DE10015500A1 - Mehrstrahl-Radarsystem - Google Patents

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Mehrstrahl-Radarsystem, das aufweist: eine Strahlungserzeugungsvorrichtung zum Erzeugen von Radarstrahlsignalen, eine Anzahl von Antenneneinrichtungen, jede jeweils zum Senden und/oder Empfangen von Radarstrahlsignalen, eine Mischvorrichtung zum Mischen von erzeugten Radarstrahlsignalen mit empfangenen Radarstrahlsignalen, eine Anzahl von Vorrichtungen zum Auswerten der gemischten Radarstrahlsignale, wobei jede der Anzahl von Vorrichtungen einer vorbestimmten der Antenneneinrichtungen zugeordnet ist, eine Schalteinrichtung zum Auswählen einer der Antenneneinrichtungen und selektiven Aufschalten der über die ausgewählte Antenneneinrichtung empfangenen Radarstrahlsignale auf die Mischvorrichtung und zum Aufschalten der gemischten Radarstrahlsignale auf die der jeweils ausgewählten Antenneneinrichtung zugeordnete Auswertevorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein FMCW-Mehrstrahl-Radarsystem insbesondere zur Ob­ jekterfassung für Kraftfahrzeuge.

FMCW-Radarsysteme zur Abstands- bzw. Geschwindigkeitsmessung sind bei­ spielsweise aus DE 42 42 700 A1 bekannt. Beim FMCW-Radar werden kontinu­ ierlich elektromagnetische Radarstrahlsignale ausgesendet, deren Frequenz zwi­ schen zwei Werten im wesentlichen rampenförmig moduliert wird. Die empfan­ genen reflektierten Radarstrahlsignale werden mit den gleichzeitig ausgesendeten Radarstrahlsignalen gemischt. Aus der durch die Mischung gewonnenen Zwi­ schenfrequenz kann auf den Abstand des die Radarstrahlsignale reflektierenden Objekts geschlossen werden. Aus Frequenzunterschieden zwischen ausgesende­ ten und empfangenen Radarstrahlsignalen läßt sich darüber hinaus die Relativge­ schwindigkeit des betreffenden Objekts ermitteln.

Mehrstrahl-Radarsysteme weisen mehrere Abstrahl-Empfangseinrichtungen (An­ tennen) auf, um ein entsprechend größeres Feld zu überstrahlen. Bei dem gemäß WO 95/14939 bekannten Mehrstrahl-Radarsystem werden drei gegeneinander versetzte Radarstrahlen zyklisch nacheinander ausgesendet und empfangen. Da die Aussendung der Radarstrahlen nacheinander erfolgt, genügt eine einzige Ein­ richtung zum Auswerten der jeweils empfangenen Radarstrahlen.

Sollen jedoch alle Radarstrahlen gleichzeitig gemessen werden, so ist entspre­ chend der Anzahl von ausgesendeten/empfangenen Radarstrahlen eine ebensolche Anzahl von Mischvorrichtungen zum Mischen der erzeugten Radarstrahlsignalen mit empfangenen Radarstrahlsignalen notwendig. Ein derartiges Radarsystem ist beispielsweise in DE 195 30 065 A1 offenbart. Insbesondere die für die Misch­ vorrichtungen benötigten Mischerdioden fallen kostenmäßig stark ins Gewicht.

Die Erfindung wird durch ein FMCW-Mehrstrahl-Radarsystem mit den Merkma­ len gemäß den unabhängigen Ansprüchen beschrieben. Vorteilhafte Weiterbil­ dungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Bei den erfindungsgemäßen FMCW-Mehrstrahl-Radarsystemen kann somit vor­ teilhafterweise auf ein mehrfaches Vorsehen von Mischvorrichtungen verzichtet werden bei gleichzeitiger Erhaltung der vollen Funktionalität von Mehrstrahl- Radarsystemen, insbesondere der Möglichkeit von Phasendifferenzmessungen, welche zur Bestimmung des Lateralversatzes benötigt werden.

Dies eröffnet einen Weg zur Kostenreduktion bei der Herstellung derartiger Ra­ darsysteme.

Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfin­ dung; und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfin­ dung.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Antennen 6a zum Senden und drei Antennen 6b zum Empfangen von Radarstrahlsignalen vorgese­ hen. Ein VCO als Strahlungsvorrichtung 1 ist über einen Richtkoppler als Strah­ lungsteilungsvorrichtung 2 mit den Sendeantennen 6a verbunden. Der Richt­ koppler 2 dient zum Abzweigen erzeugter Radarstrahlsignale und zum Zuführen der abgezweigten Radarstrahlsignale an die Mischvorrichtung 3. Die Mischvor­ richtung 3 dient zum Mischen der erzeugten Radarstrahlsignale mit über die Empfangsantennen 6b empfangenen Radarstrahlsignalen. Die Auswertung der ge­ mischten Radarstrahlsignale erfolgt jeweils durch Auswertevorrichtungen 8. Jede Empfangsantenne 6b ist einer der Auswertevorrichtungen 8 zugeordnet. Die Auswahl einer der Empfangsantennen 6b und der zugeordneten Auswertevor­ richtung 8 wird durch die Schalteinrichtung 5a, 5b durchgeführt, wobei der Teil 5a der Schalteinrichtung zum Auswählen einer der Empfangsantennen 6b ausge­ bildet ist und der Teil 5b der Schalteinrichtung zum Aufschalten der in der Mischvorrichtung 3 gemischten Radarstrahlsignale auf die der jeweils ausge­ wählten Empfangsantennen 6b zugeordnete Auswertevorrichtung 8 ausgebildet ist. Die Teile 5a und 5b der Schalteinrichtung schalten demnach synchron zuein­ ander. Zwischen der Mischvorrichtung 3 und dem zweiten Teil 5b der Schaltein­ richtung ist ein Signalverstärker 4 angeordnet.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 werden die Antennen 6 jeweils zum Senden und zum Empfangen von Radarstrahlsignalen verwendet. Für die Trennung der jeweiligen Sende-/Empfangssignale sind jeweils Sen­ de/Empfangssignal-Trennungsvorrichtungen 7 vorgesehen, die als Zirkulatoren- ausgebildet sind, welche jeweils zwischen die Antennen 6 und den Richtkoppler 2 geschaltet sind. Alternativ können die Sende/Empfangssignal-Trennungs­ vorrichtungen 7 auch als Richtkoppler ausgebildet sein. Der erste Teil 5a der Schalteinrichtung ist jeweils mit den Zirkulatoren 7 (bzw. Richtkopplern) verbun­ den. Die Umschaltung erfolgt in gleicher Weise wie bei dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel.

Die Auswerteeinrichtung 8 weist jeweils Filter auf, die auf die durch die ihnen zugeordneten Antennen empfangenen Radarstrahlsignale abgestimmt sind.

Durch zyklisches Wechseln der aufgeschalteten Antenneneinrichtungen 6 und der jeweils zugeordneten Auswertevorrichtung 8 wird die Funktion eines Mehrstrahl- Radarsystems realisiert.

Die erfindungsgemäßen FMCW-Mehrstrahl-Radarsysteme können vorteilhafter­ weise zur Objekterfassung im Straßenverkehr eingesetzt werden, so z. B. als in einem Kraftfahrzeug mitgeführten Radarsensor. Durch die Mehrstrahligkeit kann ein größeres Sichtfeld erfaßt werden, und es ergibt sich die Möglichkeit der Win­ kelmessung.

Die Erfindung ist nicht auf ein zwei- oder dreistrahliges Radarsystem beschränkt, vielmehr können beliebige Anzahlen von Antenneneinrichtungen 6, 6a, 6b vorge­ sehen sein.

Claims (7)

1. Mehrstrahl-Radarsystem, aufweisend:
eine Strahlungserzeugungsvorrichtung (1) zum Erzeugen von Radarstrahl­ signalen,
eine erste Anzahl von ersten Antenneneinrichtungen (6a), jede jeweils zum Senden von Radarstrahlsignalen,
eine zweite Anzahl von zweiten Antenneneinrichtungen (6b), jede jeweils zum Empfangen von Radarstrahlsignalen,
eine Mischvorrichtung (3) zum Mischen von erzeugten Radarstrahlsigna­ len mit empfangenen Radarstrahlsignalen,
eine zwischen der Strahlungserzeugungsvorrichtung (1) und der ersten Anzahl von Antennen (6a) angeordnete Strahlungsteilungsvorrichtung (2) zum Abzweigen erzeugter Radarstrahlsignale und Zuführen der Radar­ strahlsignale an die Mischvorrichtung (3).
eine Anzahl von Vorrichtungen (8) zum Auswerten der gemischten Radar­ strahlsignale, wobei jede der zweiten Antenneneinrichtung (6b) einer vor­ bestimmten Auswertevorrichtung (8) der zugeordnet ist,
eine Schalteinrichtung (5a, 5b) zum Auswählen einer der zweiten Anten­ neneinrichtungen (6b) und selektiven Aufschalten der über die ausge­ wählte zweite Antenneneinrichtung (6b) empfangenen Radarstrahlsignale auf die Mischvorrichtung (3) und zum Aufschalten der gemischten Radar­ strahlsignale auf die der jeweils ausgewählten zweiten Antenneneinrich­ tung (6b) zugeordnete Auswertevorrichtung (8).

2. Mehrstrahl-Radarsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der zweiten Antenneneinrichtungen (6b) der Anzahl von Aus­ wertevorrichtungen (8) gleicht.

3. Mehrstrahl-Radarsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das selektive Aufschalten einer der zweiten Antenneneinrichtun­ gen (6b) und der jeweils zugeordneten Auswertevorrichtung (8) zyklisch durchgeführt wird.

4. Mehrstrahl-Radarsystem, aufweisend:
eine Strahlungserzeugungsvorrichtung (1) zum Erzeugen von Radarstrahl­ signalen,
eine Anzahl von Antenneneinrichtungen (6), jede jeweils zum Senden und Empfangen von Radarstrahlsignalen, wobei jeder Antenneneinrichtung (6) jeweils eine Sende/Empfangssignal-Trennungsvorrichtung (7) zugeordnet ist,
eine Mischvorrichtung (3) zum Mischen von erzeugten Radarstrahlsigna­ len mit empfangenen Radarstrahlsignalen,
eine Anzahl von Vorrichtungen (8) zum Auswerten der gemischten Radar­ strahlsignale, wobei jede der Anzahl von Vorrichtungen (8) einer vorbe­ stimmten der Antenneneinrichtungen (6) zugeordnet ist,
eine Schalteinrichtung (5a, 5b) zum Auswählen einer der Antennenein­ richtungen (6) und selektiven Aufschalten der über die ausgewählte An­ tenneneinrichtung (6) empfangenen Radarstrahlsignale auf die Mischvor­ richtung (3) und zum Aufschalten der gemischten Radarstrahlsignale auf die der jeweils ausgewählten Antenneneinrichtung (6) zugeordnete Aus­ wertevorrichtung (8).

5. Mehrstrahl-Radarsystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Antenneneinrichtungen (6) der Anzahl von Auswertevor­ richtungen (8) gleicht.

6. Mehrstrahl-Radarsystem gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen der Mischvorrichtung (3) und den Auswertevorrichtun­ gen (8) mindestens eine Verstärkungsvorrichtung (4) angeordnet ist.

7. Mehrstrahl-Radarsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als FMCW-Radarsensor zur Objekterfassung für Kraftfahrzeuge ausgebildet ist.