DE1213493B - A device based on the radio back-beam method and measuring the relative speed of an object against an obstacle to generate a warning or control signal - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

GOIsGOIs

Deutsche Kl.: 21 a4 - 48/61German class: 21 a4 - 48/61

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

B 57267 IX d/21 a4
29. März 1960
31. März 1966B 57267 IX d / 21 a4
March 29, 1960
March 31, 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, dem die Aufgabe zukommt, zu verhindern, daß Objekte, die sich bewegen, mit anderen Objekten, die sich in Ruhe befinden oder sich bewegen und eine solche Lage einnehmen, daß sie für die erstgenannten bewegten Objekte als Hindernis wirken, Kollisionen erfahren.The invention relates to a device which has the task of preventing objects that moving, with other objects that are at rest or moving, and such Assume that they act as an obstacle for the first-mentioned moving objects, collisions Experienced.

Als Objekte der erstgenannten Art kommen beispielsweise in Frage: Kraftfahrzeuge, Schiffe und Flugzeuge. Objekte der zweiten Art können ebenfalls Kraftfahrzeuge bzw. Schiffe oder Flugzeuge sein.As objects of the first type, for example, come into question: motor vehicles, ships and Planes. Objects of the second type can also be motor vehicles or ships or aircraft be.

Das Gerät, auf das sich die Erfindung bezieht, soll ein solches sein, dessen Arbeitsweise auf der Funk-Rückstrahl-Methode beruht und das das Dopplerprinzip ausnutzt. Solche Geräte sind bekanntlich in der Lage, einerseits die Relativgeschwindigkeit, mit der sich das erste und das zweite Objekt einander nähern oder voneinander entfernen, festzustellen, andererseits auf Grund dieser Feststellung ein Warnoder Steuersignal für den Fall zu erzeugen, daß die Relativgeschwindigkeit einen vorgeschriebenen Betrag über- oder unterschreitet. Das Gerät, auf das sich die Erfindung bezieht, soll so ausgebildet sein, daß es mit einem Warn,- oder Steuersignal reagiert, sobald die Relativgeschwindigkeit zwischen erstem und zweitem Objekt bei der Annäherung der beiden einen vorgeschriebenen Betrag überschreitet; denn dann besteht die Gefahr einer Kollision.The device to which the invention relates is intended to be one whose operation is based on the radio return beam method and that uses the Doppler principle. Such devices are known to be able, on the one hand, to measure the relative speed that the first and second objects are approaching or moving away from each other, on the other hand to generate a warning or control signal on the basis of this determination in the event that the Relative speed exceeds or falls below a prescribed amount. The device that the invention relates, should be designed so that it reacts with a warning or control signal, as soon as the relative speed between the first and second object when the two approach one another exceeds a prescribed amount; because then there is a risk of a collision.

Als zum Stand der Technik gehörig wird für dieses Gerät angesehen, daß es die folgende Ausstattung aufweisen soll:It is considered to be part of the state of the art for this device that it has the following equipment should have:

1. einen Sender zur Aüssendung von elektromagnetischen Wellen derjenigen Frequenz, die für die Funk-Rückstrahl-Methode bewährt sind;1. a transmitter for the emission of electromagnetic waves of the frequency that have been tried and tested for the radio reflection method;

2. einen Oszillator, der eine periodisch veränderliche Ausgangsfrequenz erzeugt, mit der der Sender gespeist wird;2. an oscillator that generates a periodically variable output frequency with which the Transmitter is fed;

3. eine Steuereinrichtung, die die Frequenzen des Oszillators bestimmt;3. a control device which determines the frequencies of the oscillator;

4. einen Empfänger für die von dem Sender emit-, tierten Wellen;4. a receiver for the waves emitted by the transmitter;

5. einige Frequenzfilter, die dem Empfänger des Geräts nachgeschaltet und so ausgebildet sind, daß sie in den Meßkanal nur Schwingungen mit gewünschter Differenzfrequenz eintreten lassen; dabei soll es die Aufgabe der Filter sein, eine Auswahl von Entfernungsbereichen herbeizuführen. 5. some frequency filters, which are connected downstream of the receiver of the device and designed in such a way, that they only allow vibrations with the desired differential frequency to enter the measuring channel; It should be the task of the filter to bring about a selection of distance ranges.

Bei dem bekannten Gerät ist die Steuerspannung beispielsweise rechteckförmig.In the known device, the control voltage is, for example, rectangular.

Auf der Funk-Rückstrahl-Methode beruhendes,
die Relativgeschwindigkeit eines Objektes gegen
ein Hindernis messendes Gerät zur Erzeugung
eines Warn- oder SteuersignalsBased on the radio reflection method,
the relative speed of an object versus
an obstacle measuring device for generating
a warning or control signal

Anmelder:Applicant:

The Bendix Corporation,The Bendix Corporation,

New York, N.Y. (V. St. A.)New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,Dr.-Ing. H. Negendank, patent attorney,

Hamburg 36, Neuer Wall 41Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 30. März 1959 (802 673)V. St. v. America March 30, 1959 (802 673)

Die Auswahl von Entfernungsbereichen ist deshalb eine so erwünschte Eigenschaft derartiger Geräte, weil sich ja in der Reichweite der von dem Sender emittierten Wellen in der Regel nicht nur das eine zufällig als Hindernis erster Ordnung wirkende zweite »Objekt« befindet, sondern auch noch andere Objekte, die zwar nicht als Hindernisse erster Ordnung in Betracht kommen, aber trotzdem die Wellen so reflektieren, daß auch sie an den Empfänger gelangen. Der Benutzer eines solchen Gerätes ist also daran interessiert, daß die Möglichkeit besteht, eine Beschränkung auf gewisse Entfernungsbereiche vorzunehmen, so daß Reflexe, die von Hindernissen, die außerhalb dieser Bereiche liegen, zwar zum Empfänger gelangen, von dem Gerät aber nicht verarbeitet werden. Es handelt sich also um ein mit Frequenzselektion arbeitendes Verfahren.The selection of distance ranges is therefore such a desirable feature of such devices because they are within range of the transmitter emitted waves usually not only the one second, which happens to act as a first-order obstacle "Object" is located, but also other objects, although not as first-order obstacles come into consideration, but still reflect the waves in such a way that they also reach the receiver. The user of such a device is interested in the possibility of using a Restriction to certain distance ranges so that reflexes caused by obstacles that lie outside these ranges, reach the receiver, but are not processed by the device will. It is therefore a method that works with frequency selection.

Die Erfindung soll nun darin bestehen, daß dieThe invention should now be that the

Steuerspannung der Steuereinrichtung einen periodisch sich wiederholenden Verlauf mit treppenförmigem Anstieg und senkrechtem Abfall aufweist, wobei die Abmessungen der Treppenform dadurch gegeben sind, daß die drei Forderungen erfüllt sein müssen, daßControl voltage of the control device has a periodically repeating course with a stepped shape Increase and vertical decrease, whereby the dimensions of the staircase shape given that the three requirements must be met that

1. die Länge jeder Treppenstufe entsprechend der oberen Grenze des Entfernungsbereiches,
2. die Stufenhöhe entsprechend dem doppelten Betrag der maximal zu erwartenden Dopplerverschiebung und1. the length of each step corresponding to the upper limit of the distance range,
2. the step height corresponding to twice the amount of the maximum expected Doppler shift and

3. die Mindestanzahl der Stufen entsprechend der maximalen Entfernung, aus welcher Echos von Hindernissen aufgenommen werden sollen,3. the minimum number of steps corresponding to the maximum distance from which echoes from Obstacles are to be picked up,

609 540/152609 540/152

bemessen sind, ferner, daß die Filter so ausgebildet sind, daß sie Differenzfrequenzschwingungen sperren, deren Frequenz höher als die halbe Stufenhöhe ist. Das mit diesen Maßnahmen verfolgte Ziel ist es, zu erreichen, daß die Differenzfrequenzschwingungen, 5_; durch die die Entfernungsbereiche festgelegt werden, nach oben hin durch die Filter begrenzt werden. Mit dem bekannten rechteckförmigen Verlauf der Steuerspannung ist dies nicht möglich.are dimensioned, further that the filters are designed so that they block differential frequency oscillations whose frequency is higher than half the step height. The aim pursued with these measures is to achieve that the differential frequency oscillations, 5 _; by which the distance ranges are determined, are limited upwards by the filters. This is not possible with the known rectangular shape of the control voltage.

In weiterer Ausbildung der Erfindung soll die Steuereinrichtung einen Spannungsintegrator enthalten, dem ein Zug kurzer Spannungsimpulse zugeführt wird, sowie einen Sperrschwinger, der periodisch die in dem Integrator gespeicherte Energie entlädt, sobald die integrierte Spannung einen vorgeschriebenen Betrag erreicht.In a further embodiment of the invention, the control device should contain a voltage integrator, to which a train of short voltage pulses is fed, as well as a blocking oscillator, the periodically discharges the energy stored in the integrator as soon as the integrated voltage has a prescribed one Amount reached.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß in dem Gerät ζμΓ Anwendung gebracht wird eine an sich bekannte Doppler-Radar-Anordnung, nach der zwei phasenverschobene Komponenten des örtlichen Signals mit dem reflektierten Signal gemischt werden, so daß zwei Aüsgangssignale entstehen, die voneinander verschiedene Phasenverschiebungen aufweisen, je nachdem ob sich das Hindernis nähert oder entfernt; dabei werden die Amplituden der beiden Signale abhängig davon, ob sich das Hindernis nähert oder entfernt, addiert oder subtrahiert. Dadurch entsteht ein Signal, dessen Amplitude wesentlich höher ist, wenn sich das Hindernis nähert als wenn es sich entfernt.Furthermore, the invention provides that in the device ζμΓ application is brought to a per se known Doppler radar arrangement, according to the two phase-shifted components of the local Signal are mixed with the reflected signal, so that two output signals arise that are mutually exclusive have different phase shifts depending on whether the obstacle is approaching or removed; the amplitudes of the two signals are dependent on whether the obstacle is approaches or removes, adds or subtracts. This creates a signal, its amplitude is much higher when the obstacle is approaching than when it is moving away.

An Hand der Zeichnungen 1 bis 6 soll das gemäß der Erfindung ausgebildete Gerät in seinen Einzelheiten dargestellt werden. Dabei stellt darWith reference to the drawings 1 to 6, the device designed according to the invention is intended in its details being represented. It represents

Fig. 1 das Blockschaltbild des Gerätes, davon einen Teil in räumlicher Darstellung,Fig. 1 is the block diagram of the device, a part of it in a spatial representation,

F i g. 2, 3 und 4 die Kurven des zeitlichen Verlaufs der Spannungen, aus denen die Treppenspannung nach F i g. 5 erzeugt wird,F i g. 2, 3 and 4 the curves of the time course the stresses from which the staircase stress according to FIG. 5 is generated,

FLg. 5 die einem Klystron zugeführte Treppenspannung, FLg. 5 the stair voltage applied to a klystron,

F i g. 6 die dem Integrator zugeführten Entladeimpulse. F i g. 6 the discharge pulses fed to the integrator.

Zunächst werden diejenigen Teile des Gerätes beschrieben, die schon bekannt sind.First, those parts of the device that are already known are described.

Zunächst sei der einen wesentlichen Bestandteil des Gerätes darstellende sogenannte »Richtungskoppler« 32 betrachtet. Dieser enthält zwei sogenannte »magische T« (30/33/34 und 33-38). Der Eingangsleiter 30 des ersten magischen T (30/33/34) erhält von einem Klystrongenerator 26 hochfrequente Schwingungen mit planmäßig geänderter Frequenz. Wie diese im Klystron erzeugt wird, wird weiter unten dargestellt. An dem Wellenleiter 34 des Hauptwellenleiters 33/34 ist der Sender angeordnet, der aus einer Sendeantenne 36 besteht. Der Sender ist so angeordnet, daß er in Richtung des Wellenleiters 33/34 ausstrahlt. Koaxial zu der Sendeantenne 36 liegt eine Empfangsantenne. Das vom Wellenleiter 34 abgewandte Ende des Leiters 33 ist mit dem zweiten magischen T (33/38) verbunden, von dem es den einen Teil bildet. Für das erste magische T ist der Leiter 30, für das zweite der Leiter 33 der Eingangswellenleiter. Die bisher beschriebenen Leiter der beiden magischen T liegen durchweg in deren E-Ebene.First of all, the so-called "directional coupler", which is an essential part of the device 32 considered. This contains two so-called "magic T" (30/33/34 and 33-38). Of the Input conductor 30 of the first magic T (30/33/34) receives high frequency from a klystron generator 26 Oscillations with a frequency that has been changed as planned. How this is created in the klystron will be discussed further shown below. The transmitter is arranged on the waveguide 34 of the main waveguide 33/34 consists of a transmitting antenna 36. The transmitter is arranged to face the waveguide 33/34 broadcasts. A receiving antenna is located coaxially to the transmitting antenna 36. That from the waveguide 34 facing away end of the conductor 33 is connected to the second magic T (33/38), of which it forms one part. For the first magic T, conductor 30 is the input waveguide, for the second, conductor 33. The previously described heads of the two magic T's are all in their E-level.

An zwei sich entsprechenden Stellen des Wellenleiters 38 des zweiten magischen T liegt je ein Quarzkristall 40 und 42. In dem Wellenleiter 33 ist ein Dämpfungsglied eingebaut, das in der Fig. 1 durch einen einstellbaren Verlustwiderstand zur Darstellung gebracht ist.At two corresponding points on the waveguide 38 of the second magic T is a quartz crystal 40 and 42. In the waveguide 33 is a Attenuator installed, which is shown in Fig. 1 by an adjustable loss resistance is brought.

Die Kreuzungspunkte der beiden magischen T sind über einen U-förmigen Wellenleiter 44 miteinander verbunden; dieser weist an einer Stelle eine 90°-Verdrehung 46 auf. Dieser Wellenleiter ist so bemessen, daß seine Länge ein ungerades Vielfaches eines Viertels der Wellenlänge der ausgestrahlten Wellen ist. Er liegt in der Η-Ebene des Richtungskopplers.The points of intersection of the two magic T's are connected to one another via a U-shaped waveguide 44 tied together; this has a 90 ° rotation 46 at one point. This waveguide is dimensioned so that its length is an odd multiple of a quarter of the wavelength of the waves emitted is. It lies in the Η plane of the directional coupler.

Die vom Klystron erzeugte Hochfrequenzenergie verteilt sich gemäß der Dreifachverzweigung des Richtungskopplers beim ersten magischen T auf die Wellenleiter 34 (und damit auf die Sendeantenne 36), den Wellenleiter 33 und den Wellenleiter 44. Im zweiten magischen T wird die auf den Wellenleiter 33 entfallene Energie in dem Querwellenleiter 38 in zwei Komponenten aufgeteilt, die um 180° gegeneinander verschoben sind. Diese beiden Energieteile gelangen an die Quarzkristalle 40 und 42.The high frequency energy generated by the klystron is distributed according to the triple branching of the Directional coupler at the first magic T on the waveguide 34 (and thus on the transmitting antenna 36), the waveguide 33 and the waveguide 44. In the second magic T, the one on the waveguide 33 energy lost in the transverse waveguide 38 is divided into two components that are 180 ° from each other are shifted. These two parts of energy reach the quartz crystals 40 and 42.

Es gelangt aber auch der über den Wellenleiter 44 laufende Teil der Energie zu dem zweiten magischen T. Da zwischen den Wellenleitern 44 und 33 eine Längendifferenz von einem Vielfachen eines Viertels der Wellenlänge besteht, trifft die über den Wellenleiter 44 laufende HF-Energie mit 90° Phasenverschiebung im zweiten magischen T ein. Dieser Energieteil wird, infolge der bekannten Eigenschaften eines magischen T, in den entgegengerichteten Zweigen des Wellenleiters 38 in zwei phasengleiche Komponenten aufgeteilt. Somit erhalten die Quarzkristalle 40 und 42 auf diesem Wege zusätzlich zwei phasengleiche Komponenten der HF-Energie. Jeder Kristall erhält also zwei Komponenten der vom Klystron erzeugten HF-Energie. Der Kristall 40 erhält z. B. zwei Komponenten, von denen die eine über den Wellenleiter 33 gekommene positiv 90° .und die andere über den Wellenleiter 44 gekommene negativ 90° phasenverschoben ist, während der Kristall zwei Komponenten erhält, die beide 90° negativ phasenverschoben sind.But the part of the energy running over the waveguide 44 also reaches the second magical one T. Since between the waveguides 44 and 33 a difference in length of a multiple of one A quarter of the wavelength exists, the RF energy running over the waveguide 44 hits with a 90 ° phase shift in the second magic T. This energy part is due to the known properties of a magic T, in the opposing branches of waveguide 38, into two in-phase components divided up. Thus, the quartz crystals 40 and 42 additionally receive two in phase in this way Components of RF energy. So each crystal receives two components of those produced by the klystron RF energy. The crystal 40 receives z. B. two components, one of which has the Waveguide 33 came positive 90 °. And the other came through waveguide 44 negative 90 ° out of phase, while the crystal gets two components, both 90 ° negatively out of phase are.

Die Antenne 36 strahlt nun den an sie gelangten Bruchteil der HF-Energie in Richtung des Wellenleiters 33 aus. Zweckmäßig wird diese Richtung übereinstimmend mit der Richtung der Bewegung des ersten bewegten Objekts (»Fahrzeugs«) gewählt. Der an dem Hindernis reflektierte Anteil dieser Energie wird von der Empfangsantenne empfangen und nun, ebenfalls unter Aufteilung in zwei Komponenten, über die Wellenleiter 33 bzw. 44 dem Wellenleiter 38 und damit den beiden Kristallen 40 und 42 zugeführt. Damit findet eine weitere Überlagerung von Energien bei den beiden Kristallen statt. In dem Sonderfall, bei dem die von der Empfangsantenne aufgenommene Energie mit der von der Sendeantenne ausgesandten Energie bezüglich der Phase (wenn auch natürlich nicht bezüglich der Amplitude) übereinstimmt — was nur der Fall wäre, wenn sich »Hindernis« und »Fahrzeug« bei einem Abstand, der gleich einem Vielfachen der Wellenlänge der ausgestrahlten Energie mit identischer Ge-. schwindigkeit in der gleichen Richtung bewegen würden —, wurden die beiden Kristalle 40 und 42 Energiebeträge erhalten, die mit den schon vorhandenen bezüglich der Phase übereinstimmen. Es würden also lediglich die Amplituden der dort schon herrschenden Beträge, die den Richtungskoppler nicht verlassen haben, erhöht.The antenna 36 now radiates the fraction of the RF energy that has reached it in the direction of the waveguide 33 off. This direction is expediently coincident with the direction of the movement of the first moving object ("vehicle") selected. The proportion of this reflected on the obstacle Energy is received by the receiving antenna and now, also divided into two components, Via the waveguides 33 and 44, respectively, the waveguide 38 and thus the two crystals 40 and 42 supplied. This means that there is a further superposition of energies in the two crystals instead of. In the special case in which the energy absorbed by the receiving antenna coincides with that of The energy emitted by the transmitting antenna in terms of phase (although of course not in terms of Amplitude) - which would only be the case if "obstacle" and "vehicle" were on one side Distance, which is equal to a multiple of the wavelength of the emitted energy with identical ge. would move in the same direction - the two crystals became 40 and 42 Receive amounts of energy that match those already available in terms of phase. It would only the amplitudes of the amounts already prevailing there, which the directional coupler have not left increased.

Liegt aber eine Relativgeschwindigkeit zwischen Hindernis und Fahrzeug vor, so gelangen bei den beiden Kristallen Energien an, die bezüglich der Phasen nicht mit den schon vorhandenen übereinstimmen. Die an den Kristallen auftretenden Spannungen hängen von der Größe und dem Vorzeichen der Relativgeschwindigkeit der beiden Objekte ab. Nimmt man die Phasenverschiebung der Spannung beispielsweise beim Kristall 40 als Null an, so entsteht bei dem Kristall 42 dagegen eine Phasenver-Schiebung, die voreilend ist, wenn sich das Hindernis nähert, nacheilend, wenn es sich entfernt.However, if there is a relative speed between the obstacle and the vehicle, the energies in both crystals which do not correspond to the phases already present. The stresses that occur in the crystals depend on the size and sign the relative speed of the two objects. Take the phase shift of the voltage for example in crystal 40 as zero, in contrast a phase shift occurs in crystal 42, which is leading when the obstacle is approaching, lagging when it is moving away.

Um nun zu den Warn- bzw. Steuersignalen zu gelangen, die das Gerät abgeben soll, werden die Spannungen, die an den beiden Kristallen entstehen, über zwei getrennte Pfade einer einzigen als Verstärker wirkenden Einrichtung, z. B. einem Thyratron 62, das zwei gleichartig wirkende Steuergitter aufweist, zugeführt. Die getrennten Pfade bestehen aus je einem Filter 50 bzw. 52, je einem Verstärker 54 bzw. so 56 und zwei Kondensatoren 58 bzw. 60, die jeder an der Verbindungsstelle zu dem Steuergitter über einen Widerstand geerdet sind. Die i?C-Daten des zu dem Kristall 40 gehörenden Pfades sind abweichend von denen des zu dem Kristall 42 gehörenden Pfades so gewählt, daß nur die Spannung, die vom Kristall 40 stammt, differenziert wird, also eine Phasenverschiebung von 90° erhält, während die, die vom Kristall 42 kommt, unverschoben bleibt. Dadurch werden beide Spannungen auf gleiche Phase gebracht, so daß eine rein algebraische Addition bzw. Subtraktion der beiden das Thyratron steuernden Spannungen eintritt.In order to get to the warning or control signals that the device should emit, the voltages, that arise on the two crystals, via two separate paths, one as an amplifier acting facility, e.g. B. a thyratron 62, which has two similarly acting control grids, fed. The separate paths consist of a filter 50 or 52, an amplifier 54 or so 56 and two capacitors 58 and 60, each at the connection point to the control grid via a Resistor are grounded. The i? C data of the path belonging to the crystal 40 is different from those of the path belonging to the crystal 42 are chosen so that only the voltage generated by the crystal 40 originates, is differentiated, i.e. receives a phase shift of 90 °, while that of the crystal 42 comes, remains unchanged. This brings both voltages to the same phase, see above that a purely algebraic addition or subtraction of the two voltages controlling the thyratron entry.

Nähern sich nun Objekt und Hindernis, so findet im Thyratron Addition, entfernen sie sich, Subtraktion der beiden Steuerspannungen statt. Im ersten Fall zündet das Thyratron, sobald die algebraische Summe der beiden Spannungen die Zündspannung erreicht; im anderen Fall bleibt das Thyratron ungezündet. Durch das Thyratron kann im Fall der Zündung jede beliebige Warn- oder Steueranlage zur Wirkung gebracht werden. So können, z. B. unter Zuhilfenahme von Relais, die Bremsen eines Fahrzeuges angezogen oder eine optische Warneinrichtung betätigt werden.If the object and the obstacle approach each other, then addition takes place in the thyratron, they move away, subtraction of the two control voltages instead. In the first case, the thyratron ignites as soon as the algebraic The sum of the two voltages reaches the ignition voltage; in the other case the thyratron remains unignited. Any warning or control system can be activated by the thyratron in the event of ignition be brought into effect. So can, for. B. with the help of relays, the brakes of a vehicle tightened or an optical warning device operated.

Das Gerät nach der Erfindung weist nun gegenüber den bekannten die folgende Eigentümlichkeit auf. Sie beruht auf der Art, wie der Hochfrequenzgenerator den Eingang 30 des Richtungskopplers 32 mit HF-Energie versorgt. Hiernach gibt der Generator eine HF-Energie ab, deren Frequenz treppenförmig ansteigt. Dieser treppenförmige Anstieg ist festgelegt durch drei Bedingungen. Nach diesen soll bemessen sein:The device according to the invention now has the following peculiarity compared to the known ones on. It is based on the way in which the high-frequency generator connects the input 30 of the directional coupler 32 supplied with HF energy. The generator then emits HF energy, the frequency of which is stepped increases. This step-like rise is determined by three conditions. According to these should be measured:

die Länge jeder Treppenstufe entsprechend der oberen Grenze des Entfernungsbereiches,
die Höhe jeder Treppenstufe entsprechend dem doppelten Betrag der maximal zu erwartenden Dopplerverschiebung,the length of each step corresponding to the upper limit of the distance range,
the height of each step corresponding to twice the amount of the maximum expected Doppler shift,

die Mindestanzahl der Stufen entsprechend der maximalen Entfernung, aus welcher Echos von Hindernissen aufgenommen werden sollen.
Dabei sollen die Filter 50 bzw. 52 so ausgebildet sein, daß sie Differenzfrequenzschwingungen sperren, deren Frequenz höher als die halbe Stufenhöhe ist.the minimum number of steps corresponding to the maximum distance from which echoes of obstacles are to be picked up.
The filters 50 and 52 should be designed so that they block differential frequency oscillations whose frequency is higher than half the step height.

Eine solche Beaufschlagung wird mit den Mitteln zustande gebracht, die in den F i g. 1 bis 6 dargestellt sind.Such an application is brought about with the means that are shown in FIGS. 1 to 6 shown are.

Der Oszillator 20 (Fig. 1) dient zur Erzeugung eines sinusförmigen Signals mit der Periode t (F i g. 2). Dieses Signal wird in der Stufe 22 in eine Rechteckschwingung umgewandelt (Fig. 3). Das Rechtecksignal wird in einer Stufe, die nicht besonders dargestellt ist, differenziert, so daß eine Folge gleichartiger und kurzzeitiger Impulse (F i g. 4) entsteht, die im Abstand t aufeinanderfolgen. Diese Impulse werden einem Integrator 24 zugeführt und in ihm gespeichert. Daher erscheint an seinem Ausgang die in F i g. 5 dargestellte treppenförmig ansteigende Spannung.The oscillator 20 (FIG. 1) is used to generate a sinusoidal signal with the period t (FIG. 2). This signal is converted into a square wave in stage 22 (FIG. 3). The square-wave signal is differentiated in a step, which is not specifically shown, so that a sequence of similar and short-term pulses (FIG. 4) results which follow one another at a distance t. These pulses are fed to an integrator 24 and stored in it. Therefore, the one shown in FIG. Appears at its output. 5 shown rising voltage in steps.

Der Integrator wird durch einen Sperrschwinger 28 gesteuert, der auf die Ausgangsspannung des Integrators derartig anspricht, daß er immer dann ausgelöst wird, wenn die Ausgangsspannung einen vorgeschriebenen Betrag erreicht hat. Dann wirkt der Sperrschwinger durch einen "von ihm angegebenen Impuls derartig auf den Integrator ein, daß dieser entladen wird. Damit fällt die Ausgangsspannung des Integrators 24 wieder auf ihren Ausgangswert, mit dem die Treppenspannung beginnt. Die Entladeimpulse erfolgen mit der Periode T, die in F i g. 6 dargestellt ist, während die Impulse, die dem Integrator 24 zugeführt werden, mit der Periode t erfolgen. Aus F i g. 5 ist ersichtlich, daß T wesentlich größer als t sein soll. Es ist deutlich, daß die Anzahl der Stufen von dem Verhältnis T/t abhängt.The integrator is controlled by a blocking oscillator 28 which responds to the output voltage of the integrator in such a way that it is always triggered when the output voltage has reached a prescribed amount. Then the blocking oscillator acts through a "he specified pulse so hard on the Integrator that this is discharged. Thus, the output voltage drops of the integrator 24 back to its initial value, with which the staircase voltage starts. The discharge pulses made with the period T in 6, while the pulses which are fed to the integrator 24 occur with the period t . It can be seen from FIG. 5 that T should be significantly greater than t . It is clear that the number of the levels depends on the ratio T / t.

Diese periodische Treppenspannung wird dem Reflektor des Klystrons 26 zugeführt, um die Frequenz der erzeugten Hochfrequenzenergie entsprechend zu verändern. So steigt beispielsweise die Frequenz des Klystrons bei jeder neuen Stufe der zugeführten Treppenspannung um etwa 1 bis 5 MHz.This periodic staircase voltage is fed to the reflector of the klystron 26 to increase the frequency to change the generated high-frequency energy accordingly. For example, the Frequency of the klystron with each new step of the applied staircase voltage by about 1 to 5 MHz.

Wird der Eingangszweig 30 des Richtungskopplers 32 wie oben beschrieben durch das Klystron 26 erregt, so entsprechen die beiden von den Mischkristallen 40 und 42 abgenommenen Signale außer der Differenz zwischen der Frequenz des reflektierten Signals und des örtlichen Signals (herrührend vom Dopplereffekt) auch der Differenz zwischen den Frequenzen, mit denen das Signal zu einem bestimmten Zeitpunkt empfangen wird, und der örtlichen Frequenz zu diesem Zeitpunkt. Diese beiden Frequenzen sind wegen der Frequenzänderung des Klystrons durch die zugeführte Treppenspannung nicht gleich. Für eine gegebene Annäherungsgeschwindigkeit (oder Entfernungsgeschwindigkeit) hängt die Frequenz dieser Signale praktisch nur von dem Abstand zwischen den beiden örtlichen Frequenzen zu den genannten Zeitpunkten ab und nicht von dem Absolutwert dieser örtlichen Frequenz. In den beiden Verstärkern 54 und 56 vorgeschalteten Bandfiltern 50 und 52 werden dann alle Signale, die nicht einer vorgeschriebenen Laufzeit (Hin- und Rücklauf) zwischen Antenne und Hindernis entsprechen, ausgefiltert, d. h., es fallen alle die Signale fort, die Hindernissen entsprechen, die außerhalb der entsprechenden Entfernungsgrenzen liegen. Die Filter sind also so berechnet, daß sie alle Signale sperren, deren Frequenz den Normalbetrag der Differenzfrequenz, die sich durch die Annäherung des Hindernisses ergibt, überschreitet, d. h. alle Signale, die mit einer anderen Frequenz als der örtlichen Frequenz zum Zeitpunkt des Empfanges ausgesendet wurden. In diesem Fall werden alle Signale, für die die Laufzeit zwischen Antenne und Hindernis größer ist als t, durch die Filter gesperrt.If the input branch 30 of the directional coupler 32 is excited by the klystron 26 as described above, the two signals picked up by the mixed crystals 40 and 42 correspond to the difference between the frequency of the reflected signal and the local signal (resulting from the Doppler effect) the frequencies at which the signal is received at a given point in time and the local frequency at that point in time. These two frequencies are not the same because of the change in frequency of the klystron due to the applied staircase voltage. For a given speed of approach (or speed of removal), the frequency of these signals depends practically only on the distance between the two local frequencies at the times mentioned and not on the absolute value of this local frequency. In the two amplifiers 54 and 56 upstream band filters 50 and 52 are then filtered out all signals that do not correspond to a prescribed transit time (there and back) between antenna and obstacle, that is, all the signals that correspond to obstacles that lie outside the relevant distance limits. The filters are calculated in such a way that they block all signals whose frequency exceeds the normal amount of the difference frequency that results from the approach of the obstacle, ie all signals that were transmitted with a frequency other than the local frequency at the time of reception . In this case, all signals for which the transit time between antenna and obstacle is greater than t are blocked by the filter.

Es ist so möglich, eine Zündung des Thyratrons 62 und damit eine Auslösung der Bremsen des Fahrzeuges durch Signale zu verhüten, die von Hindernissen reflektiert werden, die jenseits einer bestimmten ausgewählten Entfernung liegen.It is thus possible to ignite the thyratron 62 and thus to trigger the brakes of the vehicle by preventing signals that are reflected from obstacles that are beyond a given selected distance.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Zur Verhinderung des Kollidierens sich - bewegender Objekte mit ruhenden bzw. bewegten, als Hindernis wirkenden anderen Objekten dienendes, das Dopplerprinzip ausnutzendes, auf der Funk-Rückstrahl-Methode beruhendes, die Messung der Relativgeschwiridigkeit zwischen Objekt und Hindernis ausübendes Gerät zur -15 Erzeugung eines Warn- und/oder Steuersignals für den Fall, -daß die Relätivgeschwindigkeit der Annäherung des Hindernisses einen vorgeschriebenen Betrag überschreitet, ausgestattet mit einem Sender zur Aussendung der Wellen des Gerätes und mit einem diesen Sender speisenden Oszillator periodisch veränderlicher Ausgangsfrequenz, femer mit einer die Oszillatorfrequenz bestimmenden Steuereinrichtung sowie mit zur Auswahl von Entfernungsbereichen dienenden Filtern, die -25 dem Empfänger des Gerätes nachgeschaltet und so ausgebildet sind, daß sie in den Meßkanal nur Schwingungen .mit gewünschter Differenzfrequenz eintreten lassen, dadurch gekennzeichnet, daß, zwecks Begrenzung der den Entfernungsbereich festlegenden . DiSerenzfrequenzschwingungen nach oben durch die Filter (50,52), die Steuerspannung der Steuereinrichtung (20,22, 24,28,26) einen periodisch sich wiederholenden Verlauf mit treppenförmigem Anstieg und senkrechtem Abfall aufweist, wobei die Abmessungen der Treppenform dadurch gegeben sind, daß1. To prevent colliding - moving objects with stationary or moving objects other objects that act as an obstacle and that exploit the Doppler principle based on the radio-reflection method, the measurement of the relative speed between Object and obstacle exercising device for generating a warning and / or control signal in the event that the relative speed of approach of the obstacle is a prescribed Exceeds amount, equipped with a transmitter to emit the waves of the device and with an oscillator feeding this transmitter periodically variable output frequency, furthermore with a control device which determines the oscillator frequency and with for selection Filters used for distance ranges, which -25 are connected downstream of the receiver of the device and are designed so that they only vibrate in the measuring channel .with the desired difference frequency let in, characterized by that, for the purpose of limiting the distance range. DiSerential Frequency Oscillations up through the filter (50,52), the control voltage of the control device (20,22, 24,28,26) has a periodically repeating course with a stepped rise and a vertical one Has waste, the dimensions of the staircase shape are given in that die Länge jeder Treppenstufe entsprechend der oberen Grenze des Entfernungsbereiches, ' the length of each step corresponding to the upper limit of the distance range, ' die Stufenhöhe entsprechend dem doppelten Betrag der maximal zu erwartenden Dopplerverschiebung, the step height corresponding to twice the amount of the maximum expected Doppler shift, die Mindestanzahl der Stufen entsprechend der maximalen Entfernung, aus welcher Echos von Hindernissen aufgenommen werden sollen,the minimum number of steps corresponding to the maximum distance from which Echoes from obstacles are to be recorded, bemessen sind und daß die Filter (50, 52) solche Differenzfrequenzschwingungen sperren, deren Frequenz höher als die halbe Stufenhöhe ist.are dimensioned and that the filters (50, 52) block such differential frequency oscillations, their Frequency is higher than half the step height. 2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Verwendung in Kraftfahrzeugen.2. Apparatus according to claim 1, characterized by its use in motor vehicles. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Spannungsintegrator (24), dem ein Zug kurzer Spannungsimpulse zugeführt wird, und einen Sperrschwinger (28) enthält, der periodisch die in dem Integrator gespeicherte Energie entlädt, sobald die integrierte Spannung einen vorgeschriebenen Wert erreicht.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the control device has a Voltage integrator (24) to which a train of short voltage pulses is fed, and a Contains blocking oscillator (28) which periodically discharges the energy stored in the integrator, as soon as the integrated voltage reaches a prescribed value. 4. Gerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Anwendung auf eine solche an sich bekannte Doppler-Radar-Anordnung, bei der zwei phasenverschobene Komponenten des örtlichen Signals mit dem reflektierten Signal gemischt und so zwei Ausgangssignale erzeugt werden, die voneinander verschiedene Phasenverschiebungen aufweisen, je nachdem, ob sich das Hindernis nähert oder entfernt, wobei die Amplituden der beiden Signale abhängig davon, ob sich das Hindernis nähert oder entfernt, addiert oder subtrahiert werden, so daß sich ein. resultierendes Signal ergibt, dessen Amplitude wesentlich höher ist, wenn sich das Hindernis nähert, als wenn es sich entfernt.4. Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized by the application to such a known Doppler radar arrangement, in which two phase-shifted Components of the local signal mixed with the reflected signal to create two output signals are generated which have mutually different phase shifts, depending according to whether the obstacle is approaching or moving away, the amplitudes of the two signals depending on whether the obstacle is approaching or moving away, added or subtracted, see above that a. resulting signal, the amplitude of which is significantly higher if the Approaching an obstacle as if it were moving away. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 855 586, 911663;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1010 302;
USA.-Patentschrift Nr. 2 842 764.Considered publications:
German Patent Nos. 855 586, 911663;
German Auslegeschrift No. 1010 302;
U.S. Patent No. 2,842,764. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 540/152 3.66 © Bundesdruckerei Berlin609 540/152 3.66 © Bundesdruckerei Berlin