DE10226576A1

DE10226576A1 - Verfahren zur Eliminierung von Scheinobjekten bei Nahbereichs-Puls-Radar-Sensoren

Info

Publication number: DE10226576A1
Application number: DE10226576A
Authority: DE
Inventors: Matthias Eckel; Juergen Hoetzel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-08
Also published as: WO2003107034A1; US20040239554A1; US6940449B2; EP1516202A1

Abstract

Um ein Verfahren zur Eliminierung von Scheinobjekten bei Nahbereichs-Puls-Radar-Sensoren, wobei Radar-Pulse mit einer bestimmten Frequenz ausgesendet werden und die Zeit gemessen wird, bis diese von einem Objekt reflektiert und wieder empfangen werden, wobei außer dem gesendeten Puls (TX-Puls) noch ein zeitverzögerter zweiter Puls (RX-Puls) erzeugt wird, zu schaffen, welches die bekannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und mit dem die Eliminierung von Scheinobjekten bei Nahbereichs-Uls-Radar-Sensoren gewährleistet werden kann, ist vorgesehen, dass die ausgesendeten Pulse (TX-Puls) und die zusätzlich erzeugten, dazu zeitverzögerten zweiten Pulse (RX-Puls) nach einem Binär-Phase-Shift-Keying-Verfahren moduliert werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eliminierung von Scheinobjekten bei Nahbereichs-Puls-Radar-Sensoren, wobei Radar-Pulse mit einer bestimmten Frequenz ausgesendet werden und die Zeit gemessen wird, bis diese von einem Objekt reflektiert und wieder empfangen werden. Außer dem ausgesendeten Puls (TX-Puls) wird noch ein zeitverzögerter zweiter Puls (RX-Puls) erzeugt, der mit dem empfangenen Puls verglichen wird.

Bekannt sind Nahbereichs-Puls-Radar-Sensoren, die hauptsächlich in Fahrzeugen zur Umfeld-Überwachung eingesetzt werden. Das englische Wort für diese Sensoren ist "Short Range Radar" (SRR). Diese Sensoren weisen häufig Störeffekte auf.

Einer der Störeffekte ist, dass Objekte, die sich weit außerhalb des Messbereichs befinden, unter bestimmten Umständen als "Scheinobjekte" innerhalb des Messbereichs angezeigt werden. Der Messbereich wird durch den Bereich beschrieben, in dem eine Objektdetektion stattfinden soll. Er wird so ausgelegt, dass er ein Teilbereich der in der Messzykluszeit von der Radarwelle zurückgelegten halben Entfernung ist. Die Messzyklenzeit ist durch die Wiederholungsrate der Einzelmessung definiert. Die Scheinobjekte sind Ergebnisse von Reflexionen aus der vorherigen Messung.

Beispiele für die Anwendung sind in der RU 2141151 C1 und in der WO 9847022 A beschrieben.

Während in der RU 2141151 C1 der konstruktive Aufbau eines "Strip phase shifter" beschrieben wird, ist in der WO 9847022 A ein Doppler Radar-Warnsystem angegeben, welches im Wesentlichen aus einem Sender zur Erzeugung zweier analoger Signale, die von einem Objekt reflektiert werden, und einem Computer mit einem Speicher zur Umwandlung der analogen Signale in ein zu deren "phase shift" korrespondierendes digitales Signal, besteht.

Darstellung der Erfindung Aufgabe Lösung, Vorteile

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren anzugeben, mit dem die Eliminierung von Scheinobjekten bei Nahbereichs-Puls-Radar-Sensoren gewährleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der oben genannten Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst.

Danach ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesendeten Pulse und die dazu zeitverzögerten zweiten Pulse nach einem Binär-Phase-Shift-Keying-Verfahren moduliert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, dass durch die vorgeschlagene Art der Phasenverschiebung zwischen den ausgesendeten Pulsen die Eliminierung von "Scheinobjekten" in einfacher Weise möglich wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Phasenverschiebung dadurch realisiert, dass die ausgesendeten Pulse moduliert werden, indem eine Phasenverschiebung von 180° zwischen dem gesendeten Puls (TX-Puls) und dem zeitverzögerten zweiten Puls (RX-Puls) so eingeführt wird, dass immer mindestens zwei aufeinander folgende Pulse die gleiche Phase haben und mindestens die nächsten beiden Pulse um 180° verschoben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung des Prinzips eines Puls-Radar-Sensors nach dem bekannten Stand der Technik und
2 die grafische Darstellung der Phasenverschiebung der TX- und RX-Pulse nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Bei Puls-Radar-Sensoren nach dem Stand der Technik werden Radar-Pulse mit einer bestimmten Frequenz in zyklischen Abständen ausgesendet, und es wird die Zeit gemessen, bis diese von einem Objekt reflektiert und wieder empfangen werden.
Nach dieser Erfindung werden die ausgesendeten Pulse nach einem Binär-Phase-Shift-Keying(BPSK)-Verfahren moduliert. Damit wird das Problem der "Scheinobjekte" gelöst, das bei den bekannten Vorschlägen bisher nicht gelöst ist.
Zunächst wird anhand der 1 das Prinzip der Arbeitsweise von Puls-Radar-Sensoren nach dem bekannten Stand der Technik beschrieben.
Um die Zeit zu messen, die ein Radar-Puls von Sensor zum Objekt und wieder zurück braucht, wird außer dem einen gesendeten Puls (TX-Puls) noch ein zweiter Puls erzeugt (RX-Puls), der um die Laufzeit der zu messenden Entfernung gegenüber dem ersten Puls (TX-Puls) verzögert ist. Durch ein Mischungsverfahren (Faltung) des TX- und RX-Pulses kann festgestellt werden, ob die Zeitverzögerung des RX-Pulses mit der Zeit, die der TX-Puls unterwegs war, übereinstimmt, da der Mischer nur dann ein Signal ausgibt, wenn beide Pulse gleichzeitig ankommen. Es werden mit einer bestimmten Frequenz, der Messwiederholfrequenz, von zum Beispiel 5 MHz, jeweils ein TX- und der zugehörige RX-Puls erzeugt. Die 1 verdeutlicht das Prinzip. Der-Kehrwert der Messwiederholfrequenz ist die Messzyklenzeit.
Ein Oszillator 1 erzeugt eine Frequenz im Radar-Bereich. Über einen Schalter 2 werden die TX-Pulse mit der Radar-Frequenz ausgesendet. Wenn diese Pulse von einem Objekt reflektiert werden, können sie an einer Empfangsantenne empfangen werden.
In einem Mischer 3 können die empfangenen Pulse mit den RX-Pulsen gemischt werden. Wenn TX-Puls und RX-Puls gleichzeitig ankommen, gibt der Mischer 3 ein Signal aus. Die Signalamplitude ist von der Phasenlage der beiden Pulse zueinander abhängig.
Um einen bestimmten Messbereich zu überwachen, müssen nacheinander alle Verzögerungszeiten, die dieser Messentfernung entsprechen, eingestellt werden.
Ein Pulsgenerator 4 lässt mit einer Frequenz, von zum Beispiel 5 MHz, die Schalter 2 und 5 schließen. Es werden also mit dieser Frequenz je ein zusammengehörender TX- und RX-Puls erzeugt.
Nach dem oben beschriebenen Prinzip wird vom Mischer 3 nur dann ein Objekt angezeigt, wenn TX- und RX-Puls gleichzeitig am Mischer 3 ankommen. Das ist im Standard-Fall nur dann möglich, wenn der TX-Puls genauso lange unterwegs war, wie der dazugehörende RX-Puls verzögert wurde.
Es gibt aber das Problem, dass sich ein TX-Puls, der sehr lange unterwegs war, nicht mit dem dazugehörenden RX-Puls überlagert, sondern erst mit dem nächsten oder übernächsten Puls.
Ein Beispiel soll dies anhand der 1 verdeutlichen:
Wenn der Pulsgenerator 4 mit einer Frequenz von 5 MHz arbeitet, ist das bei Objekten, die in einer Entfernung von mehr als 30 m stehen, der Fall. Die 5 MHz entsprechen einer Periodendauer von 200 ns, und die Radarpulse brauchen für einen Hin- und Rückweg von 30 m die Zeit von 200 ns. Ein Objekt, das sich in einer Entfernung von 31 m befindet und groß genug ist, um genügend Leistung auf den Sensor zu reflektieren, wird also bei 1 m angezeigt, obwohl es sich außerhalb des Messbereichs befindet.
Wenn nun entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Phasenverschiebung von 180° nach 2 eingeführt wird, überlagern sich die Pulse, die nicht zusammengehören, abwechselnd mit einer Phasenverschiebung von 0° und einer Phasenverschiebung von 180°. Auf einer sinusförmigen Funktion addieren sich aber die Werte bei der Phase φ und der Phase φ + 180° zu Null. In der 2 zeigt die gepunktet dargestellte Kurve eine Phasenverschiebung φ und die ausgezogen dargestellte Kurve eine Phasenverschiebung φ + 180°. Bei den eingesetzten Mischern entsteht am Ausgang ein Signal, bei dem die Amplitude über der Phasenverschiebung auch eine Sinus-Funktion darstellt. Außerdem ist bereits ein Tiefpass realisiert, der dafür sorgt, dass vom Ausgangssignal des Mischers ein zeitlicher Mittelwert gebildet wird.
Es ist nicht wichtig, wann genau die Phase umgeschaltet wird, es ist nur wichtig, dass immer zwei aufeinander folgende Pulse die gleiche Phase haben und die nächsten beiden Pulse um 180° verschoben sind.
Es gibt jetzt noch die Möglichkeit, dass sich ein TX-Puls nicht mit dem dazugehörenden RX-Puls und auch nicht mit dem nächsten RX-Puls, sondern erst mit dem übernächsten RX-Puls überlagert. Um das zu verhindern, müssen nicht immer zwei sondern immer drei Pulse mit der gleichen Phasenlage ausgesendet werden. Um eine Überlagerung mit dem danach folgenden Puls auch noch zu verhindern, müssen vier Pulse die gleiche Phasenlage haben. Dies könnte immer weiter geführt werden, wenn es nicht eine Beschränkung durch den Tiefpass gäbe. Es ist in der Praxis aber auch nur eine Überlagerung bis etwa zum übernächsten Puls nötig, da das schon einer Entfernung des reflektierenden Objektes von 60 m entspricht. Bei diesen Entfernungen ist die Leistung des reflektierten Pulses durch die Leistungsabnahme mit der Entfernung mit der 4-ten Potenz schon so relativ gering, dass die Größe möglicher Reflexionsobjekte bei der durch die Sensoren abgegebenen Leistung keine sinnvollen Werte mehr annimmt.

Claims

Verfahren zur Eliminierung von Scheinobjekten bei Nahbereichs-Puls-Radar-Sensoren, wobei Radar-Pulse mit einer bestimmten Frequenz ausgesendet werden und die Zeit gemessen wird, bis diese von einem Objekt reflektiert und wieder empfangen werden, wobei außer dem gesendeten Puls (TX-Puls) noch ein zeitverzögerter zweiter Puls (RX-Puls) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesendeten Pulse (TX-Puls) und die zusätzlich erzeugten, dazu zeitverzögerten zweiten Pulse (RX-Puls) nach einem Binär-Phase-Shift-Keying-Verfahren moduliert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesendeten Pulse (TX-Puls) und die zusätzlich erzeugten, dazu zeitverzögerten zweiten Pulse (RX-Puls) moduliert werden, indem eine Phasenverschiebung von 180° zwischen den gesendeten Pulsen (TX-Puls) und den zeitverzögerten zweiten Pulsen (RX-Puls) so eingeführt wird, dass immer mindestens zwei aufeinander folgende Pulse die gleiche Phase haben und mindestens die nächsten beiden Pulse um 180° verschoben sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass drei aufeinander folgende Pulse die gleiche Phase haben und die drei nächsten Pulse um 180° verschoben sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vier aufeinander folgende Pulse die gleiche Phase haben und die vier nächsten Pulse um 180° verschoben sind.