DE3028076A1

DE3028076A1 - Radarsystem fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3028076A1
Application number: DE19803028076
Authority: DE
Inventors: Eiji Murao; Takaya Senzaki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1979-07-24
Filing date: 1980-07-24
Publication date: 1981-02-19
Also published as: DE3028076C2; FR2461991B1; US4348675A; FR2461991A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. II. Weiokmann, Difl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska η

SBrt

8000 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

199R-DT

HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA
6-27-8, Jingumae, Shibuya-ku,
Tokyo / Japan

Radarsystem für Fahrzeuge

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Die Erfindung betrifft ein Radarsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches System eignet sich insbesondere für Fahrzeuge mit eigenem Antrieb wie beispielsweise Kraftfahrzeuge usw. und kann nach dem FM-CW-Prinzip arbeiten.

In jüngerer Zeit wurden zum Schutz des Fahrers und der Passagiere in Kraftfahrzeugen u.a. mehrere Systeme zur Steuerung eines Fahrabstandes zwischen jeweils zwei Fahrzeugen entwickelt/ die eine zufällige Kollision bzw. einen Kontakt zwischen zwei Fahrzeugen verhindern sollen und nach einem Radarprinzip arbeiten. Solche Systeme sind in dem jeweiligen Fahrzeug angeordnet und messen den Abstand zwischen einem Fahrzeug und einem weiteren, im Verkehr vorhandenen Fahrzeug bzw. einem sich nähernden Fahrzeug oder einem Hindernis auf der Straße und/oder ermöglichen die Ermittlung einer relativen Geschwindigkeit. Wenn das Fahrzeug in einen Gefahrenzustand einer möglichen Kollision oder eines Kontakts mit dem anderen Fahrzeug gerät, wird der Fahrer entweder gewarnt oder die Fahrzeugbremse betätigt, so daß die Kollision bzw. der Kontakt verhindert wird.

Zu diesen Radarsystemen gehören auch die Zweifrequenz-Dopplersysteme, mit denen ein Intervallabstand zu einem Objekt und/oder eine Relativgeschwindigkeit durch Ausnutzung der Doppler-FrequenzverSchiebung gemessen werden, die durch eine Relativgeschwindigkeit über einen gegen ein Objekt ausgesandten Strahl und einen am Objekt reflektierten Strahl verursacht wird. Zu diesem Verfahren gehört auch das Impulsradar zur Messung eines Abstands zum Objekt durch Bestimmung der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle auf ihrem Weg zu und vom Objekt. Ferner gibt es da· FM-CW-Radar zur Bestimmung eines Abstandes zum Objekt aus einer Uberlagerungsfrequenz, die durch eine Phasenverschiebung

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zwischen einer ausgesandten und einer empfangenen Welle erzeugt wird. Das Zweifrequenz-Dopplerradar hat den Nachteil, daß es nicht in Verbindung mit zwei Objekten eingesetzt werden kann, zwischen denen keine Relativgeschwindigkeit existiert. Das Impulsradar und das FM-CW-Radar ermöglichen die Bestimmung eines Abstandes zwischen zwei Objekten, zwischen denen die Relativgeschwindigkeit Null herrscht. Deshalb ist das letztere Verfahren auf ein Objekt anwendbar, das stationär ist, oder auf ein Hindernis, wenn keine Relativgeschwindigkeit zur bewegten Sendestelle der Radarwellen existiert.

Da mit dem Impulsradar in der Praxis die Messung eines Abstandes kleiner als die Impulsbreite nicht möglich ist, muß eine besonders kleine Impulsbreite bei Messung relativ kleiner Abstände verwendet werden. Dies bedeutet einen Nachteil für den Aufbau des gesamten Systems, insbesondere für die Empfangseinrichtungen. In dieser Hinsicht hat das FM-CW-Radar wegen seines relativ einfachen Aufbaus und seiner ausgezeichneten Steuerbarkeit Vorteile, und es ist besonders vorteilhaft, daß mit diesem Verfahren eine leichte Messung besonders kleiner Abstände, verglichen mit dem Impulsradar, möglich ist.

Vor der Beschreibung von Einzelheiten eines FM-CW-Radarsystems nach der Erfindung soll zunächst eine allgemeine Erläuterung des Funktionsprinzips eines FM-CW-Radarsystems gegeben werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine Welle D₁ mit einer Frequenz f im Sinne einer Frequenzerhöhung auf f + Af und einer Frequenzverringerung auf f in einem Zeitintervall oder einer Zykluszeit Tm moduliert, gegen ein Objekt ausgesandt und dann eine reflektierte Welle D_ empfangen. Es ergibt sich dann eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Wellen um

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eine Ausbreitungszeit t_, zu und vom Objekt mit ein und demselben Zeitbezug (siehe Gleichung 1). Durch diese Phasenverschiebung wird eine überlagerungsfrequenz f„ erzeugt, die proportional einer Ausbreitungszeit t_o oder einem Abstand X zu und vom Objekt gemäß Gleichung 2 ist. Der Abstand X kann nun durch Messung der Uberlagerungsfrequenz f_n bestimmt werden. Andererseits kann durch eine Zeitverzögerung über den Abstand X zum Objekt eine Relativgeschwindigkeit V aus der Gleichung 3 bestimmt werden.

t_R = 2X/C (1)

Hierbei ist c die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle.

dX/dt = Vr (3)

In Fig. 2 ist ein FM-CW-Radarsystem dargestellt, das sich besonders für ein Kraftfahrzeug eignet, so daß es hier zur Feststellung eines Intervallabstandes und eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und einem sich ihm nähernden Objekt benutzt werden kann. Es ist somit die Bestimmung eines Sicherheitsabstandes zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt gemäß einer vorbestimmten Funktion auf der Basis des Auswerteergebnisses und des Geschwindigkeitssignals des Kraftfahrzeugs möglich, woraus die Entscheidung durch Vergleich des ermittelten Sicherheitsabstandes und des jeweils aktuellen Abstandes zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt getroffen werden kann, ob ein Befehlssignal zur Warnung des Fahrers des Kraftfahrzeugs oder ein Befehl zur Betätigung der Bremse des Kraftfahrzeugs erzeugt werden soll. Das FM-CW-Radar ist zur Verwendung in einem Kraft-

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fahrzeug so aufgebaut, daß die Frequenz f eines Oszillators 1 mit einem Modulator 2 in vorgegebener Weise moduliert und das so modulierte Signal von einer Antenne 5 über einen Richtungskoppler 3 und einen Zirkulator 4 an ein Objekt übermittelt wird. Die am Objekt reflektierte Welle wird empfangen und über den Zirkulator 4 einem Mischer 6 zugeführt, der die reflektierte Welle mit einer von dem Richtungskoppler abgezweigten ausgesendeten Welle mischt, so daß sich Überlagerungsfrequenzen f_ ergeben. Die so erhaltenen Überlagerungsfrequenzsignale werden mit einem Videosignalverstärker 7 auf einen vorgegebenen Spannungswert verstärkt, wonach sie einen Frequenzzähler 8 ansteuern, der eine Ablesung der Frequenzen gestattet. Dann wird der jeweils gelesene Frequenzwert der überlagerungsfrequenz einer Signalverarbeitungsschaltung 9 zugeführt, die den Abstand X und die Relativgeschwindigkeit Vr aus den oben angegebenen arithmetischen Beziehungen ermittelt. Gleichzeitig wird der jeweils geeignete Sicherheitsabstand Xs entsprechend der vorbestimmten Funktion bestimmt, wobei zuvor der jeweilige Sicherheitsabstand bezüglich eines dann vorliegenden Geschwindigkeitssignals Vs gespeichert wird, das durch einen Geschwindigkeitsanzeiger des Fahrzeugs o.a. verfügbar ist. Außerdem wird die Relativgeschwindigkeit Vr zum Objekt berechnet. Der so erhaltene Sicherheitsabstand Xs und der jeweils aktuelle Abstand X werden miteinander vergleichen, und wenn Xs kleiner als X ist, wird ein Warnsignal für den Fahrer oder ein Befehl zur Betätigung der Fahrzeugbremse abgegeben.

Bei diesem FM-CW-Radarsystern können Geistersignale empfangen werden, die einen fehlerhaften Betrieb verursachen und die Leistung des Systems ggf. verringern. Sind mehrere Objekte im Bereich eines Fahrzeugs innerhalb des Verkehrs vorhanden, d.h. sind zwei weitere Fahrzeuge A und B vor dem jeweils' betrachteten Fahrzeug C mit unterschiedlichen

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Abständen vorhanden, wie es beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist, so erhält das Radarsystem reflektierte Wellen gleichzeitig von den beiden Fahrzeugen A und B, wodurch Überlagerungsfrequenzen aus dem Gemisch der beiden empfangenen Wellen abgeleitet werden. Es ist unter diesen Umständen unmöglich, die beiden Fahrzeuge A und B im Verkehr zu unterscheiden. Da der Ausrichtung einer von einer Fahrzeugantenne abgegebenen Welle in der Praxis Grenzen gesetzt sind, können an der Antenne möglicherweise auch von der Straßenoberfläche o.a. reflektierte Wellen empfangen werden, auch wenn die Straße sehr flach ist. Auf diese Weise entstehen Überlagerungsfrequenzen aus diesen reflektierten Wellen, so daß dadurch Phantom- oder Geistersignale Falschablesungen erzeugen, die in Wirklichkeit keine existierende Ursache haben. Andererseits würde ein FM-CW-Radarsystem üblicher Art mit erhöhter Empfindlichkeit seines Empfängers zu empfindlich gegenüber den von der Straßenoberfläche o.a. reflektierten Wellen sein, wodurch eine Unterscheidung richtiger und falscher Signale praktisch nicht möglich wäre.

Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der vorstehend aufgezeigten Nachteile ein FM-CW-Radarsystem anzugeben, bei dem die grundsätzlichen Vorteile dieses Prinzips möglichst weitgehend genutzt werden und insbesondere die Erzeugung von Geisterbildern ausgeschaltet ist, so daß unter höherer Genauigkeit eine stets eindeutige Objektanzeige möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einem System nach der Erfindung wird ein Band gemischter Überlagerungsfrequenzen, die einem mit dem System festzustellenden Abstand entsprechen, in mehrere Teilbänder

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unterteilt, wobei jeweils ein gleiches Frequenzband einem Abstandsbereich entspricht, so daß Uberlagerungsfrequenzen mehrerer Objekte separat empfangen werden können. Dabei wird für jede Frequenzkomponente eine den an der Straßenobefläche reflektierten Wellen entsprechende Größe (die Reflexion erfolgt an einer sehr großen Straßenfläche vor der Fahrzeugantenne) zuvor als Referenzwert einer Schaltschwelle festgelegt, so daß es möglich ist, durch Subtraktion des Referenzwertes von jeder Frequenzkomponente allein die jeweils erforderliche Information auszusondern und die Frequenzkomponenten der aus falsch reflektierten Wellen erzeugten Störsignale zu unterdrücken.

Ein besseres Verständnis der Erfindung sowie ihrer weiteren Vorteile und Wesenszüge ergibt sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Arbeitsprinzips eines FM-CW-Radarsystems,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines FM-CW-Radarsystems der üblilichen Art für Kraftfahrzeuge,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Zustandes, bei dem zwei Objekte vor einem mit dem Radarsystern ausgerüsteten Fahrzeug angeordnet sind,

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Systems nach der Erfindung als Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Charakteristik eines Kanalteilers für das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel,

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Fig. 6 eine graphische Darstellung der Charakteristik eines Detektors für das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ,

Fig. 7 und 8 graphische Darstellungen der Charakteristik eines Offseteinstellers für fehlendes bzw. vorhandenes Objekt bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel,

Fig. 9 das Blockdiagrairan eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 10 das Blockdiagramm für die beispielsweise Ausführung eines Mehrfachfilters für ein System nach der Erfindung,

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Arbeitsweise der Filter 211 bis 21 η innerhalb des Mehrfachfilters nach Fig. 10,

Fig. 12a bis 12c graphische Darstellungen der Frequenzverteilung am Ausgang des Mehrfachfilters,

Fig. 13a und 13b graphische Darstellungen des Identifi-₍ zierungsprinzips bei einem System nach der Erfindung und

Fig. 14a bis 14c graphische Darstellungen des Zusammenhangs zwischen den charakteristischen Kurven eines Auswertesignals und dem Zustand einer Torschaltung bei einem System nach der Erfindung.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines FM-CW-Radarsystems nach der Erfindung dargestellt. Zusätzlich zu dem in Fig. 2 gezeigten Aufbau ist eine Signalauswahl-

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schaltung S₁ mit einem Kanalteiler 10 und einem Filtertor 11 vorgesehen, und diese beiden Schaltungen sind als eine Einheit in Reihe zwischen den Videosignalverstärker 7 und den Frequenzzähler 8 geschaltet. Ferner ist eine Kanalauswahlschaltung S„ vorgesehen, die einen Detektor 12, einen Offseteinsteller 13, einen Multiplexer 14 und einen Analog-Digitalumsetzer 15 in Reihenschaltung zwischen dem Kanalteiler 10 und der Signalverarbeitungsschaltung 9¹ enthält.

Bei diesem Aufbau des FM-CW-Radarsystems wird wie bei dem zuvor beschriebenen bekannten System ein Strahl an der Antenne 5 abgegeben, dessen Frequenz mit einer vorgegebenen Frequenz moduliert wird. Reflektierte Wellen werden mit derselben Antenne 5 von mehreren Objekten einschließlich der Straßenoberfläche usw. empfangen, und die empfangenen Wellen werden mit der gesendeten Welle im Mischer 6 zur Erzeugung von Uberlagerungsfrequenzen gemischt. Jede Überlagerungsfrequenz ergibt sich aus mehreren reflektierten Wellen, die an der Antenne 5 von mehreren Objekten empfangen werden. Ist ein Signal für die weitere Verarbeitung zu schwach, so wird es auf einen vorbestimmten Spannungspegel verstärkt, der zur Ansteuerung des folgenden Videoverstärkers geeignet ist. Danach wird es dem Kanalteiler 10 zugeführt, wo es auf seine Teilfrequenzen mittels einer Filtergruppe analysiert wird, deren Kanäle relativ schmale Bandbreite haben und die das gesamte überlagerungsfrequenzband abdecken, so daß sich entsprechende Uberlagerungsfrequenzsignale ergeben, die in Fig. 5 gezeigt sind. Danach wird jedes derartige Überlagerungsfrequenzsignal dem Filtertor 11 bzw. dem Detektor 12 zugeführt. Das Filtertor 11 bewirkt dann eine Durchschaltung zur Auswahl von Kanälen abhängig von Befehlen der Signalverarbeitungsschaltung 9¹. Somit werden nur vorbestimmte Kanalsignale durchgelassen und deren Frequenzen mit dem Frequenzzähler 8 ausgewertet und die Auswerteergebnisse

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der Signalverarbeitungsschaltung 9¹ zugeführt, mit der der Abstand X und die Relativgeschwindigkeit Vr bezüglich eines bestimmten Objekts ermittelt werden. Damit wird auch der jeweils geeignete Sicherheitsabstand Xs abhängig von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit Vs in beschriebener Weise ermittelt, und die erhaltenen Werte X und Xs werden miteinander verglichen, um für den Fahrer des Fahrzeugs ein Warnsignal oder einen Befehl für die Fahrzeugbremsen abzuleiten .

Um andererseits der Signalverarbeitungsschaltung 9* eine Information zur vorstehend beschriebenen Kanalauswahl zuzuleiten, wird jedes Ausgangssignal des Kanalteilers 10 dem Detektor 12 zugeführt, wo es in eine Gleichspannung umgesetzt wird. Theoretisch sollte bei Fehlen eines Objekts auf der Straße in jedem Kanal ein vorgegebener Referenzwert vorliegen. In der Praxis wird jedoch eine gewisse Ungleichmäßigkeit der Ausgangssignale der einzelnen Kanäle beobachtet, die auf an der Straßenoberflache reflektierte Wellen zurückzuführen ist. Deshalb ist es schwierig, ein tatsächlich vorhandenes Objekt richtig festzustellen. Um dies zu erleichtern, wird das Ausgangssignal des Detektors 12 dann dem Offseteinsteller 13 zugeführt, mit dem die erforderliche Voreinstellung so durchgeführt wird, daß jedes Ausgangssignal eines Kanals mit dem des anderen äquivalent ist» wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Fig, 8 zeigt die graphische Darstellung eines jeden Kanalausgangssignals mit der jeweiligen Offseteinstellung für den Fall, daß zwei Objekte A und S unter verschiedenen Abständen zum jeweils betrachteten Fahrzeug vorhanden sind (siehe Fig. 3). Danach wird Jedes Ausgangssignal des Offseteinstellers 13 dem Multiplexer zugeführt, mit dem es nach Art einer Abtastung weitergeleitet wird, Hierbei wird mit dem ersten Kanal in Abwärtsreihenfolge begonnen. Dann wird das Signal des Multiplexers 14 dem

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Analog-Digitalumsetzer 15 zugeführt und in ein digitales Signal umgesetzt/ wonach es auf die Signalverarbeitungsschaltung 9¹ gelangt. Die Signalverarbeitungsschaltung 9¹ ermöglicht die Auswertung eines Kanals entsprechend einem ausgewählten Objekt aus dem Ausgangssignal eines jeden Kanals, das von dem Analog-Digitalumsetzer 15 abgegeben wird (für den in Fig. 8 gezeigten Fall der Kanal 4). Es wird dann ein Befehl zur öffnung des Filtertors 11 des so ausgewählten Kanals abgegeben, so daß nur die Überlagerungsfrequenzsignale des jeweils ausgewählten Kanals ausgewertet werden.

Bei dem hier beschriebenen FM-CW-Radarsystern, bei dem eine mit vorgegebener Frequenz modulierte Welle zum Objekt gesendet und die reflektierten Wellen dieses Objekts zur Feststellung eines Intervallabstands und einer Relativgeschwindigkeit zwischen einem Fahrzeug und dem Objekt durch Auswertung von Uberlagerungsfrequenzen der ausgesendeten und der empfangenen Wellen empfangen werden, ist eine Signalaussonderungsschaltung vorgesehen, die die Analyse der Überlagerungsfrequenzen ermöglicht, wobei jeder Kanal eine gleiche Frequenzbandbreite hat und das Frequenzsignal eines jeden Kanals wahlweise durchgelassen wird. Ferner ist eine Kanalauswahlschaltung zur Einstellung des Frequenzsignals eines jeden Kanals auf einen vorgegebenen Signalpegel vorgesehen, wonach der durch das jeweils festzustellende Objekt belegte Kanal entsprechend seinem jeweiligen Ausgangssignal festgestellt wird. Dadurch ist es nun möglich, die aus der Mischung der von mehreren Objekten reflektierten Wellen erhaltenen Überlagerungsfrequenzen in Teilfrequenzen entsprechend jedem einzelnen Objekt zu unterteilen und somit für jedes einzelne Objekt eine Abstandsbestimmung durchzuführen.Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, daß Uberlagerungsfrequenzkomponenten, die durch Straßenreflexionen o.a. erzeugt werden, vor der Auswahl der jeweiligen Kanäle als Störsignale unterdrückt

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werden und somit kein entsprechender Auswertefehler auftreten kann. Außerdem ist es praktisch möglich, die Empfangsempfindlichkeit wesentlich zu erhöhen, da zuvor die Fehlersignale unterdrückt werden und der untere Grenzwert der SignalausWertung niedrig gelegt werden kann.

In Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nicht nur Straßenreflexionen unterdrückt, sondern auch starke unbestimmte Reflexionssignale ausschaltet, die von ansteigenden Flächen oder seitlichen Wänden o.a. abgegeben werden.

Bei diesem FM-CW-Radarsystem wird an einer Antenne 5 eine Welle ausgesendet, die mit einer vorgegebenen Frequenz moduliert ist. An derselben Antenne 5 werden reflektierte Wellen empfangen und dadurch ein Intervallabstand zum Objekt mittels ÜberlagerungsfrequenzSignalen BF bestimmt, die aus den gesendeten und empfangenen Wellen abgeleitet werden. Ein Mehrfachfilter 20 läßt die Uberlagerungsfrequenzsignale BF durch mehrere Teilfilter durch, die vorbestimmte gleiche Frequenzbänder haben. Dann werden einzelne Filterausgangssignale der jeweiligen Frequenzbänder als Ausgangssignale einem Multiplexer 30 zugeführt, der die Ausgangssignale RC des Mehrfachfilters 20 nacheinander einem Analog-Digital-Umsetzer 31 zuführt, der die Ausgangssignale RC in Digitalsignale DS umsetzt und an eine arithmetische Schaltung, beispielsweise einen Mikrocomputer 33, weitergibt. Diese Schaltung empfängt auch wahlweise Filterausgangssignale RF von dem Mehrfachfilter 20 über ein Filtertor 32 und arbeitet arithmetisch in der durch die oben angegebenen Gleichungen festgelegten Weise, so daß sie bei Empfang von überlagerungsfrequenz Signalen BF einen Warn- oder Bremsbefehl abgibt. Das Mehrfachfilter 20 umfaßt, wie in Fig. 10 dargestellt, mehrere Filter 211 bis 21n, deren Ausgangssignale

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die Uberlagerungsfrequenzsignale BF des Verstärkers 7 in η Kanäle mit den in Fig. 11 gezeigten Eigenschaften unterteilen. Ferner sind mehrere Detektoren 221 bis 22n zur Auewertung der Ausgangssignale der Filter 211 bis 21 η und eine arithmetische Mittelwertschaltung 23 zur Ableitung eines Mittelwertes AV aus den Ausgangssignalen der Detektoren 221 bis 22n sowie mehrere arithmetische Schaltungen 241 bis 24n zur Ableitung einer Differenz der Ausgangssignale der Detektoren 221 bis 22n und des Mittelwertes ÄV der Mittelwertschaltung 23 vorgesehen.

Bei diesem System werden die Überlagerungsfrequenzsignale BF wie bei den in Fig. 2 und 4 gezeigten Systemen abgeleitet* Sie werden dann den Filtern 211 bis 2In in dem Mehrfachfilter 20 zugeführt, wo sie hinsichtlich der Frequenz (der Kanäle 1 bis n) entsprechend ihren eigenen Charakteristiken unterteilt werden, die in Fig. T1 schematisch gezeigt sind. Jedes Kanalsignal, das ein vorgegebenes Frequenzband entsprechend den Filtern 211 bis 21n einnimmt, wird dann als Filterausgangssignal RF dem Filtertor 32 (Fig. 9) und auch den Detektoren 221 bis 22n zugeführt. Die Ausgangssignale der Detektoren werden dann als Eingangssignale der Mittelwertschaltung 23 sowie den arithmetischen Schaltungen 241 bis 24n zugeführt. Die Mittelwertschaltung 23 ermittelt die Gesamtsumme der Kanalausgangssignale und multipliziert sie mit einem Faktor zur Ableitung des Mittelwertsignals AV, welches dann als Eingangssignal den arithmetischen Schaltungen 241 bis 24n zugeführt wird. Die arithmetischen Schaltungen 241 bis 24n subtrahieren die Ausgangssignale der Detektoren von dem Mittelwertsignal AV, und das Ergebnis wird dann als Auswerteausgangssignale RC dem Multiplexer 30 (Fig. 9) zugeführt. Der Multiplexer 30 bewirkt gemäß einem Auswahlsignal SL der arithmetischen Schaltung 33 nacheinander die Zuführung ausgewählter Kanalsignale an den Analog-Digitalumsetzer 31, so daß sich dadurch

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ein Abtastvorgang ergibt. Dieser setzt die Signale in digitale Signale DS um, die dann als Eingangssignale der arithmetischen Schaltung 33 zugeführt werden. Die arithmetische Schaltung 33 führt mit den digitalen Signalen eines jeden Kanals die vorstehend beschriebene arithmetische Operation durch und bewirkt die Auswahl eines geöffneten Tors durch Abgabe eines -öffnungsbefehls OI für den jeweils zugeordneten Kanal an das Filtertor 32. Die arithmetische Schaltung 33 nimmt dann die Filterausgangssignale RF des bo geöffneten Kanals auf und bewirkt die oben beschriebene Entscheidung zur Abgabe eines Warn- oder Bremsbefehls.

Das modulierte Signal in dem FM-CW-Radarsystem kann die in Fig. 12a bis.12c gezeigte Frequenzverteilung haben. Befindet sich ein Objekt im Verkehr, so ergibt sich eine Frequenzverteilung mit einer Erhöhung mit mittlerem Spitzenwert, der eine Frequenz entsprechend einem Abstand zum Objekt angibt. Diese Frequenzverteilung ist in Fig. 12a dargestellt. Befindet sich kein Objekt im Verkehr und wird deshalb keine entsprechende Reflexion empfangen, so ist die Frequenzverteilung theoretisch eine flache Linie, die einen Nullwert innerhalb' des gesamten Frequenzbereichs-wiedergibt. Dieser Zustand ist in Fig. 12b gezeigt. Wenn eine Reflexion von einem unbestimmten Objekt herrührt, so ergibt sich eine relativ flache ansteigende und abfallende Frequenzverteilung, die in Fig. 12c gezeigt ist. In der Frequenzverteilung befindet sich ein Spitzenwert unabhängig davon, ob ein reflektiertes Signal von einem Objekt oder von einem unbestimmten Punkt herrührt, und deshalb ist es allgemein schwierig zu entscheiden, ob von einer solchen Spitzenwertwiedergabe ein Objekt ausgewertet werden kann oder nicht. Es ist in der Praxis die Prüfung möglich, ob eine deutliche Frequenzspitze im Gegensatz zu anderen wellenartigen Frequenzverteilungen vorliegt oder nicht, indem

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die in Fig. 12 gezeigte typische graphische Darstellung ausgenutzt wird. Auf diese Weise kann beurteilt werden/ ob tatsächlich ein Objekt festgestellt wird oder nicht. Dies führt zu einer hohen Wahrscheinlichkeit der Objekterkennung im Verkehr.

In diesem Zusammenhang ist bei der Betrachtung der Frequenzverteilung des Mehrfachfilters 20 in vergleichender Weise zur Feststellung einer Frequenzspitze oder des Fehlens einer solchen festzustellen/ daß auch bei gleichen Spitzenwerten ein Mittelwert bei einer merklichen Spitzenausbildung relativ klein ist, während der Mittelwert bei Fehlen einer merklichen Spitzenbildung groß ist. Deshalb ist der aus einer Subtraktion des Mittelwertes in beschriebener Weise erhaltene Spitzenwert höher im Falle eines merklichen Spitzenwertes wie in Fig. 13a gezeigt als im Falle keines merklichen Spitzenwertes wie in Fig. 13b gezeigt. Andererseits ist hinsichtlich der Frequenzverteilung des Mehrfachfilters 20 die Steigung einer Frequenzverteilungskurve relativ auf einen Grad der Ausprägung einer Spitze in einer Kurvenerhöhung bezogen. Hierbei ist es nun durch Feststellung/ ob eine Differenz der Auswertesignale zwischen zwei benachbarten Kanälen größer oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist, möglich;die Steilheit der Spitzenwertbildung einer Frequenzverteilungskurve festzustellen. Fig. 14a zeigt eine kleine Differenz der Auswertesignale der einzelnen Kanäle, wobei kein Tor geöffnet ist (Filtertor 32), während Fig. 14b den Fall zeigt, daß die vorstehend genannte Differenz größer im Frequenzband F₁ ist und das diesem Band entsprechende Tor (Filtertor 32) geöffnet ist. Daraus ist für die Praxis zu entnehmen, daß eine positive Entscheidung mit vorbestimmter Schwellwerteinstellung möglich ist, ob tatsächlich ein Objekt festgestellt wurde oder nicht.

Andererseits zeigt Fig. 14c den Fall, daß mehrere Objekte (im dargestellten Beispiel 2) im Verkehr vorhanden sind. In

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diesem Fall ist es praktisch möglich, ein näheres Objekt mit Priorität zu identifizieren, indem die Objekte nacheinander einzeln festgestellt werden und eine vorbestimmte Einstellung beginnend mit den Kanälen niedriger Frequenz vorgesehen ist. In dem in Fig. 14c gezeigten Fall kann das Filtertor 32 entsprechend dem Frequenzband F₂ geöffnet werden.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, bietet ein FM-CW-Radarsystem nach der Erfindung derart merkliche Vorteile, daß die Identifizierung eines nahen Objekts mit Priorität gegenüber anderen Objekten möglich ist, wenn mehrere Objekte im Verkehr vorhanden sind. Es besteht kein Risiko der Fehlauswertung unbestimmter Objekte, die beispielsweise durch Reflexion an ansteigenden Flächen, Wänden usw. simuliert werden könnten.

Dem Fachmann sind nach Kenntnis der vorstehenden Beschreibung zahlreiche Weiterbildungen der Erfindung abweichend von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich. Beispielsweise kann das FM-CW-Radarsystem (System mit getasteter Frequenzmodulation) auch so installiert werden, daß Objekte oder Hindernisse hinter und/oder seitlich zu einem Fahrzeug in derselben Weise festgestellt werden können wie es in Fahrtrichtung möglich ist.

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Claims

Patentansprüche

Radarsystem für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem nach dem FM-CW-Prinzip eine mit einer vorgegebenen Frequenz modulierte Welle ausgesendet wird und an einem oder mehreren Objekten reflektierte Wellen empfanqen werden und aus den ausqesendeten und empfangenen Wellen Uberlaqerunqsfrequenzsiqnale zur Bestimmunq eines Abstandes zum jeweiligen Objekt abgeleitet werden, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (10) zur Unterteilung der Überlagungsfrequenzsignale in mehrere gleichartige Teilfrequenzbänder, durch eine Schaltungsanordnung (S-) zur Auswertung der so unterteilten überlagerungsfrequenzsignale und durch eine Signalverarbeitungsschaltung (9¹), die in vorbestimmter Weise arithmetisch aus jeder Signalkomponente der unterteilten Uberlagerungsfrequenzsignale ein Abstandssignal bildet und davon abhängig einen Warnbefehl oder einen Bremsbefehl für die Fahrzeugbremsen abgibt.
2. Radarsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine 'Signalaussonderungsschaltung (11) zur wahlweisen Wirksamschaltung eines Uberlagerungsfrequenzsignals in einem vorgegebenen Frequenzband und durch einen Offseteinsteller (13) zur Einstellung des Überlagerungsfrequenzsignals eines jeden Kanals auf einen vorbestimmten Referenzwert als Schwellenwert, den das jeweilige Überlagerungsfrequenzsignal überschreiten muß, wonach wahlweise eine Aussonderung des dem jeweils festzustellenden Objekt entsprechenden Frequenzkanals entsprechend dem Ausgangssignalpeg«l dieses Kanals möglich ist.
3. Radarsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Mehrfachfilter (20) zur Aussonderung der Uberlagerungs-

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frequenzsignale mittels mehrerer Filterstufen übereinstimmender Bandbreite und Abgabe von Filterausgangssignalen übereinstimmender Bandbreite, durch einen Multiplexer (30) zur sequentiellen Auswahl der Filterausgangssignale, durch einen Analog-Digitalumsetzer (31) zur Umsetzung der mit dem Multiplexer (30) ausgewählten Filterausgangssignale in Digitalsignale (DS) und durch eine arithmetische Schaltung (33), die mit den Digitalsignalen (DS) angesteuert wird und eine Auswahl der Filterausgangssignale mittels einer Filtertorschaltung (32) so steuert, daß sie ihr als Eingangssignale zugeführt werden und die arithmetische Erzeugung eines Warnoder Bremsbefehls für das Fahrzeug ermöglichen.
4. Radarsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrfachfilter (20) mehrere Teilfilter (211 bis 21n) entsprechend den vorgegebenen Frequenzbändern, mehrere Detektorschaltungen (221 bis 22n) zur Feststellung von Filterausgangssignalen, eine arithmetische Mittelwertschaltung (23) zur Ableitung eines Mittelwertes der Detektorausgangssignale und mehrere arithmetische Schaltungen (241 bis 24n) zur Erzeugung jeweils einer Differenz zwischen einem Detektorausgangssignal und dem Mittelwert enthält.

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