilt, dessen Radargerät das angegebene Strahlungsdiagramm hat.
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Bei dem bereits beschriebenen Radargerät wird bei der Entfernungsauswertung
ermittelt, in welchem Entfernungsbereich das Ziel liegt. Die einzelnen Entfernungsbereiche
schließen sich einander an oder überlappen sich. Bei der Erläuterung anhand der
Fig, wird angenommen, daß sich die Entfernungsbereiche aneinander anschließen und
es sind zwei Entfernungsbereiche und II dargestellt.
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Im Entfernungsbereich I befindet sich das Ziel Z1 auf der Fahrbahn,
das Ziel Z2 etwas neben und Z3 weit neben der Fahrbahn. Z1 bzw. Z2 werden vom Radargerät
unter den Winkeln a bzw. ß und Z3 wird unter dem Winkel y gesehen.
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Vom Radargerät werden im Entfernungsbereich I alle Ziele auf der Fahrbahn
erfaßt, wenn ihr Erfassungswinl = ß ist.
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Die Amplituden aller Echos von solchen Zielen sind gegenüber der Echoamplitude
von einem Ziel auf der Fahrbahnmitte um maximal d1dB abgeschwächt. Diese Abschwächung
ergibt sich wie anhand der Fig.2 erläutert. Im Entfernungsbereich Ii erfaßt man
noch alle Ziele auf der Fahrbahn, wenn man alle Echos von Zielen bis zu dem Erfassungswinkel
Y verarbeitet.
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Die entsprechende maximale Abschwächung ist d11dB.
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Wird für jeden Entfernungsbereich ein Schwellwert festgelegt und werden
nur Signale weiterverarbeitet, deren Amplitude oberhalb der Schwellwerte liegen,
dann wird die Signalverarbeitung auf Echos von Zielen, die in dem vorgegebenen Bereich
liegen, beschränkt. Dieser Bereich ist angenähert gleich der Fahrbahn. Es liegen
lediglich die durch eine Schraffur gekennzeichneten Bereiche außerhalb der Fahrbahn.
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Bei einer geeigneten Wahl der Länge eines Entfernungsbereiches sind
die Abweichungen des vorgegebenen Bereiches von der Fahrbahn sehr gering. Die Schwellwerte
für die Entfernungsbereiche I bzw. II sind zu dIdB bzw. dIIdB proportional.
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Nachfolgend wird anhand der Fig.4 das neue Radargerät erläutert, von
dem Ziele außerhalb des vorgegebenen Bereiches nicht berücksichtigt werden. Dadurch
wird verhindert, daß solche Ziele Fehlalarme verursachen.
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Das neue Radargerät geht von dem anhand der Fig beschriebenen aus
Es werden daher nur die Unterschiede erläutert.
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Das Ausgangssignal des ersten Mischers 6 wird einem Hochpaß 66 zugeführt
Der Hochpaß eliminiert mit guter Näherung die Entfernungsabhängigkeit der Amplitude
des empfangenen Signals Das Ausgangssignal des Hochpasses 66 wird dem Verstärker
7, dessen Verstärkung durch eine Einrichtung zur automatischen Verstärkungsregelung
21 so geregelt wird, daß sein Ausgangssignal eine angenähert konstante Amplitude
hat, zugeführt Die Elimination der Entfernungsabhängigkeit bei einem frequenzmodulierten
Dauerstrichradargerät ist auf Seite 94 und die automatische Verstärkungsregelung
ist auf Seite 169 des Buches Introduction to Radar Systems von M.I. Skolnik, McGraw
Hill Verlag, New York, 1962 beschieben Das Ausgangssignal schwankt nur noch sehr
wenig.
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Das Ausgangssignal des Verstärkers wird. dem zweiten Mischer 9 zugeführt,
dem der erste Bandpaß 11 und der dritte Mischer 12 nachgeschaltet sind.
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Das Ausgangssignal des dritten Mischers 12 wird einer steuerbaren
Schwellwertschaltung 22 zugeführt, die entfernungsabhängig von der Steuereinrichtung
65 gesteuert wird Dies wird nachfolgend anhand der Fig.5 näher erläutert.
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Wenn im Radargerät von einem zu einem nächsten Entfernungsbereich
umgeschaltet wird, gibt die Steuereinrichtung 65 an die steuerbare Schwellwertschaltung
22 ein Signal ab.
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Diese steuerbare Schwellwertschaltung kann aus mehreren
Schweliwertschaltungen
mit jeweils einem konstanten Schwellwert bestehen und es wird zwischen diesen einzelnen
Schwellwertschaltungen umgeschaltet. Das Weiterschalten wird gesteuert durch die
Signale, die von der Steuereinrichtung 65 abgegeben werden. Bei vier Entfernungsbereichen
sind vier Schwellwertschaltungen vorgesehen, deren Schwellwerte proportional zu
dIdB, dIIdB, dIIIdB und diVdB sind.
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Das Ausgangssignal der Schwellwertschaltung 22 wird in der Auswerteeinrichtung
17 auf bekannte Weise ausgewertet.
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Wenn ein Ziel außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, dann hat
das ihm zugeordnete Signal am Ausgang des Mischers III eine so kleine Amplitude,
dass es die steuerbare Schwellwertschaltung nicht passieren kann. Somit wird von
diesem Ziel kein Fehlalarm verursacht. Es kann auch eine Schwellwertschaltung benutzt
werden, bei der die Referenzspannung zeitlich und zwar entsprechend dem Absuchvorgang
der Entfernungsintervalle, geändert wird.
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Die steuerbare Schwellwertschaltung kann auch ersetzt werden durch
ein steuerbares Dämpfungsglied, dem eine Schwellwertschaltung mit konstantem Schwellwert
nachgeschaltet ist. Die Signale werden für jeden Entfernungsbereich unterschiedlich
gedämpft. Hierbei werden Echosignale von Zielen außerhalb des vorgegebenen Bereiches
so stark gedämpft, daß sio die Schwellwertschaltung nicht mehr passieren können
und somit in der Auswerteeinrichtung nicht verarbeitet werden.