DE19526448A1 - Radarsystem, insbesondere Kraftfahrzeug-Radarsystem - Google Patents
Radarsystem, insbesondere Kraftfahrzeug-RadarsystemInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Radarsystem, insbesondere
Kraftfahrzeug-Radarsystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1
definierten Gattung.
Aus DE 27 23 355 A1 sowie aus DE 40 40 572 A1 sind geeignete Verfahren
zur Bestimmung von Abstand und Relativgeschwindigkeit von
Objekten mittels elektromagnetischer Wellen mit Radarsystemen
bekannt. Die Anwendung derartiger Systeme als einstrahlige
Kraftfahrzeug-Radarsysteme dient zur Auffahrwarnung oder
Abstandsregelung. Bei dem Verfahren zum Auswerten von
Radarimpulsen gemäß DE 27 23 355 A1 geht es um die Erzielung
eindeutiger Meßwerte bei Nutzung der Vorteile des
Zeitdehnungsverfahrens. Dazu wird in bestimmter Weise eine
Hilfsimpulsfolge mit der Radarimpuls-Sendefrequenz periodisch
synchronisiert, wobei das Synchronisationsintervall gleich der
Laufzeit eines Echoimpulses für ein in einem bestimmten,
vorgegebenen maximalen Abstand befindliches Ziel ist. Bei dem
Verfahren zur Messung des Abstandes und der Geschwindigkeit eines
Objekts gemäß der DE 40 40 572 A1 wird aus dem Frequenzunterschied
der ausgesendeten und der gleichzeitig empfangenen Wellen der
Abstand berechnet. Der Frequenzunterschied während eines Anstiegs
und während eines Abfalls der Frequenz der ausgesendeten Wellen
wird gemessen. Aus der Differenz der Frequenzunterschiede wird
die Geschwindigkeit und aus dem Mittelwert der
Frequenzunterschiede wird der Abstand des Zielobjekts berechnet.
Es handelt sich hierbei um das sogenannte FMCW-Radar, bei dem
eine kontinuierlich ausgesendete Welle moduliert wird.
Die vorstehend skizzierten, bekannten Radarsysteme, die als
Kraftfahrzeug-Radarsysteme zur Auffahrwarnung und/oder zur
Abstandsregelung durch Geschwindigkeitsanpassung Verwendung
finden können, sind einstrahlige Radarsysteme. Sie weisen den
Nachteil von Fehldetektionen von auf Nachbarspuren befindlichen
Fahrzeugen und in Kurven auf, weil keine Information über den
Azimuthwinkel des Zielobjekts vorliegt.
Das erfindungsgemäße Radarsystem mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil der
einfachen Bereitstellung dieser fehlenden Information über den
Azimuthwinkel des Zielobjektes, oder mit anderen Worten der
seitlichen Versetzung des Zielobjekts in Bezug auf eine
Bezugsachse. Damit ist es auf einfache und eindeutige Weise
möglich, Fahrzeuge auf Nebenspuren zu detektieren und letztlich
bei Regelungen als nicht störend zu berücksichtigen, oder auch in
Kurven eindeutige Ergebnisse und Ausgangsinformationen für die
weitere Verarbeitung zu erhalten.
Gemäß der Erfindung werden zur Winkelmessung zwischen dem Objekt
und der Bezugsachse, als die vorzugsweise die optische Achse des
Radarsenders wählbar ist, der bzw. die Phasenunterschiede der
reflektierten Radarstrahlen, d. h. des Radarechos, mittels eines
mehrstrahligen Radarsystems gemessen und ausgewertet.
Die Kenntnis des Winkels, unter dem sich Zielobjekte,
insbesondere andere Fahrzeuge, zur optischen Achse des
Radarsystems befinden, und damit ihre lateralen Abstände vom
eigenen Fahrzeug, an dessen Frontpartie das Radarsystem
angebracht sein kann, ist wichtig für die Spurzuordnung dieser
Fahrzeuge. Somit ist vorteilhafterweise mittels der Erfindung
eine klare Aussage über die Relevanz dieser Fahrzeuge für die
Geschwindigkeits- und Abstandsregelung des eigenen Fahrzeugs
ermöglicht.
Das der Erfindung zu Grunde liegende Verfahren ist unabhängig von
dem verwendeten Radarprinzip, sei es CW-Radar oder sei es
Pulsradar. Es erlaubt bei dem erfindungsgemäß gestalteten
Mehrstrahl-Radarsystem die Bestimmung des Objektwinkels aus den
Phasendifferenzen, welche die Radarechos aus unterschiedlichen
Winkeln zwischen den Empfangselementen hervorrufen.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1
angegebenen Radarsystems möglich.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die für die Winkelbestimmung verwendete
Phasendifferenz aufgrund der jeweils durch Laufzeitunterschiede
der Radarpulse zum Objekt und zurück zum jeweiligen
Empfangselement besteht, wobei die Geometrie der Anordnung,
insbesondere der seitliche Abstand, d. h. der senkrecht zur
optischen Achse bestehende Abstand, der Empfangselemente
untereinander, und der seitliche Winkel des Objekts zur optischen
Achse berücksichtigt ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Radarsystems ist dieses mit einer Linsen- oder
einer Spiegelantenne ausgestattet, in deren Brennebene die
einzelnen Empfangselemente angeordnet sind. Dadurch ist es
möglich, völlig getrennte Empfangsantennen zu vermeiden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Radarsystems ist vorgesehen, daß durch geeignete Wahl der
Antennencharakteristik des Radarsenders bzw. der Radarsender, und
damit des damit verbundenen Abstands zwischen den
Empfangselementen des Radarsystems, der meßbare Winkelbereich
beeinflußbar ist.
Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Radarsystems sehen vor, daß es ein
monostatisches oder ein bistatisches System ist. Weiterhin kann
das System beliebig mehrstrahlig, insbesondere dreistrahlig,
sein.
Je nach Einsatz und Umfang des Radarsystems kann gemäß weiterer
Ausgestaltungen der Erfindung vorgesehen sein, daß die Signale an
den Empfangselementen gleichzeitig abnehmbar sind, oder daß die
Signale an den Empfangselementen bei genügend schneller
Umschaltung zwischen den Empfangselementen sequentiell abnehmbar
sind, wobei gegebenenfalls zur Korrektur der sich dabei durch den
Dopplereffekt ergebenden Phasenunterschiede die
Relativgeschwindigkeit des Zielobjekts verwendbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
kann die Messung der Phasenunterschiede der vom Zielobjekt
reflektierten Radarstrahlen im Zeitbereich mit Hilfe von
Analogschaltungen erfolgen, oder sie kann nach einer
Fouriertransformation im Frequenzbereich mit Hilfe eines
Digitalrechners erfolgen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können als
Sende- und/oder Empfangselemente des Radarsystems Patch-, Horn-
oder dielektrische Strahler vorgesehen sein.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild des erfindungsgemäß
gestalteten Radarsystems in der Ausführung als
dreistrahliges System;
Fig. 2 schematisch die Winkelzuordnung zwischen Radarsystem
und detektiertem Fahrzeug, welches seitlich von der
optischen Achse versetzt ist, sowie die zugehörigen
Phasendarstellungen, und
Fig. 3 schematisch die Winkelzuordnung zwischen Radarsystem
und detektiertem Fahrzeug, welches sich auf der
optischen Achse befindet, sowie die zugehörigen
Phasendarstellungen.
In Fig. 1 ist schematisch ein Blockschaltbild des erfindungsgemäß
gestalteten Radarsystems in der Ausführung als dreistahliges
Kraftfahrzeug-Radarsystem dargestellt. Unter einem Winkel α
trifft eine Wellenfront 1 auf eine Linse 2. Diese Linse 2 ist
Teil einer nicht näher dargestellten Linsenantenne. In der
Brennebene dieser Linse 2, angegeben durch den Abstand f, sind
drei Empfangselemente 3, 4 und 5, jeweils mit einem seitlichen
Abstand d zueinander, für den Empfang von Radarsignalen
angeordnet. In drei vorgesehenen Mischern 7, 8 und 9 wird in die
von einem Oszillator 6 jeweils zugeführte Frequenz das in den
Empfangselementen 3, 4 und 5 erzeugte Hochfrequenzsignal
gemischt. In einem Detektor 10 werden aus den Mischsignalen, in
denen die Phaseninformation enthalten ist, die Zielobjekte
detektiert. Mittels eines daran angeschlossenen Phasenkomparators
11 wird die Phasendifferenz und daraus anschließend in einem
Rechner 12 der Wert des Winkels zum Zielobjekt ermittelt. Dieser
Winkelwert wird am Ausgang des Rechners 12 über einen geeigneten
Ausgabekanal weiteren Stufen des Systems zugeführt. Diese
weiteren Stufen sind nicht dargestellt, weil sie nicht
unmittelbar mit der Erfindung zu tun haben.
In der schematischen Darstellung von Fig. 1 sind der besseren
Übersicht wegen keine Sendekomponenten des mehrstrahligen
Radarsystems dargestellt. Die von Zielobjekten reflektierten
Radarstrahlen, das sogenannte Radarecho, sind Radarsignale die
durch die Wellenfront 1 dargestellt werden und im allgemeinen
schräg unter dem Winkel α zur Senkrechten zu einer Bezugsachse
13, als die vorzugsweise die optische Achse des Radarsystems
gewählt ist, bzw. unter diesem Winkel α selbst, einfallen. Durch
die Linse 2 werden die reflektierten Radarstrahlen jeweils auf
die im Abstand f der Brennebene angeordneten Empfangselemente 3,
4 und 5 fokussiert. Dort rufen sie HF-Signale unterschiedlicher
Phasenlage hervor, wobei die Phasendifferenzen abhängig vom Wert
des Einfallswinkels α sind. Unter Beibehaltung der
Phaseninformation werden diese HF-Signale mittels der Mischer 7,
8 und 9 in das Basisband der Frequenz des Oszillators 6 gemischt.
Am Ausgang des Rechners 12 steht dann der Wert des Winkels α
wunschgemäß zur Verfügung.
In Fig. 2 ist schematisch die Winkelzuordnung zwischen dem
Radarsystem, dargestellt durch die drei Empfangselemente 3, 4 und
5 sowie die Linse 2, und einem zu detektierenden Zielobjekt 23,
beispielsweise ein Fahrzeug auf einer Nebenspur, welches seitlich
um den Abstand A von der optischen Achse 13 versetzt ist,
dargestellt. Gleichzeitig sind in der rechten Hälfte der
Darstellung in Fig. 2 die zu den einzelnen Empfangselementen
gehörenden Phasenlagen und die sich daraus ergebenden
Phasendifferenzen P34, zwischen den Phasenlagen der
Empfangselemente 3 und 4, und P45, zwischen den Phasenlagen der
Empfangselemente 4 und 5, dargestellt.
In Fig. 3 ist ganz ähnlich der Darstellung in Fig. 2 schematisch
die Winkelzuordnung zwischen Radarsystem und zu detektierendem
Zielobjekt 33, welches hier auf der optischen Achse 13 angeordnet
ist, dargestellt. Gleichzeitig sind in der rechten Hälfte der
Fig. 3 die zugehörigen Phasendarstellungen gegeben. Diese zeigen,
daß hier die Signale gleichphasig sind und somit keine
Phasendifferenzen bestehen. Dies entspricht dem Einfallswinkel α
von Null.
Das der Erfindung zu Grunde liegende Verfahren erlaubt den Aufbau
eines beliebig mehrstrahligen Radarsystems, insbesondere eines
dreistahligens wie dargestellt. Darüberhinaus ist es möglich, das
Radarsystem als monostatisches oder bistatisches System zu
gestalten. Weiterhin kann durch geeignete Wahl der
Antennencharakteristik des Radarsenders bzw. der Radarsender bei
mehreren, und damit des damit einhergehenden seitlichen Abstands
d zwischen den Empfangselementen 3, 4 und 5 des Radarsystems, der
meßbare Bereich für den Einfall- bzw. Objektwinkel α beeinflußt
werden.
Die für die Winkelbestimmung verwendete Phasendifferenz zwischen
den Radarechos entsteht aufgrund der Laufzeitunterschiede der
Radarpulse oder allgemein der Radarsignale, zum Zielobjekt 23
bzw. 33 hin und wieder zurück zum jeweiligen Empfangselement 3,
4, oder 5. Diese Laufzeitunterschiede ergeben sich aufgrund der
Geometrie der Anordnung, insbesondere dem seitlichen Abstand d
der Empfangselemente 3, 4, 5 untereinander, sowie dem Winkel α
des Zielobjekts 23 zur optischen Achse 13, wie in Fig. 2
dargestellt. Dieser seitliche Winkel α ergibt sich dann am
Ausgang des Rechners 12 in Fig. 1 als verwendbarer Zahlenwert.
Die Phasendifferenz zwischen den einzelnen Signalen der
Empfangselemente 3, 4, 5 ist näherungsweise proportional zum
Abstand d zwischen den Empfangselementen, zum Objektwinkel und
reziprok zur Wellenlänge λ der Hochfrequenzsignale.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Radarsystems ist keine analog/digitale
Schnittstelle angegeben. Dies deshalb, weil die Messung der
Phasendifferenzen im Zeitbereich mit Hilfe von Analogschaltungen
erfolgen kann, oder nach einer Fouriertransformation im
Frequenzbereich mit Hilfe eines Digitalrechners erfolgen kann.
Die Signale an den Empfangselementen 3, 4 und 5 können dort
gleichzeitig abgenommen werden. Sie können dort jedoch auch, was
nicht dargestellt ist, bei genügend schneller Umschaltung
zwischen ihnen sequentiell abgenommen werden. Dabei können etwa
notwendige Korrekturen der sich dabei durch den Dopplereffekt
ergebenden Phasenunterschiede durch zu Hilfenahme der
Relativgeschwindigkeit des Zielobjekts vorgenommen werden.
Das der Erfindung zugrundeliegende Verfahren erlaubt in
vorteilhafter Weise generell bei mehrstrahligen Radarsystemen,
und insbesondere bei dem dargestellten dreistrahligen
Radarsystem, die Linsen- oder Spiegelantennen und mehrere Speise-und
Empfangselemente enthalten, die Bestimmung des Objektwinkels
α aus den Phasendifferenzen. Dabei rufen die Radarechos, die aus
unterschiedlichen Winkeln in den Empfangselementen einfallen,
diese Phasendifferenzen hervor. Die Speise- und Empfangselemente
des Radarsystems können als Patch-, Horn- oder dielektrische
Strahler ausgeführt sein.
Claims (10)
1. Radarsystem, insbesondere Kraftfahrzeug-Radarsystem,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Winkelmessung zwischen einem
Objekt (23, 33) und einer Bezugsachse (13), als die
vorzugsweise die optische Achse des Radarsenders wählbar
ist, der bzw. die Phasenunterschiede (P34, P45) der
reflektierter Radarstrahlen, d. h. des Radarechos, mittels
eines mehrstrahligen Radarsystems gemessen und ausgewertet
werden.
2. Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
für die Winkelbestimmung verwendete Phasendifferenz (P34,
P45) aufgrund der jeweils durch Laufzeitunterschiede der
Radarpulse zum Objekt (23, 33) und zurück zum jeweiligen
Empfangselement (3, 4, 5) besteht, wobei die Geometrie der
Anordnung, insbesondere der seitliche, d. h. senkrecht zur
optischen Achse (13) Abstand (d) der Empfangselemente (3, 4,
5) untereinander, und der seitliche Winkel (a) des Objekts
(23, 33) zur optischen Achse (13) berücksichtigt ist.
3. Radarsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet
daß dieses mit einer Linsen- (2) oder einer Spiegelantenne
ausgestattet ist, in deren Brennebene (f) die einzelnen
Empfangselemente (3, 4, 5) angeordnet sind.
4. Radarsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß durch geeignete Wahl der
Antennencharakteristik des Radarsenders bzw. der
Radarsender, und damit des damit verbundenen Abstands (d)
zwischen den Empfangselementen (3, 4, 5) des Radarsystems,
der meßbare Winkelbereich beeinflußbar ist.
5. Radarsystem nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß es ein monostatisches oder ein
bistatisches System ist.
6. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das System beliebig mehrstrahlig,
insbesondere dreistrahlig, ist.
7. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Signale an den Empfangselementen (3,
4, 5) gleichzeitig abnehmbar sind.
8. Radarsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Signale an den Empfangselementen (3,
4, 5) bei genügend schneller Umschaltung zwischen den
Empfangselementen (3, 4, 5) sequentiell abnehmbar sind,
wobei gegebenenfalls zur Korrektur der sich dabei durch den
Dopplereffekt ergebenden Phasenunterschiede (P34, P45) die
Relativgeschwindigkeit des Zielobjekts (23, 33) verwendbar
ist.
9. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Messung der Phasenunterschiede (P34,
P45) der vom Zielobjekt (23, 33) reflektierten Radarstrahlen
im Zeitbereich mit Hilfe von Analogschaltungen erfolgt, oder
nach einer Fouriertransformation im Frequenzbereich mit
Hilfe eines Digitalrechners erfolgt.
10. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als Sende- und/oder Empfangselemente (3,
4, 5) Patch-, Horn- oder dielektrische Strahler vorgesehen
sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995126448 DE19526448A1 (de) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | Radarsystem, insbesondere Kraftfahrzeug-Radarsystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995126448 DE19526448A1 (de) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | Radarsystem, insbesondere Kraftfahrzeug-Radarsystem |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19526448A1 true DE19526448A1 (de) | 1997-01-30 |
Family
ID=7767296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995126448 Ceased DE19526448A1 (de) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | Radarsystem, insbesondere Kraftfahrzeug-Radarsystem |
Country Status (1)
Country | Link |
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