DE3238139A1 - Optisches pulsradar fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents
Optisches pulsradar fuer ein kraftfahrzeugInfo
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Description
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Optisches Pulsradar für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft allgemein ein optisches Pulsradar oder ein OPDAR (optisches Richtungs- und Entfernungsmeßgerät)
für ein Kraftfahrzeug (Kfz) und insbesondere ein optisches Pulsradar mit Überlagerungsempfang oder -erfassung,
das in einem in ein Kfz eingebautes System zur Verhinderung von Zusammenstößen zum Einsatz kommt und den Einfluß von
optischem Hintergrund- oder Störgeräusch herabsetzt.
Es gibt ein bekanntes optisches Pulsradar oder OPDAR für ein Kfz, das normalerweise ein vor dem Fahrzeug befindliches
Hindernis auf der Grundlage der Verzögerungszeit, die vom Aussenden eines Laserstrahls bis zum Empfang eines Laserstrahls
verstreicht, entdecken kann. Derartige Systeme sind in der Lage, verschiedene Informationen, wie eine Entfernung
zum Hindernis, eine Relativgeschwindigkeit in bezug zum Hindernis usw., zu erlangen. Bei dem bekannten optischen
Pulsradar für ein Kfz ist jedoch, weil das im empfangenen Laserstrahl enthaltene optische Hintergrundgeräusch allein
durch Passieren des empfangenen Strahls durch ein optisches
Filter vermindert wird, das Signalstörverhältnis an einem
Strahlsensor manchmal nicht hoch genug. Um das Signalstörverhältnis zu verbessern, ist es notwendig, die Durchlaßbandbreite
des Filters herabzusetzen; jedoch gibt es vom Standpunkt der Herstellungsgenauigkeit eine Grenze. Wenn
das optische Hintergrundgeräusch direkt oder indirekt auf das Strahlempfangsgerät des optischen Radars einfallendes
Sonnenlicht ist, so stellt sich unvermeidlich das Problem,
daß das Störverhältnis kleiner als Eins ist, d.h., es ist unmöglich, den von einem Hindernis reflektierten
Laserstrahl zu empfangen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zuerst ein typisches Pulsradar nach dem Stand der Technik in seiner Anwendung
auf ein Kfz anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines typischen optischen Pulsradars für ein Kfz zur Erleichterung der Erklärung
der Arbeitsweise des Pulsradars;
Fig. 2 ein Zeitdiagramm für das in Fig. 1 gezeigte Pulsradar nach dem Stand der Technik, das für ein Kfz
bestimmt ist, wobei im Diagramm optische und elektrische Signalwellenformen an wesentlichen Teilen
oder Stellen dargestellt sind;
Fig. 3 ein Blockdiagramm des Strahlempfangsgeräts, das bei
dem bekannten optischen Pulsradar von Fig. 1 zur Anwendung, kommt;
Fig. 4 eine graphische Darstellung der optischen Dichte des Energiespektrums des Sonnenlichts, das mit Bezug auf das optische Pulsradar für ein Kfz als optisches Hintergrundgeräusch betrachtet wird.
Fig. 4 eine graphische Darstellung der optischen Dichte des Energiespektrums des Sonnenlichts, das mit Bezug auf das optische Pulsradar für ein Kfz als optisches Hintergrundgeräusch betrachtet wird.
Der Strahlübertragungsteil von Fig. 1 umfaßt einen Pulsmodulator
1, einen Strahlemitter 2 und ein Strahlsendegerät 3. Andererseits umfaßt der Strahlempfangsteil ein Strahlempfangsgerät
4, ein optisches Filter 5, einen Strahlsensor 6, einen Breitbandverstärker 7, ein Datenverarbeitungsgerät
8 und einen Fahrgeschwindigkeitsfühler 9.
Unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm von Fig. 2 wird die Arbeitsweise erläutert. Ein Modulationssignal e mit einer
Impulsbreite T1, und einer Periode T wird vom Pulsmodulator
ausgegeben. Im Ansprechen auf dieses Signal e wird der
vom Strahlemitter 2 abgegebene Strahl impulsmoduliert, um einen impulsförmigen Übertragungsstrahl Bj. mit der Impulsbreite
T zu erzeugen. Dieser Übertragungsstrahl B wird
in das Strahlsendegerät 3 eingeführt, um einen impulsförmigen Sendestrahl BT mit einem Dispersionswinkel O vorwärts
auszusenden. Dieser Sendestrahl BT wird von einem
Objekt reflektiert und wird zum Empfangsstrahl BR mit einem
Empfangsfensterwinkel G0- Der vom Strahlempfangsgerät 4
aufgenommene Empfangsstrahl BD wird in das optische FiI-
• ter 5 mit einer -3 dB - Durchlaßbandbreite λ , um das optische
Hintergrundgeräusch vom empfangenen Strahl BR zu vermindern,
eingeführt und dann in den Strahlsensor 6 geleitet, der den empfangenen Strahl BD in ein entsprechendes elek-
trisches Signal e, umsetzt. Das aufgenommene oder erfaßte
Signal e . wird dem Breitbandverstärker 7 eingegeben und als ein Reflexionssignal ep mit einer Impulsbreite
T11 auf einen vorbestimmten Pegel verstärkt. Bei Empfang
W
eines Triggersignals e vom Pulsmodulator 1 synchron mit dem Modulationssiqnal e und eines Reflexionssignals e
eines Triggersignals e vom Pulsmodulator 1 synchron mit dem Modulationssiqnal e und eines Reflexionssignals e
a m r
vom Breitbandverstärker 7 mißt das Datenverarbeitungsgerät 8 mittels eines in ihm vorgesehenen Hochgeschwindigkeitszählers
die Verzögerungszeit r zwischen dem ausgesendeten Strahl B1- und dem empfangenen Strahl B , berechnet
mittels eines ebenfalls in ihm enthaltenen Mikrocomputers verschiedene Hindernisinformationen, wie die Entfernung R
zum Objekt (C . f, C: Lichtgeschwindigkeit), die Relativ-
/HR
geschwindigkeit V ( — ), die Ausrichtung 0 zum Objekt,
empfängt die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeitsinformation Vai, die vom Fährgeschwindigkeitsfühler 9 erfaßt wurde,
bestimmt die Möglichkeit einer Kollision mit dem erfaßten Objekt und gibt, wenn es nötig ist, einen hörbaren Alarm.
Da bei dem Pulsradar nach dem Stand der Technik für ein Kfz das im empfangenen Strahl BR enthaltene optische Hintergrundgeräusch
dadurch vermindert wird, daß man das empfangene Licht BR allein durch das optische Filter 5
treten läßt, kann die optische Hintergrund-Rauschleistung Pw (mW) im Strahlsensor 6, wie folgt, ausgedrückt werden:
PN = SR x <h x L2>
X Xf X Dn (
worin
Sp die Lichtempfangsfläche (cm2) einer Linse 4a,
L, den bei Durchtritt des Strahls durch die Linse 4a
hervorgerufenen Leistungsverlust,
L? den bei Durchtritt des Strahls durch das optische
Filter 5 hervorgerufenen Leistungsverlust,
Af (pm) die -3 dB - Durchlaßbandbreite des optischen
Filters 5 und
Dn (mW/cm χ pm) die optische Hintergrund-Rauschleistungsdichte
pro Wellenlänge λ des empfangenen Strahls BR
bezeichnet.
Wenn andererseits die Intensität des von einem Objekt reflektierten Strahls BR als pr (mW/cm2) bezeichnet wird,
so kann die aufgenommene Signalleistung PR des im Strahlsensor
6 empfangenen Strahls BR, wie folgt, ausgedrückt
werden:
PR = SR χ (L1 χ L2) x pr (2)
Al
Insofern kann das Signalstörverhältnis S/N der Lichtempfangsfläche
des Strahlsensors 6 durch den folgenden, aus den Ausdrücken (1) und (2) abgeleiteten Ausdruck angegeben
werden:
S/N■■ pr /pn ■ TTTTJ (3)
Obwohl es notwendig ist, die -3 dB - Durchlaßbandbreite Af des optischen Filters 5 zu vermindern, wird, um das
Signalstörverhältnis S/N, das durch (3) gegeben ist, zu erhöhen, der Minimalwert von Af annähernd 10 A = 10 um
sein, was auf der der Herstellung des für diesen Zweck am häufigsten verwendeten Interferenzfilters innewohnenden
Präzisionsgrenze oder der Grenze im Fertigungsgrad beruht.
Da die Wellenlänge λ des vom Strahlemitter 2, der z.B. eine herkömmliche Leuchtdiode oder ein Halbleiter-Laser
sein kann, erzeugten Strahls annähernd 0,85 pm ist, ist in dem Fall, daß das optische Hintergrundgeräusch Sonnenlicht
mit der maximalen, in Fig. 4 dargestellten Leistungsdichte
ist und daß ferner das maximale Intensität aufweisende Sonnenlicht auf den optischen Radarempfänger direkt
oder etwa nach Reflexion von einem Objekt auftrifft, die oben erwähnte optische Hintergrund-Rauschleistungsdichte,
die am Punkt A in Fig. 4 erhalten wird, etwa 90 mW/cm χ um.
Deshalb kann bei einer -3 dB - Durchläßbandbreite λ ^ des optischen Filters 5 von 10 A = 10 pm die optische Hintergrund-Rauschintensität
pn pro Fläche, die in dem vom
optischen Filter 5 ausgehenden empfangenen Strahl B0 enthalten
ist, erhalten werden, wie folgt: Pn = λ χ Dn = 9 χ 10~2 mW/cm2
Da andererseits die vorn Strahlemitter 2 übertragene Strahl leistung PT im besten Fall 100 mW beträgt und da die
Intensität ρ des von einem einige zehn Meter voraus und auf oder nahe einer Straße befindlichen Objekt, z.B. ein
anderes Kfz, fein Fußgänger, ein "leitungsmast, ein Hinweisschild,
eine Reklarnetafel, eine Leitplanke, ein Brückengeländer
usw., reflektierten Strahls BD etwa 10~2 bis 10-4
(mW/cm ) ist, kann das Signalstörverhältnis S/N aus dem Ausdruck (3), wie folgt, erhalten werden:
Pr
S/N = P /P
S/N = P /P
RN Xf χ Dn
10~2 bis 10"4 (mW/cm2)
" 10"3(μΐτι) χ 90 (mW/cm2/Mm)
" 10"3(μΐτι) χ 90 (mW/cm2/Mm)
10"1 bis 10"3
Da das Signalstörverhältnis S/N kleiner als Eins ist,
wird die empfangene Signalleistung Pr von der optsichen Hintergrund-Rauschleistung Pn gänzlich abgedeckt, woraus
das Problem entsteht, daß es unmöglich ist, den von einem
Objekt reflektierten Laserstrahl zu erfassen-
Das heißt, es wird bei dem Pulsradar nach dem Stand der Technik für ein Kfz, wobei das Pulsradar den empfangenen
Strahl direkt erfaßt, weil eine Fertigungsgrenze in der Durchlaßbandbreite des optischen Filters vorhanden ist
und weil es unmöglich ist, die Durchlaßbandbreite ohne Einschränkung vom Gesichtspunkt der Stabilität der Wellenlänge
des Laserstrahls (die Wellenlänge schwankt gewöhnlich
bei einem Halbleiter-Laser um 3 K/°C) zu vermindern,
in dem Fall, da das Sonnenlicht direkt auf das Strahlemptangsgerät
bzw. nach Reflexion durch ein Objekt indirekt auftrifft oder da ein starker Scheinwerferstrahl eines
entgegenkommenden Fahrzeugs bei Nacht darauf einfällt, der von einem einige zehn Meter voraus befindlichen Hindernis
reflektierte Strahl durch das optische Hintergrundgeräusch völlig abgedeckt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik und unter Berücksichtigung der aufgezeigten Probleme ist es das primäre
Ziel der vorliegenden Erfindung, ein optisches Pulsradar für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das ein verbessertes
Signalstörverhältnis , eine erhöhte Empfindlichkeit, eine
gesteigerte Zuverlässigkeit usw. aufweist. Dieses Ziel wird allgemein dadurch erreicht, daß' der Einfluß des
optischen Hintergrundgeräuschs auch unter höchst ungünstigen oder schlechten Erfassungsbedingungen, wobei Sonnenlicht
oder ein starker Scheinwerferstrahl eines entgegenkommenden
Fahrzeugs direkt in den optischen Empfänger einfallen, vermindert wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, für ein Kfz
ein optisches Pulsradar zu schaffen, das eine geringe
Größe und geringes Gewicht hat sowie kostengünstig herzustellen ist.
Um die genannten Ziele zu erreichen, weist das optische
Pulsradar für ein Kfz erfindungsgemäß ein Lasersystem,
einen Strahlenteiler, um einen Laserstrahl in einen Träger- sowie einen Überlagerungsstrahl zu trennen, einen
Strahlenablenker für eine Frequenzumwandlung des abgetrennten
Trägerstrahls, einen Strahlenmadulator zur Impulsmodulation des in der Frequenz umgewandelten Strahls
in einen gepulsten oder impulsförmigen Übertragungsstrahl, einen Strahlenmischer, um den abgetrennten Uberlagerungsstrahl
sowie den von einem Objekt reflektierten empfangenen
Strahl, um ein Strahlinterferenzsignal zu erhalten, zu mischen, einen Strahlsensor, ein überlagerungs- oder
Schwebungssignal-Datenverarbeitungsgerät usw. auf.
Da hierbei eine optische integrierte Schaltung mit einem richtungskopplerartigen Strahlenteiler und -mischer, mit
einem richtungskopplerartigen elektrooptischen Strahlmodulator und mit einem Strahlablenker der flächenakusti-
sehen Bauart (akustooptische Bauart) eingegliedert ist,
ist es möglich, das System äußerst klein auszubilden, dabei jedoch dessen Empfindlichkeit, Zuverlässigkeit,
Massenherstellung, Fertigungskosten usw. /u verbessern.
Die Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes
werden aus der folgenden, anhand der Zeichnungen gegebenen Beschreibung deutlich. Es zeigen:
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines optischen Pulsradars für ein Kfz in einer ersten Ausführungsform gemäß
der Erfindung;
Fig. 6 ein Zeitdiagramm für die erste Ausführungsform
eines Pulsradars gemäß Fig. 5, wobei optische und elektrische Signalwellenformen an wesentlichen
Teilen oder Stellen dargestellt sind; Fig. 7 eine graphische Darstellung der wechselseitigen
Beziehungen zwischen den Frequenz- (oder Wellenlängen-)Kenndaten des erfaßten Schwebungs- oder
uberlagerungssignals im Zwischenfrequenz- und
Strahlempfangsteil der ersten Ausführungsform
(Fig. 5) des optischen Pulsradars gemäß der Erfindung;
Fig. 8 ein Blockdiagramm eines optischen Pulsradars für ein Kfz in einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
Fig. 8 ein Blockdiagramm eines optischen Pulsradars für ein Kfz in einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
Fig. 9 ein Zeitdiagramm für die zweite Ausführungsform
eines Pulsradars gemäß Fig. 8, wobei optische und elektrische Signalwellenformen an wesentlichen
Teilen oder Stellen dargestellt sind; Fig.10 ein Blockdiagramm eines optischen Pulsradars für
ein Kfz in einer dritten Ausführungsform gemäß der
Erfindung;
Fig.11 ein Zeitdiagramm für die dritte Ausführungsform eines Pulsradars gemäß Fig. 10, wobei optische und elektrische Signalwellenformen an wesentlichen Teilen oder Stellen dargestellt sind;
Fig.11 ein Zeitdiagramm für die dritte Ausführungsform eines Pulsradars gemäß Fig. 10, wobei optische und elektrische Signalwellenformen an wesentlichen Teilen oder Stellen dargestellt sind;
Fig. 12 ein Blockdiagramm eines optischen Pulsradars für ein Kfz in einer vierten Ausführungsform gemäß
der Erfindung;
Fig. 13 eine vergrößerte Darstellung einer optischen integrierten Schaltung zur Anwendung bei der in Fig.12 gezeigten vierten Ausführungsform eines Pulsradars; Fig. 14 eine vergrößerte perspektivische Darstellung für den Aufbau eines Strahlmodulators einer elektrooptischen Richtungskopplerbauart, der in der optischen integrierten Schaltung von Fig. 13 zur
Fig. 13 eine vergrößerte Darstellung einer optischen integrierten Schaltung zur Anwendung bei der in Fig.12 gezeigten vierten Ausführungsform eines Pulsradars; Fig. 14 eine vergrößerte perspektivische Darstellung für den Aufbau eines Strahlmodulators einer elektrooptischen Richtungskopplerbauart, der in der optischen integrierten Schaltung von Fig. 13 zur
Anwendung kommt;
Fig. 15 eine vergrößerte perspektivische Darstellung für
Fig. 15 eine vergrößerte perspektivische Darstellung für
den Strahlablenker der akustooptis chen Wellenleiterbauart, der bei der optischen integrierten
Schaltung von fig. 13 verwendet wird. ■ ■
Der Strahlübertragungsteil T von Fig. 5 gemäß der Erfindung
umfaßt einen Laser 11, der einen kohärenten Laserstrahl mit einer einzigen Wellenlänge X1 abgibt, einen
Strahlungsteiler 12, der den vom Laser 11 abgegebenen Laserstrahl in einen Trägerstrahl Bc sowie einen Überlagerungsstrahl BH teilt, einen Strahlablenker 13, der den vom
Strahltoiler 12 abgegebenen Trägerstrahl Bc in Übereinstimmung
mit einem von einem Hochfrequenzgenerator 14
erzeugten hochfrequenten Signal e.f mit einer Frequenz f05
um die Frequenz f1 des Trägerstrahls Bc um f0 zu verschieben,
ablenkt, einen Kollimator 15, eine Linse 16, einen
Strahlmodulator 17, der den in der Frequenz umgewandelten, vom Ablenker 13 abgegebenen Strahl B,. in einen qeDulsten
F Laserstrahl Bj mit einer Impulsbreite Ty. sowie einer Periode
Tp in Übereinstimmung mit einem von einem Pulsmodulator
18 ausgegebenen Impulsmodulationssignal e moduliert, und ein Strahlsendegerät 19, das einen Sendestrahl BT
mit einem Dispersionswinkel G ausschickt. ',
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I · « * B ft- * i
Ι·· Ψ ϋ· * β «·
t β · * » » ■ * β ι
Der Strahlempfangsteil R umfaßt ein Strahlempfangsgerät 20,
das den gepulsten, von einem Objekt reflektierten Laserstrahl
BR mit einem Empfangsfensterwinkel 0R aufnimmt,
einen Strahlenmischer 21, der den abgetrennten überlagerungs· Laserstrahl Bu dem empfangenen, gepulsten Laserstrahl BR
für einen interferometrischen .Empfang überlagert, und einen Strahlsensor 22, der den mit dem empfangenen Strahl BR
und dem Überlagerungsstrahl Bu gemischten Interferenzüberlagerungs-
oder Schwebungs-Laserstrahl in das entsprechende elektrische Signal e. mit der Frequenz fb umsetzt.
Der Signalverarbeitungsteil P umfaßt einen Zwischenfrequenzverstärker
23, der das Interferenz-Schwebungssignal e. vom Strahlsensor 22 verstärkt, einen Detektor 24, der das
Signal vom Zwischenfrequenzverstärker 23 erfaßt und ein Nachweissignal e. erzeugt, und ein Datenverarbeitungsgerät
25, das Daten, wie einen Abstand, eine Relativgeschwindigkeit, eine Ausrichtung mit Bezug zu einem Objekt, in Abhängigkeit
von einem vom Pulsmodulator 18 synchron mit dem Impulsmodulationssignal ert abgegebenen Triggersignal e+,
vom Nachweissignal e^ des Detektors 24 und von einem von
einem Fahrgeschwindigkeitsfühler 26 erfaßten absoluten Fahrgeschwindigkeitssignal V berechnet, um über die Möglichkeit
einer Gefahr, z.B. einer Kollision mit dem Objekt, zu entscheiden und, wenn nötig, einen hörbaren Alarm auszulösen.
Es wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 eine Erläuterung
der Arbeitsweise der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, die in Fig. 5 gezeigt ist, gegeben.
Im Strahlübertragungsteil T wird durch den Laser 11, z.B. ein Halbleiter-Laser, Feststoff-Laser, Gas-Laser u.dgl.,
ein kohärenter Laserstrahl mit einer Wellenlänge A. und
Frequenz f. erzeugt, und dieser Laserstrahl wird in den
Strahlenteiler 12, z.B. ein halb versilberter Spiegel, eingeführt, um den Laserstrahl in einen Träger-Laserstrahl
Bp und einen übertraiings-Laserstrah 1 B^ zu teilen. Der abgeteilte
rrägerstrahl Bc wird in den Strahlablenker 13,
z.B. einen akustooptischen Strahlablenker der akustischen Oberflächenwellenbauart, worauf noch eingegangen werden
wird, eingeleitet. Der Strahlablenker 13 überlagert das Hochfrequenzsignal e. mit der Frequenz f vom Hochfrequenzgenerator
14 dem Trägerstrahl Bc mit der Frequenz fj,
und zwar weil die in einem Ultraschallwellenmedium erzeugte akustische Oberflächenwelle Druckwellen erzeugt, die den
lokalen Brechungsindex innerhalb des Mediums beeinflussen, weshalb der auf das Ultraschallwellenmedium treffende Laserstrahl
gebeugt wird.
Der Strahlablenker 13 wirkt, unter der Voraussetzung, daß !5 die folgende Bragg'sche Beugungsbedingung zwischen dem
Einfallswinkel Θ und der Wellenlänge λ. des Laserstrahls
mit einer Frequenz f., der auf die Wellenoberfläche einer
Ultraschallwelle mit einer Frequenz f auftritt, erfüllt
ist, f
sin Θ = 1- χ 5. (4)
sin Θ = 1- χ 5. (4)
2 VA
worin
worin
V. die Schallgeschwindigkeit im Medium bezeichnet,
so, daß die Frequenz ff des gebeugten (in der Frequenz
umgewandelten) Laserstrahls Bp, wie bekannt ist, ausgedrückt
werden kann als
Da bei der in Rede stehenden Ausführungsform die Frequenz
f des hochfrequenten Signals ef 300 MHz und die Wellenlänge λ1 des auf die Wellenoberfläche einer Ultraschallwelle
auftreffenden Trägerstahls B-, unter der Voraussetzung,
daß der Einfallswinkel © derart bestimmt ist, daß der
obige Ausdruck (4) erfüllt wird, 0,85 pm beträgt, ist es
möglich, einen in der Frequenz umgewandelten Laserstrahl Bp mit einer Frequenz f- = f. + f abzugeben.
-IS-
Der in der Frequenz umgewandelte, gebeugte, somit erhaltene Strahl Bp geht durch den Kollimator 15, um die Strahlbreite
zu begrenzen, und wird über die Linse 16 in den Strahlmodulator 17, der von der Art mit elektrooptischen],
akustooptischem, magnetooptischem od..dgl. Effekt sein
kann, eingeführt, um den Laserstrahl Bp einer Impulsmodulation
in einen Strahl mit der Impulsbreite Tw und Periode
Tp in Übereinstimmung mit dem vom Pulsmodulator 18 kommenden
Modulationssignal e._ mit einer Impulsbreite T,, und Peri·
ode Tp auszusetzen. Der pulsmodulierte Sendestrahl BT
(gepulster Laserstrahl) wird dann vom Strahl Sendegerät 19 mit einem Dispersionswinkel ©T in die Richtung ausgeschickt,
in die das Kfz fährt. Bei dieser Ausführungsform
ist es jedoch selbstverständlich möglich, einen zum Disper-
!5 sionswinkel <3y parallelen Laserstrahl abzulenken, um,
wenn nötig, eine Richtungsinformation mit Bezug zu einem Objekt zu erhalten.
Der von einem Obejkt reflektierte Laserstrahl BR wird vom
Strahlungsempfangsgerät 20 mit einer Lichtempfangsfläche S
(cm ) aufgenommen. Der empfangene Strahl BR mit der Frequenz
fR wird in den Strahlenmischer 21, z.B. ein halb versilberter
Spiegel, eingeführt, um den Empfangsstrahl BR mit der Frequenz fR mit dem vom Strahlteiler 12 kommenden
Überlagerungsstrahl B,, mit der Frequenz f. zu mischen oder
diesem zu überlagern. Der gemischte Strahl B^ wird dann
in den Strahlsensor 22, z.B. eine Lawinenphotodiode, eine Photodiode od.dgl., eingeführt, um den gemischten Strahl
B(, in ein elektrisches Interferenz-Schwebungssignal e.
mit einer Frequenz f. umzusetzen.
Die Frequenz fR des Empfangsstrahls BR kann unter Berücksichtigung
des Einflusses der durch die Relativgeschwindigkeit V zwischen dem Objekt und dem Radar bewirkten
nc r
Doppler-Verschiebung abgeleitet werden:
worin die Doppler-Frequenz f . ist: 2Vr
fd -~ * fT
b c
mit C als Lichtgeschwindigkeit.
Somit ist die Frequenz ffa des Schwebungssignals
=fo+fd
Da bei der in Rede stehenden Ausführungsform f = 300 MHz
ist und die Wellenlänge Xj des Sendestrahls Bj etwa
0,85 um beträgt, ist, unter der Annahme, daß fj annähernd
C/ λ. ist sowie V = 100 km/h (28 m/s) beträgt, die
Doppler-Frequenz
f, = —1- x4- = , = 6,6 χ 107 = 66 MHz
0C ΛΤ 0,85 χ
Im äußersten Fall ist die Doppler-Frequenz 70 MHz. Deshalb liegt die Frequenz f. des Schwebungssignals eb zwischen
300 - 70 = 230 MHz < fb < 370 MHz = 300 +
Durch Voreinstellen der Zentralfrequenz f des Zwischenfrequenzverstärkers
23, um das Schwebungssignal e^ auf f = f = 300 MHz zu verstärken und die -3 dB - Durchlaßbandbreite
Bw auf 200 MHz zu erweitern, kann das Beugungssignal e. durch den Zwischenfrequenzverstärker 23 auf einen
vorbestimmten Pegel verstärkt werden; das Ausgangssignal
wird in den Detektor 24 für eine Modulationserfassung (envelope detection) eingegeben, um ein Nachweissignal
e. mit einer Impulsbreite Tw zu erhalten.
Andererseits wird ein synchron mit dem Modulationssignal
vom
Pulsmodulator 18 erzeugtes Triggersignal et dem Da-
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tenverarbeitungsgerät 25 zusammen mit dem Nachweissignal e. zugeführt. Insofern wird im Datenverarbeitungsgerät
25 in Abhängigkeit vom Triggersignal et und Nachweissignal
e^ die Ausbreitungsverzögerungszeit r zwischen dem Sendestrahl
Bj und dem Empfangsstrahl BR durch einen im Gerät
25 vorgesehenen Hochgeschwindigkeitszähler gemessen, und es werden durch einen im Gerät 25 befindlichen Mikrocom-
C χ τ
puter der Abstand R zum Objekt (—^-); C: Lichtgeschwindigkeit),
die Relativgeschwindigkeit V„ mit Bezug zum Fahr-HD
zeug (5γ) sowie die durch Ab-lenkung des Sendestrahls erhal
tene Ausrichtung ψ, falls das nötig ist, berechnet.
Da dem Datenverarbeitungsgerät 25 die absolute Fahrgeschwin digkeit V, vom Fahrgeschwindigkeitsfühler 26 eingegeben
wird, ist es zusätzlich möglich, die Wahrscheinlichkeit
einer Kollision mit dem Objekt zu bestimmen und, wenn notwendig, einen hörbaren Alarm zu erzeugen.
Wie für die in Fig. 5 gezeigte erste Ausführungsform erläutert wurde, wird der Laserstrahl mit einer Frequenz
2C f. in einen Trägerstrahl Bp sowie einen Überlagerungsstrahl
Bu geteilt; die Frequenz f. des Trägerstrahls Βς wird in
Übereinstimmung mit einem Hochfrequenzsignal e^ in eine
Frequenz f1 -t· fQ umgewandelt; der in der Frequenz umgewandelte
Strahl Bp wird impulsmoduliert und in Fahrtrichtung
des Kfz ausgesendet; der von einem Objekt reflektierte Strahl mit einer Frequenz f1 + fQ + fd (f^ = Dopplerfrequenz)
wird mit dem überlagerungjstrahl mit einer Frequenz f. für einen interferometrischen Nachweis gemischt.
Deshalb ist die Frequenz frt + fH des Interferenz-Schwe-
bungssignals eb nahezu unabhängig von der Frequenz f1
des erzeugten Laserstrahls, d.h. von der Wellenlänge λ.
des erzeugten Laserstrahls, weil A^1 = C (C: Lichtgeschwindigkeit).
Obwohl die Doppler-Frequenz als 2V
f. = — χ f1 ausgedrückt werden kann und insofern eine
f. = — χ f1 ausgedrückt werden kann und insofern eine
Funktion sowohl von λ. wie von Vp (Relativgeschwindigkeit)
ist, ist es, weil f » fd ist, möglich, die Veränderung
der Doppler -I-re quo π/. C, /u Vernachlilsslgun.
Deshalb bleibt bei der Erfindung, auch wenn die Wellenlänge λ. des Laserstrahls aufgrund einer Änderung in der
Temperatur, Speisespannung usw. schwankt, die Frequenz fb
des vom Strahlsensor abgegebenen Schwebungssignals eb nahezu
konstant; das hat zum Ergebnis, daß die Möglichkeit der zuverlässigen Erfassung der Verzögerungszeit zwischen ausgesandtem
und empfangenem Strahl gegeben ist. IO
Ferner ist es bei dem erfindungsgemäßen optischen Pulsradar
möglich, die Empfangsbandbreite λ mit Bezug auf den
von einem Objekt reflektierten Strahl auf einen derart niedrigen Wert herunterzubringen, der etwa 1/2000 des
Werts des optischen Pulsradars nach dem Stand der Technik ausmacht, worauf noch näher eingegangen werden wird.
In Fig. 7 sind die Frequenzkennwerte des Schwebungssignals eb mit ausgezogenen Linien dargestellt. Wie bereits
erläutert wurde, ist, da die Frequenz fV des Schwebungssignals
eb gleich f + f^ ist, seine Zentralfrequenz fQ.
Wenn das Schwebungssignal eb den Zwischenfrequenzverstärker
mit einer -3 dB - Durchlaßbandbreite Bw passiert, so
ergeben sich die in Fig. 7(B) gezeigten Frequenzkennwerte.
Da der Strahlempfangsteil R den Empfangsstrahl BR mit einer
Frequenz fR = f1 + fQ + fd (Spektrum SR) mit dem Überlagerungsstrahl
Bu mit der Frequenz f1 mischt, um ein Schwebungssignal
e. mit einer Frequenz fb = f + f^ (Spektrum.
Sb) zu erzeugen, können andererseits, wenn· die Frequenzkennwerte
des Zwischenfrequenzverstärkers 23 zur Verstärkung des Schwebungssignals eb als die in Fig. 7(B) gezeigten
angenommen werden, die Frequenkennwerte des Strahlempfangsteils R als die in Fig. 7(C) gezeigten angesehen
werden, wobei deren Zentralfrequenz fj und deren
Durchlaßbandbreite Bu sind. Die Fig. 7(D) zeigt ferner dieselben
Frequenzkennwerte des Strahlempfangsteils R wie
die Fig. 7(B), wobei aber die Frequenz in die Wellenlänge umgewandelt ist. Weiterhin geben die Bezachnungen f.
und fß die untere sowie obere Grenze der Frequenzbandbreite Bw in Fig. 7(C) an; die Bezeichnungen λ« und λβ
geben die obere sowie untere Grenze der Wellenlängen bandbreite \„ in Fig. 7(D) an. Da die Wellenlängen
λ» und An der Frequenz f» bzw. fß entsprechen, können
die folgenden Beziehungen erhalten werden:
Die Wellenlänge λβ entspricht gleicherweise der Frequenz
fR.
B
B
Unter Bezugnahme auf Fig. 7(C) und 7(D) ergibt sich:
Aus den Ausdrucken (9) und (11) folgt:
f )
Λτ + 7 K
c
Durch Substitution des Ausdrucks (12) und von fT =—r—
Λτ in den Ausdruck (10) sowie durch Ordnen folgt:
7 B« =^T "3Γ7^\ tI3)
T * w
und weil λτ >j>
1 χ , so folgt:
TF w
c= c x j
λ + I A11 λ_ 1 +
= -f- χ ( - Ji" )
(H)
Durch Substitution des Ausdrucks (14) für (13) folgt:
1 r
r
C x λ,,
1 η C C , W
ι Bw ■
Daraus ergibt sich
K --~ * BW (15>
Andererseits ist die Frequenz fT des Sendestrahls gemäß
Ausdruck (5) fT = f1 + f . Weil
f. = -\- = χ 106 = 3,5 χ 1014 Hz
1 X1 0,85^
f0 = 300 MHz = 3 χ 108 Hz
f1 » fQ, und weil
fy = f. nach Ausdruck (5)
fy = f. nach Ausdruck (5)
so folgt
λτ = X1 (16)
Durch Substitution des Ausdrucks (16) in (15) kann schließ Hch erhalten werden:
Wie oben gesagt wurde, ist es bei dem erfindungsgemäßen
optischen Pulsradar möglich, die Empfangsbandbreite Λ wie Ausdruck (17) zeigt, aus der Wellenlänge λ. des Laser
strahls und der -3 dB - Durchlaßbandbreite B^. des Zwischen
frequenzverstärker abzuleiten.
Wenn bei der Ausführungsform von Fig. 5
_7
X1 = 0,85 gm = 8,5 χ 10 m,
B., = 200 MHz = 2 χ 108 Hz,
C = 3 x 10 m/s (Lichtgeschwindigkeit)
'-3A-
-4Θ-ist, dann ist die Empfangsbandbreite gemäß Ausdruck (17):
λ - (8,5 χ 1(Γ7)_χ 2 χ 108 = 5 χ l0-13ra =
w 3 χ 1OÖ
= 5 χ 1Ö3 A
Verglichen mit der Empfangsbandbreite X = Xr = 10 A*
des Radars nach dem Stand der Technik wird die Empfangsbandbreite
um etwa 1/2000 herabgesetzt; die optsiche Hintergrund-Rauschleistung
P.., die durch Substitution von λ für Xf im Ausdruck (1) erhalten wird, wird ebenfalls um
etwa 1/2000 herabgesetzt; das Signalstörverhältnis S/N (das Störverhältnis S/N am Eingangsanschluß des Strahlsensors)
im empfangenen Strahl, d.h. S/N = Pr/Pm (Pr ist die
Leistung des von einem Objekt reflektierten Strahls) wird
etwa 2000-fach erhöht. Nimmt man den schlechtesten Fall
des optischen Hintergrundgeräuschs mit direkt auf den optischen Empfänger einfallendem Sonnenlicht an, wobei der Laserausgang
100 mW ist, nimmt man an, daß die Signalinten-
sität ρ des von einem Objekt reflektierten Strahls 10
4 2
bis 10 mW/cm , die Hintergrund-Rauschleistungsdichte D = 90 mW/cm χ pm und λ = 5 χ 10 \im ist und substituiert man λ für Xf im Ausdruck (3), so ist das Signal-
bis 10 mW/cm , die Hintergrund-Rauschleistungsdichte D = 90 mW/cm χ pm und λ = 5 χ 10 \im ist und substituiert man λ für Xf im Ausdruck (3), so ist das Signal-
W T
Störverhältnis S/N des empfangenen Strahls BR gemäß der
Erfindung
S/N = pr/pn -\ττ-ΰ
<18>
\ττΰη
WiI
S/N = — : ψ— = 2,2 χ ΙΟ^-ί- 2,2
> 1
5 χ 10"' χ 90
ow Somit ist S/N üblicherweise größer als 1, was bedeutet,
daß es möglich ist, den von einem Objekt reflektierten
Strahl zuverlässig zu erfassen.
Da das Signalstörverhältnis mit Bezug auf das optische Hintergrundgeräusch im empfangenen optischen Strahl BR
2000mal besser ist als bei dem oben beschriebenen bekannten Radar, ist es für die Leistung in der Objokterfassung
(relative Empfindlichkeit des optischen Radars, die durch
die optische Hintergrurid-Rauschleistung P., bestimmt ist)
in Umgebungen mit normalem optischen Hintergrundgeräusch, wenn beispielsweise das Kfz bei Tag oder Nacht in einer
Stadt fährt, ein 2000mal besserer Wert als bei dem Radar nach dem Stand der Technik möglich.
Da das durch Empfangen des von einem Objekt reflektierten Strahls erhaltene Empfangsstrahlsignal dem Überlagerungsstrahl,
der ein Teil der Laserstrahlquerlle ist, überlagert wird, bietet die Erfindung ferner die Möglichkeit,
den Einfluß des Wärmerauschens in der mit dem Ausgang des Strahlsensors verbundenen Last zu löschen.
Somit kann das Signalstörverhältnis des lichtelektrisch
übertragenen Ausgangssignals im Strahlsensor um wenigstens
10 dB, verglichen mit der direkten Erfassungsmethode bei dem bekannten optischen Radar, verbessert werden.
Im Vergleich mit dem optischen Radar nach dem Stand der Technik wird also die minimale Empfangsempfindlichkeit
des Radars um 10 dB oder mehr gesteigert,und die Leistung
im Objektnachweis (Erfassungsgrenze für ein Objekt mit
schwachen lichtreflektierenden Flächen) in Umgebungen mit nahezu keinem Hintergrundgeräusch (völlige Dunkelheit)
kann um das Zehnfache oder mehr verbessert werden.
Die Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform des Erf indungsgegenstand.es, wobei der Strahlablenker
13 sowie der Strahlmodulator 17 im Strahlübertragungsteil T gegenüber Fig. 5 untereinander vertauscht
sind, während der Rest des Systems zu Fig. 5 gleichen Aufbau hat.
Unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm von Fig. 9, in dem optische und elektrische Signalwellenformen an wesentlichen
Stellen gezeigt sind, wird nun die Arbeitsweise der Ausführungsform von Fig. 8 beschrieben.
Der Laser 11 gibt einen kohärenten Laserstrahl mit einer
Frequenz f1 oder Wellenlänge λ. ab, und das kohärente
Licht wird in den Strahlenteiler 12, der ein halb versilberter Spiegel, ein optischer Richtungskoppler oder eine
optische Verzweigung sein kann, um den Strahl in den Überlagerungsstrahl BH sowie den Trägerstrahl Bc zu teilen,
eingeführt. Der Trägerstrahl Bp wird in den Strahlmodulator
17 geleitet und durch das vom Pulsmodulator 18 eingegebene Modulationssignal e mit der Impuslbreite T
ΠΙ - W
und der Periode T pulsmoduliert, so daß der gepulste
Strahl Bw mit der Impulsbreite T erzeugt wird, der in
den akustooptischen Strahlablenker 13 eingeführt und in Übereinstimmung mit dem vom Hochfrequenzgenerator 14
abgegebenen hochfrequenten Signal (f = 300 MHz) in einen
gebeugten Sendestrahl Bj mit einer Frequenz
fj = f + f. abgelenkt wird. Dieser Sendestrahl Bj wird
in das Strahlsendegerät 19 eingeleitet und in Fahrtrichtung des Fahrzeugs mit einem Dispersionswinkel Oj ausgesandt.
Der von einem Objekt reflektierte Strahl wird dann vom Strahlempfangsgerät 20 mit einem Empfangsfensterwinkel G>
aufgenommen, so daß ein Empfangsstrahl BR mit der Frequenz
fR erhalten wird. Der empfangene Strahl BR und der überlage'rungsstrahl
B^ werden in den Strahlenmischer 21 zur
Mischung der beiden Strahlen und hierauf dem Strahlsensor
22 eingegeben. Das heißt, der Empfangsstrahl BR interferiert
mit dem Überlagerungsstrahl B^, um ein Schwebungssignal
e. der Frequenz f. zu erzeugen. Wie bei der Ausführungsform von Fig. 5 ist die Frequenz fh = f + f Λ ,
wobei fd die Doppler-Frequenz bezeichnet.
Dieses Schwebungssignal e. wird zusammen mit dem vom
Modulationssignal e vom Pulsmodulator 18 synchronisierten Triggersignal e. dem Signalverarbeitungstei1 P eingegeben;
wie bei der Ausführungsform von Fig. 5 wird die Ausbreitungsverzögerungszeit
r des empfangenen Strahls BR
mit Bezug auf den Sendestrahl BT bestimmt, es werden der
Abstand R, die Relativgeschwindigkeit Vp sowie die Ausrichtung
0 mit Bezug auf das Objekt berechnet, und es wird die Möglichkeit einer Kollision mit dem Objekt auf der
Grundlage der derzeitigen Fahrgeschwindigkeit festgestellt;
falls notwendig, wird ein hörbarer Alarm erzeugt.
Auch bei der Ausführungsform von Fig. 8 ist die im
Strahlempfangsteil zu empfangende Wellenlängenbandbreite
χ durch den Ausdruck (17) gegeben: Aw = 5 χ 10" A;
die optische Hintergrund-Rauschleistung wird gegenüber dem bekannten optischen Radar auf etwa 1/2000 vermindert,
das Signalstörverhältnis S/N wird um das 2000fache verbessert. Es ist möglich, mit Sicherheit und zuverlässig
den von einem Objekt reflektierten Strahl zu erfassen, selbst bei ungünstigster Umgebung für das optische Hinter- ·
grundgeräusch, wobei Sonnenlicht direkt auf den optischen Empfänger einfällt.
Die Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform
gemäß der Erfindung, wobei der bei den Ausführungsformen von Fig. 5 und 8 im Strahlübertragungsteil T
vorgesehene Strahlablenker nun im Strahlempfangsteil R
enthalten ist.
25
25
Gemäß Fig. 10 sind ein Halbleiter-Laser 11, ein Strahlenteiler 12, ein Strahlmodulator 17 und ein Strahlsendegerät
19 im Strahlübertragungsteil T vorhanden; das Strahlempfangsteil R umfaßt ein Strahlempfangsgerät 20, einen
akustooptischen Strahlablenker 13, einen Strahlenmischer
21 sowie einen Strahlsensor 22. Im Strahlsteuerteil C sind ein Hochfrequenzgenerator 14, um ein hochfrequentes
Signal mit einer Frequenz f (300 MHz) an den akustooptischen Strahlablenker 13 im Strahlempfangsteil R zu legen,
und ein Pulsmodulator 18, der ein Modulationssignal e an den im Strahlübertragungsteil T vorhandenen Strahlmodulator
17 legt, enthalten. Der Signalverarbeitungsteil
IS'
P weist einen Zwischenfrequenzverstärker, einen Detektor
sowie eine Informationsverarbeitungseinheit, wie bei der Ausführungsform von Fig, 5, auf.
Unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm von Fig. 11, worin
verschiedene optische und elektrische Signalwellenformen
an wesentlichen Übergangsstellen gezeigt sind, wird nun die Arbeitsweise der Ausführungsform von Fig. 10 beschrieben.
10
10
Der Halbleiter-Laser 11 gibt einen Strahl mit einer Frequenz
f. oder Wellenlänge λ. ab, der dem Strahlenteiler
12 zur Aufteilung in einen überlagerungs- sowie Trägerstrahl Bm bzw. Bc eingegeben wird. Der Trägerstrahl Bp
wird in den Strahlmodulator 17 geführt, in dem er mit dem
vom Pulsmodulator 18 abgegebenen Modulationssignal em
mit einer Impulsbreite T und Periode T pulsmoduliert
wird, um den gepulsten Sendestrahl B,- mit einer Frequenz
ft = f., der durch das Strahlsendegerät 19 unter einem
Dispersionswinkel Θ, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgesandt
wird, zu erzeugen. Der von einem Objekt reflektierte Strahl wird unter einem Emfpangsfensterwinkel Θ
vom Strahlempfangsgerät 20 aufgenommen, um den Empfangsstrahl Bn mit einer Frequenz fR zu bilden. Der empfangene
Strahl BR wird dem akustooptischen Strahlablenker 13 eingegeben,
um den Strahl BR in Abhängigkeit von dem vom Hochfrequenzgenerator
14 abgegebenen hochfrequenten Signal der Frequenz f (300 MHz) abzulenken, so daß ein gebeugter
Strahl Bc der Frequenz f. = fD + f erhalten werden kann.
„Q TKO
Weil hier fR = f^ + fd ist (fd ist die Doppler-Frequenz),
ist die Frequenz
•3*·
Das vorn ί,Lr'nil I ab l(Mikcr 13 orlia I Leno cjuLuMKjto Licht Bp
wird dom Strahl ο mn I scher 2\ zusammen mi L dorn überlagerungsstrahl
Bn vom Strahlenteiler 12 zum Mischen der beiden
Strahlen zugeführt; der resultierende Strahl wird dem Strahlsensor 22 eingegeben, um seine Interferenzkomponente
zu filtern sowie umzuwandeln und damit ein Schwebungssignal e. der Frequenz f. zu erhalten.
Der Signalverarbeitungsteil P, dem das Schwebungssignal eb und das mit dem vom Pulsmodulator 18 abgegebene Modulationssignal
e synchronisierte Triggersignal e+ eingegeben werden, stellt, wie bei der Ausführungsform von Fig.5,
die Ausbreitungsverzögerungszeit tr des empfangenen Strahls BR mit Bezug auf den ausgesandten Strahl By fest
und berechnet die Entfernung R, die Relativgeschwindigkeit
Vr und die Ausrichtung 0 mit Bezug zum Objekt. Ferner kann
die Möglichkeit einer Kollision mit dem Objekt auf der Basis der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit bestimmt und,
falls notwendig, ein hörbarer Alarm ausgelöst werden. 20
Wie beschrieben wurde, ist bei der Ausführungsform von
Fig. 10 der Effekt genau gleich zu dem der Ausführungsform
von Fig. 5, obwohl der Strahlablenker vom Strahlübertragungs- zum Strahlempfangsteil umgesetzt wurde.
Die Fig. 12 zeigt eine vierte Ausführungsform gemäß der
Erfindung, wobei eine optische integrierte Schaltung (IC) zur Anwendung kommt.
Zuerst wird der Aufbau erläutert. Der Laser 11 ist ein Halbleiter-Laser mit Einmodenschwingung, z.B. der
distributierten Bragg-Reflektorbauart, der distributierten
Rückkopplungsbauart, der integrierten Doppelleiterbauart (twin guide-type), der Querstreifenschichtenbauart
(transverse junction stripe-type), der Terrassen-Substratbauart (terraced substrate-type), der einen Laserstrahl
mit einer Frequenz f1 (Wellenlänge X.) abgibt. Der abgegebene
Laserstrahl wird einer optischen IC 100, die in einem schwarzen Gehäuse 51, auf das noch eingegangen wird,
über eine einzelne optische Faser Fn zugeleitet. Die opti-
sehe IC 100 teilt den Laserstrahl der Frequenz f. in den
Überlagerungsstrahl S^ und Trägerstrahl Bc. Letzterer wird
durch ein vom Pulsmodulator 18 ausgegebenes Modulationssignal e_ mit einer Impulsbreite T sowie Periode T
ΠΙ W ρ
pulsmoduliert und durch ein hochfrequentes Signal ef
O der Frequenz f.. (300 MHz), das vom Hochfrequenzgenerator
14 kommt, in einen gepulsten, gebeugten Strahl Bp der
Frequenz (fT = f ■+ f-,) und einer Impulsbreite T11 abgelenkt,
IUi 'Vi
Der gebeugte Strahl Br wird durch Passieren eines KoIIi-
^ mators S begrenzt und durch eine Linse L. zu einer kleinen,
am einen Ende einer einzelnen optischen Faser F, ausgebildeten
Linse fokussiert, um in die Faser F^ einzutreten. Aus der Faser F. wird der Strahl dann in das Strahlsendegerät
19 geführt und als Sendestrahl By von einer kleinen,
am
anderen Ende der optischen Faser F. ausgebildeten
Linse und durch eine Sammellinse L+ in die Fahrtrichtung
des Fahrzeugs ausgesandt.
Der von einem Objekt reflektierte Strahl wird durch eine Fokussierlinse Lr von einem Strahlempfangsgerät 20 aufgenommen
und einer kleinen, am einen Ende der optischen Einmodenfaser Fb ausgebildeten Linse zugeführt. Der
empfangene Strahl mit der Frequenz fR wird in die optische
IC 100 über die optische Faser F. eingeleitet, dem Überlagerungsstrahl B„ überlagert, über eine einzelne optische
Faser F dem Strahlsensor 22 zugeführt und in Verbindung mit dem Überlagerungsstrahl Bu superüberlagert.
Das Schwebungssignal eb mit einer Frequenz fb» das vom
Strahlsensor 22 abgegeben wird, wird, wie bei der Ausfüh-
rungsform von Fig. 5, dem Signalverarbeitungsteil P eingeführt.
Die Frequenz f. des Schwebungssignals e^ ist durch
J welle, der normalerweise zum Wellenleiter 131 durch die
Lücke do übertragen wird, ist. Das gebrochene, außer oder
in Phase befindliche Licht wird dann zum Wellenleiter 131 übertragen, wo es den normalen Trägerstrahl löscht,
oder es wird dem normalen Trägerstrahl überlagert. Das hat zum Ergebnis, daß das Modulationssignal e als ein
Schaltsignal dient, um einen Trägerstrahlausgang Bc zu
unterbinden oder durchzulassen. Die Phase zwischen den beiden Strahlen kann entsprechend der Länge ß^ eingestellt
worden.
Die wesentlichen Charakteristika dieses Strahlmodulators 130 sind eine Modulationsfrequenz von 1 GHz in der
-3 dB - Bandbreite, ein Einfügungsverlsut von 4 dB und
ein optischer Löschverlsut von etwa 20 dB.
Die Arbeitsweise dieses Strahlmodulators ist von einem elektrooptischen Effekt abhängig, durch den der Brechungsindex
entsprechend der Intensität des angelegten elektrisehen Feldes geändert wird.
Wie Fig. 13 zeigt, wird der vom Strahlmodulator 130 abgegebene modulierte Strahl BM über den Wellenleiter 104
einer Dünnschichtlinse 125 zugeführt, um die Strahlübertragungsbreite
zu erhöhen, und ein paralleler Strahl mit einer Strahlbreite von etwa 50 pm wird in den Strahlablenker 150 unter einem Einfallswinkel O eingeführt.
Die Fig. 15 zeigt die Einzelheiten dieses Strahlablen-
kers 150, bei dem ein akustooptischer Strahlablenker der akustischen Oberflächenwellenbauart zur Anwendung
kommt.
Bei diesem Strahlablenker 150-ist eine dünne As0S0 -
Schicht 151 mit einer Stärke h2 von etwa 10 um 'und einer
Breite W2 von 500 \im auf dem LiNbO3 - Substrat 158 ausgebildet,
um sowohl als optischer Wellenleiter wie als
Ultraschallmedium zu dienen. An der Grenze zwischen dem LiNbO3 - Substrat 158 und der As2S3 - Dünnschicht 151
ist ein Doppelkammwandler (interdigitaler Wandler) 152 mit einer Länge ^1 von 3 mm ausgebildet, der als ein
akustischer Schall-(Oberflächen-)-wellenwandler dient.
Am gegenüberliegenden Ende der As2S3 - Dünnschicht 151
ist ein akustische Ultraschallwellen absorbierendes Bauteil 153 ausgebildet.
Der mittige Teil der As2S3 - Dünnschicht 151, der eine
Breite W1 von 200 pm und eine Stärke h1 von etwa 1,5 um
hat, dient als der optische Wellenleiter 154 zur Übertragung
der Trägerwelle Βς.
Die Linse 125 überträgt auf den Wellenleiter 154 einen
gepulsten Strahl von etwa 50 pm Breite mit einer Frequenz f,j unter einem Einfallswinkel © zwischen der Mittellinie
G des Wellenleiters 154 und einer optischen Achse g. des Strahls Βς. Andererseits wird das von einem Hoch-
frequenzgenerator 14 abgegebene hochfrequente Signal von
etwa 300 MHz parallel an den Doppelkamm - wandler 152 gelegt, um akustische Schallwellen 155 zu erzeugen, die über
den optischen Wellenleiter 154 mit einer Fortpflanzungsgeschwindigkeit
V hinweglaufen und vom Ultraschallabsorptionsbauteil 153 absorbiert werden. Der Doppelkammwandler
152 ist über die Al-Elektroden 107 und 108, an die Signalleitungen angeschlossen sind, mit dem Hochfrequenzgenerator
14 verbunden.
Eine Kompression und Verdünnung des As9So - Films aufgrund
der Schallwellen führt zu entsprechenden Änderungen im Brechungsindex. Als Ergebnis dessen kann ein gebeugter
Strahl Bp mit einer optischen Achse g2 und mit einem
Beugungswinkel θ in bezug auf die Mittellinie G erhalten werden, wenn eine Bragg'sehe Beugungsbedingung gemäß dem
folgenden Ausdruck erfüllt wird:
wenn G« 1 ,
worin
λ, die Wellenlänge des mit der Frequenz f1
eingeführten Strahls,
V5 und f die Ausbreitungsgeschwindigkeit bzw. Frequenz der akustischen Oberflächenwellen bezeichnen.
V5 und f die Ausbreitungsgeschwindigkeit bzw. Frequenz der akustischen Oberflächenwellen bezeichnen.
Zusätzlich ändert sich die Frequenz Fy des gebeugten Strahls
Br1 zu fp = f + f.. Um den gebeugten Strahl Bp,. wirksam
vom übertragenen Strahl Bp mit eienr Frequenz f1 auf der
optischen Achse g, zu trennen, wird ein Gitterentkoppler 157 in Form eines Beugungsgitters mit einer Gitterkonstante
A an der Oberfläche des abgelegenen Endes des vertieften Wellenleiters 154 der As2S3 - Dünnschicht
ausgebildet. Der gebeugte Strahl Bp1 wird wieder gebeugt,
diesmal jedoch in unterschiedlicher Ebene, um einen gebeugten Strahl Bp2 mit einer optischen Achse g3 auf einem
Beugungswinkel γ mit Bezug zur Oberfläche der As2S3 Dünnschicht
zu erhalten. Der Winkel γ· zwischen den optischen
Achsen g2 und g3 auf der Fläche S schließt die
Punkte P., P und P5 senkrecht zur Fläche Sx, die die
Punkte P , P, und P5 einschließt sowie zur As2S3 - Dünnschichtfläche
parallel ist, ein.
Der Beugungseffekt des Gitterentkopplers 157 kann hier, wie folgt, ausgedrückt werden:
λτ λτ
cos Ψ = -inr m
(21)
A*T Λ
worin
λ-j. die räumliche Wellenlänge des Strahls der:
Frequenz f-j-,
λ die Wellenlänge des Strahls in der Gitterebene,
m einen positiven Wert
A den Beugungsgitterabstand
bezeichnet.
bezeichnet.
Bei der in Rede stehenden Ausführungsform ist A= 2 λγ
und γ = 60°.
Die Arbeitsweise dieses Strahlablenker ist vom akustooptischen
Effekt, durch den der Brechungsindex des Mediums, das von den Ultraschallwellen passiert wird, geändert
und wodurch der auf das akustische Medium einfallende Strahl gebeugt wird, abhängig, vorausgesetzt, daß die
Bragg'sche Bedingung erfüllt ist.
Zurückkehrend zu Fig. 12 ist zu erkennen, daß der gebrochene
Strahl B^ der Frequenz ff vom optischen Strahlablenker
150 nach Passieren des Kollimators S und Einführen in die Linse L. zum Sendestrahl By wird.
Andererseits wird der vom Strahlempfangsgerät 20 (Fig. 12)
aufgenommene Empfangsstrahl BR über die einzelne optische
Faser F. in die optische IC 100 eingeführt und dann dem optischen Wellenleiter 105 der optischen IC eingegeben,
wie Fig. 13 zeigt.
25
25
Der Empfangsstrahl BR und der Überlagerungsstrahl B^
werden in den Richtungskoppler 120, der als Strahlenmischer dient, über die Wellenleiter 105 bzw. 103 geführt.
Per Richtungskoppler 150 hat die folgenden Abmessungen: die Kopplungslänge £' der beiden Wellenleiter ist etwa
8 mm, die Wellenleiterbreite dQ' ist 8 pm, und der Wellenleiterabstand
W0 1 beträgt etwa 5 pm. Dur cn den Richtungskoppler
120 wird der Überlagerungsstrahl B„ der Frequenz f„ dem empfangenen Strahl BD überlagert, der Austritt
erfolgt über den Wellenleiter 106, und der überlagerte Strahl wird über die einzelne optische Faser Fc in den
Strahlsensor 22' geführt.
Bei der Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei eine
optische IC so ausgebildet ist, wie in den Fig. 12 bis 15 gezeigt ist, ist es durch die Anwendung einer in hohem Maß
integrierten optischen Schaltung möglich, das gesamte optische System, mit Ausnahme des Strahlsende- und des
Strahlempfangsgeräts bedeutend kleiner auszuführen, so daß das optische Radarsystem eine geringe Größe und ein geringes
Gewicht erhalten kann. Da Strahlsende- und -empfangsgerät über optische Fasern mit den Hauptteilen - optische
IC, Halbleiter-Laser, Signalverarbeitungstei1, Strahlsteuerteil
- verbunden sind, ist es darüber hinaus möglich, die Hauptteile irgendwo einzubauen, z.B. im Fahrgastraum,
wo die Umgebungsbedingungen einem möglichen, auf Temperaturänderungen, Vibration usw. zurückzuführenden Schaden
entgegenwirken, was die Installation des optischen Radarsystems am Fahrzeug erleichtert und die Zuverlässigkeit
des gesamten Systems erhöht. Da bei dem optischen Pulsradar
gemäß der Erfindung die wesentlichen Teile zur Verarbeitung optischer Signale in eine optische IC eingegliedert sind,
ist es ferner möglich, die Massenfertigung des Systems zu verbessern und die Herstellungskosten zu senken.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird gemäß der Erfindung der Laserstrahl in einen überlagerungs- sowie Trägerstrahl
getrennt; nach Pulsmodulation und Frequenzumwandlung wird der Trägerstrahl ausgesandt, der durch Aufnehmen des
von einem Objekt reflektierten Strahls erhaltene Empfangsstrahl wird in Verbindung mit dem Überlagerungsstrahl
superüberlagert, das so erzeugte Interferenzsignal wird verarbeitet, um die Entfernung zum Objekt, die Relativgeschwindigkeit
mit Bezug zu diesem und die Ausrichtung zum Objekt zu bestimmen. Die Erfindung ermöglicht es, die
Empfangsbandbreite λ des optischen Radars gegenüber einem
herkömmlichen System auf etwa 1/2000 herabzusetzen.
Damit ist es auch unter ungünstigsten Bedingungen in bezug auf optisches Hintergrundgeräusch, wobei Sonnenlicht direkt
auf den optischen Empfänger einfällt, möglich, zuverlässig
und beständig den reflektierten Strahl zu erfassen. Unter
normalen Fahrbedingungen, wobei ein optisches Hintergrundgeräusch bis zu einem gewissen Ausmaß vorhanden ist,
ist es darüber hinaus möglich, eine Erfassungs- oder Nach-Weisempfindlichkeit
zu erreichen, die 2000mal besser als die eines herkömmlichen Systems ist. Da weiter bei dem
Pulsradar gemäß der Erfindung die Frequenz des durch SuperÜberlagerung des Empfangssignals erhaltenen Schwebungssignals
von der Wellenlänge des von einer Laserquelle
1^ abgegebenen Strahls unabhängig ist, ist die Frequenz des
als ein erfaßtes Ausgangssignal erhaltenen Schwebungssignals im wesentlichen, ausgenommen ist ein auf dem Doppier-Effekt
beruhender geringfügiger Einfluß, konstant, selbst wenn die Wellenlänge des Laserstrahls aufgrund von Temperaturänderungen
schwankt. Damit ist es möglich, Informationen, z.B. Entfernung, Relativgeschwindigkeit, Ausrichtung
in bezug zum Objekt, jederzeit zuverlässig zu erfassen. Da, wie oben gesagt wurde, Schwankungen in der Wellenlänge
des Lasers keinerlei Einfluß auf die Frequenz des zu
empfangenden und zu erfassenden Schwebungssignals ausüben,
ist ein thermostatisches, bei herkömmlichen Systemen zur thermischen Isolierung des Lasers verwendetes Gehäuse
nicht erforderlich, was den Aufbau des Systems vereinfacht. Obwohl bei dem herkömmlichen System der Empfangsstrahl
von einem Strahlsensor direkt erfaßt wird, ist es, da bei dem Erfindungsgegenstand der von einem Objekt reflektierte
Strahl interferometrisch erfaßt wird, möglich, die minimale Empfangsempfindlichkeit im Vergleich zu derjenigen
des herkömmlichen Systems um 10 dB oder mehr und die Objekterfassungsempfindlichkeit unter Fahrbedingungen
bei völliger Dunkelheit, wobei nahezu kein optisches Hintergrundgeräusch
vorhanden ist, im Vergleich zum herkömmlichen System um 10 dB oder mehr zu steigern.
Claims (15)
- GRUNECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER PATENTANWALTSA GFiUNECKEP ·»-- tr.{& H KINKtLDEV. («λ ι**,; OPi W STOCKMAIR. ικί *«iIV K bCHUMAMN ι»η «■<· F· H JAKOH !..ι ι·*. ϋ« G EIFjJOLIJ »pi ο« μ W MEISTER. Ct ·τ. H HILQERS. OM .«5DR H MEYER PLAfH t«r ..NISSAU MOTOR COMPAJSTT, LIMITED
2» Takara-cho, Kanagawa~kuYokohama-shl, Kanagawa-ken, SSSilSS!^«Japan
P 17 4-81-dgOptisches Pulsradar für ein KraftfahrzeugPatentansprücheptisches Pulsradar für ein Kraftfahrzeug zum Erfassen eines außerhalb des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekts, gekennzeichneta) durch ein Strahlübertragungsteil (T), das einen kohärenten Strahl erzeugt, den erzeugten Strahl in einen Trägerstrahl (Br) sowie einen Überlagerungsstrahl (Bu) teilt, den Trägerstrahl auf eine durch die Im-pulsbreite eines Pulsmodulationssignals (e ) angegebene Impulslänge kürzt, die Frequenz des Trägerstrahls (Bp) zur Anpassung an die Frequenz eines hochfrequenten Signals (ef) einstellt und den Trägerstrahl in einer vorbestimmten Richtung im Ansprechen auf ein mit dem Pulsmodulationssignal (em) synchronisiertes Triggersignal (et) aussendet,b) durch ein Strahlempfangsteil (R), das den vom Strahl-übertragungsteil (T) ausgesandten sowie vom Objekt reflektierten Strahl empfängt, den empfangenen Strahl(Bn) mit dem Überlagerungsstrahl .(B ) mischt und den R H-2-gemischten Strahl zu einem entsprechenden elektrischen Interferenz-Schwebungssignal (e. ) superüberlagert, c) durch ein mit dem Strahlübertragungsteil (T) sowie dem Strahlempfangsteil (R) verbundenes Schwebungs-Signalverarbeitungsteil (P), das den Teil des Schwebungssignals (e.)> der in eine vorbestimmte Frequenzbandbreite fällt, zur Erzeugung eines Erfassungssignals (e.) verstärkt und auf der Grundlage des Triggersignals (e ) sowie des Erfassungssignals (e.) eine auf das v t dObjekt bezogene Information berechnet. - 2. Pulsradar nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß der Strahlübertragungsteil (T) umfaßt:a) ein einen kohärenten Strahl der Frequenz (f-j) erzeugendes Lasersystem (11),b) einen mit dem Lasersystem optisch verbundenen Strahlteiler (12), der den kohärenten Laserstrahl in einen Trägerstrahl (Bp) sowie Überlagerungsstrahl (B ) teilt und diese Strahlen ausgibt,c) einen ein hochfrequentes Signal (e^) der Frequenz (f ) abgebenden Hochfrequenzgenerator (14) 4d) einen mit dem Strahlteiler (12) optisch und mit dem Hochfrequenzsignalerzeuger (14) elektrisch verbundenen Strahlablenker (13), der den Trägerstrahl (Bc) in Abhängigkeit von dem hochfrequenten Signal (eJ ablenkt und einen Übertragungsstrahl (By) mit einer Frequenz (fT = f., + f ) abgibt,e) einen ein Pulsmodulationssignal (e ) ausgebenden Pulsmodulator (18),f) einen mit dem Strahlablenker (13) optisch und mit dem Pulsmodulator (18) elektrisch verbundenen Strahlmodulator (17), der den Trägerstrahl im Ansprechen auf das Pulsmodulationssignal (em) kürzt und einen, gepulstenSendestrahl (B1-) abgibt, undg) ein Strahlsendegerät (19), das mit dem Strahlmodulator (17) optisch verbunden ist und den Übertragungsträgerstrahl (By) aussendet.
- 3. Pulsradar nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß der Strahlübertragungsteil-(T) umfaßt:a) ein einen kohärenten Strahl der Frequenz (f^) erzeugendes Lasersystem (11),b) einen mit dem Lasersystem optisch verbundenen Strahlteiler (12), der den kohärenten Laserstrahl in einen Trägerstrahl (Β~) und Überlagerungsstrahl (B ) teilt sowie diese Strahlen ausgibt,c) einen ein Pulsmodulationssignal (e ) ausgebenden Pulsmodulator (18),d) einen mit dem Strahlteiler (12) optisch und mit dem Pulsmodulator (18) elektrisch verbundenen Strahlmodulator (17), der den Trägerstrahl (Βς) im Ansprechen auf das Pulsmodulationssignal (em) kürzt und einen gepulsten Laserstrahl (BM) ausgibt,e) einen ein hochfrequentes Signal (ef) der Frequenz (f ) abgebenden Hochfrequenzgenerator (14),f) einen mit dem Strahlmodulator (17) optisch und.mit dem Hochfrequenzsignalerzeuger (14) elektrisch verbundenen Strahlablenker (13), der den modulierten Trägerstrahl (BM) in Abhängigkeit von dem hochfrequenten Signal (efj ablenkt und einen Übertragungsträgerstrahl (BT> mit einer Frequenz (fT = f 1 + f Q) abgibt, undg) ein Strahlsendegerät (19), das mit dem Strahlablenker (13) optisch verbunden ist und den Übertragungsträgerstrahl (BT) aussendet.
- 4. Pulsradar nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß der Strahlempfangsteil (R) umfaßt:a) ein den vom Objekt reflektierten Strahl aufnehmendes Strahlempfangsgerät (20),b) einen mit dem Strahlübertragungsteil (T) sowie dem Strahlempfangsgerät (20) optisch verbundenen Strahlenmischer (21), der den Überlagerungsstrahl (BH) und den empfangenen Strahl (BR) für eine interferometrische Verarbeitung mischt, undc) einen Strahlsensor (22), der mit dem Strahlenmischer (21) optisch verbunden ist und den gemischten Strahl!O zu einem entsprechenden elektrischen Schwebungs-signal (e. ) der Frequenz (f. = f + f ) superüberlagert, a b bod
- 5. Optisches Pulsradar für ein Kraftfahrzeug zum Erfassen eines außerhalb des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekts, gekennzeichneta) durch ein Strahlübertragungsteil (T), das einen kohärenten Strahl erzeugt, den erzeugten Strahl in einen Trägerstrahl (Bc) sowie einen Überlagerungsstrahl(Bu) teilt, den Trägerstrahl auf eine durch die Im-Hpulsbreite eines Pulsmodulationssignals (e ) angegebene Impulslänge kürzt und den Trägerstrahl in einer vorbestimmten Richtung im Ansprechen auf ein mit dem Pulsmodulationssignal (e ) synchronisiertes Triggersignal (et) aussendet,b) durch ein Strahlempfangsteil (R), das den vom Strahlübertragungsteil (T) ausgesandten sowie vom Objekt reflektierten Strahl empfängt, die Frequenz des empfangenen Strahls (BR) in Übereinstimmung mit einem hochfrequenten Signal (ef) einstellt, den resultierenden Strahl (Br) mit dem Überlagerungsstrahl (B ) mischtF .Hund den gemischten Strahl in ein entsprechendes elektrisches Schwebungssignal (eb) superüberlagert, undc) durch ein mit dem Strahlübertragungsteil (T) sowie dem Strahlempfangsteil (R) verbundenes Schwebungssignalverarbeitungsteil (P), das den Teil des Schwebungssignals (e.)> der in eine vorbestimmte Frequenzbandbreite3238Ί39-δι fällt, zur Erzeugung eines Erfassu-ngssiyna 1 s (e.) verstärkt und auf der Grundlage des Triggersignals (ef) sowie des Erfassungssignals (e^) eine auf das Objekt bezogene Information berechnet.
- 6. Pulsradar nach Anspruch 5, dadurchgekennzeichnet, daß der Strahlübertragungsteil (T) umfaßt:a) ein einen kohärenten Strahl der Frequenz (f.) erzeugendes Lasersystem (11),b) einen mit dem Lasersystem optisch verbundenen Strahlteiler (12), der den kohärenten Laserstrahl in einen Trägerstrahl (B') und einen Überlagerungsstrahl (Bu) teilt sowie diese Strahlen ausgibt,c) einen ein Pulsmodulationssignal (e ) ausgebenden Pulsmodulator (18),d) einen mit dem Strahlteiler (12) optisch und mit dem Pulsmodulator (18) elektrisch verbundenen Strahlmodulator (17), der den Trägerstrahl (Bc) im Ansprechen auf das Pulsmodulationssignal (em) kürzt und einen gepulsten Übertragungsstrahl (B7.) ausgibt, unde) ein Strahlsendegerät (19), das mit dem Strahlmodulator (17) optisch verbunden ist und den Übertragungsträgerstrahl (B-J.) aussendet.
- 7. Pulsradar nach Anspruch 5, dadurchgekennzeichnet, daß der Strahlempfangsteil(R) umfaßt:a) ein den vom Objekt reflektierten Strahl aufteilendes Strahlempfangsgerät (20),b) einen Hochfrequenzsignalerzeuger (14), der ein hochfrequentes Signal (ef) der Frequenz (fQ) abgibt,c) einen mit dem Strahlempfangsgerät (20) optisch undmit dem Hochfrequenzsignalerzeuger (14) elektrisch verbundenen Strahlablenker (13), der den empfangenen Strahl (BD) in Abhängigkeit von dem hochfrequenten Signal (ef) ablenkt und einen in der Frequenz umgewandelten Strahl (Bp) mit einer Frequenz(f = f + f) abgibt,d) einen mit dem Strahlübertragungsteil (T) und mit dem Strahlablenker (13) optisch verbundenen Strahlmischer (21),der den Überlagerungsstrahl (B„) und den empfange-nen, in der Frequenz umgewandelten Strahl (Bp) für eine interferometrische Verarbeitung mischt, unde) einen Strahlsensor (22), der mit dem Strahlenmischer (21) optisch verbunden ist und den gemischten Strahl in ein entsprechendes elektrisches Schwebungssignal (eh) mit einer Frequenz (f = f + f.) superüberlagert.
- 8. Pulsradar nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwebungssignalverarbeitungskreis (P) umfaßt:a) einen mit dem Strahlsensor (22) verbundenen Zwischenfrequenzverstärker (23), dessen Zentralfrequenz (f ) gleich derjenigen des hochfrequenten Signals (ef) ist und der das Schwebungssignal (e ) verstärkt sowie dazu entsprechende Signale abgibt,b) einen mit dem Zwischenfrequenzverstärker verbundenen Detektor (24), der das verstärkte Schwebungssignal verarbeitet und dazu entsprechende Signale [eA ausgibt,c) einen Fahrgeschwindigkeitsfühler (26), der die absolute Fahrgeschwindigkeit erfaßt und ein dazu entsprechendes Signal (VA abgibt, undd) ein Datenverarbeitungsgerät (25), das mit dem Detektor (24), mit dem Strahlübertragungsteil (T) sowie mit dem Fahrgeschwindigkeitsfühler (26) verbunden ist und die Strecke von der gegenwärtigen Fahrzeugposition zum Objekt, die relative Fahrzeuggeschwindigkeit mit Bezug zum Objekt sowie die Ausrichtung zum Objekt auf der Grundlage des vom Strahlübertragungsteil (T) synchron mit dem Pulsmodulati.onssignal (e ) ausgegebenen Triggersignals (e ), des 'Erfassungssignals (e.) vom Detektor (24) sowie des absolutenFahrgeschwindigkeitssignals (V ) berechnet und beiFeststellung der Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen Fahrzeug und Objekt einen hörbaren Alarm erzeugt.
5 - 9. Optisches Pulsradar für ein Kraftfahrzeug zum Erfassen eines außerhalb des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekts, gekennzeichneta) durch ein einen kohärenten Strahl der Frequenz (f.) erzeugendes Lasersystem (11),b) durch einen ein Pulsmodulationssignal (em) ausgebenden Pulsmodulator (18),c) durch einen ein hochfrequentes Signal (ef) der Frequenz (f ) abgebenden Hochfrequenzgenerator (14),d) durch ein einen Sendestrahl (B1-) in einer vorbestimmtenRichtung aussendendes Strahlsendegerät (19), e) durch ein den vom Strahlsendegerät ausgesandten, vom zum Fahrzeug voraus liegenden Objekt reflektierten Strahl (BD) aufnehmendes Strahlempfangsgerät (20),2Q f) durch einen ein Laserstrahlsignal in ein entsprechendes elektrisches Signal umsetzenden Strahlsensor (22), g) durch eine optische integrierte Schaltung (100), die mit dem Lasersystem (11), mit dem Strahlübertragungsgerät (19), mit dem Strahlempfangsgerät (20) sowie mit dem Strahlsensor (22) optisch und mit dem Pulsmodulator (18) sowie mit dem Hochfrequenzsignalgenerator (14) elektrisch verbunden ist, die den kohärenten, vom Lasersystem abgegebenen Strahl in einen Trägerstrahl (Bp) sowie Überlagerungsstrahl (B ) teilt,die den Trägerstrahl (Bc) in Abhängigkeit von einem vom Pulsmodulator abgegebenen Pulsmodulationssignal (e ) zu einem gepulsten Trägerstrahl (B.,) kürzt,m Mdie die Frequenz (f.) des gepulsten Trägerstrahls (BM) im Ansprechen auf das hochfrequente Signal (e ) zu einem gepulsten Übertragungsstrahl mit einer Frequenz (f. + f ) einstellt, die den gepulsten über--δι tragungsstrahl mit der Frequenz (f. + fQ) über das Strahlsendegerät (19) in vorbestimmter Richtung aussendet, die vom Strahlempfangsgerät (20) den Empfangsstrahl (BD) mit einer Frequenz (f. + f + f ) auf-K I O Qnimmt, die den empfangenen Laserstrahl (BR) mit dem Überlagerungsstrahl (BH) für eine interferometrische Verarbeitung mischt und die den gemischten Strahl an den Strahlsensor (22) zur SuperÜberlagerung des gemischten Strahls in ein entsprechendes elektrisches Signal (e.) mit einer Frequenz (f + f ) ausgibt, und h) durch ein mit dem Strahlsensor (22) sowie dem Pulsmodulator (18) verbundenes Schwebungssignalverarbeitungsteil (P), das den in eine vorbestimmte Frequenzbandbreite fallenden Teil des Schwebungssignals (e. ) verstärkt, das verstärkte Schwebungssignal zur Erzeugung eines Erfassungssignals (ed) verarbeitet und die Strecke von der gegenwärtigen Fahrzeugposition zum Objekt, die relative Fahrzeuggeschwindigkeit mit Bezug zum Objekt sowie die Ausrichtung zum Objekt auf der Grundlage eines vom Pulsmodulator synchron mit dem Pulsmodulationssignal (e )» mit dem Erfassungssignal(e.) und mit dem Signal (V ) für die gegenwärtige ο aFahrgeschwindigkeit ausgegebenen Triggersignals (e^) berechnet.
25 - 10. Pulsradar nach Anspruch 9, dadurchgekennzeichnet, daß die optische integrierte Schaltung (100) umfaßt:a) einen kombinierten Strahlteiler (110) und Strahlenmischer (120) der Richtungskopplerbauart mit1) einem ersten optischen Wellenleiter (101), dessen eines Ende zur optischen Leitung des Laserstrahls als Trägerstrahl (Bc) optisch mit dem Lasersystem (11) verbunden ist, :2) einen U-formigen, zweiten optischen Wellenleiter (103), von dem ein gerader Teil benachbart sowieparallel zu dem ersten optischen Wellenleiter mit einem vorbestimmten Abstand (W ) zu diesem angeordnet ist, um einen Teil des in den ersten optischen Wellenleiter eingeführten Laserstrahls zu empfangen sowie den Überlagerungsstrahl (ß„)zu erzeugen, und mit3) einem dritten optischen Wellenleiter (106), dessen eines Ende mit dem Strahlsensor (22), dessen anderes Ende mit dem Strahlempfangsgerät (20) optisch verbunden ist, wobei der andere gerade Teil des U-förmigen, zweiten Wellenleiters (103) benachbart sowie parallel zu dem dritten optischen Wellenleiter mit einem vorbestimmten Abstand (W1) angeordnet ist, um den in den U-förmigen, zweiten Wellenleiter eingeführten Überlagerungsstrahl (Bu) mit dem in den dritten optischen HWellenleiter vom Strahlempfangsgerät eingeführten Laserstrahl (BD) zu mischen und einen Schwebungsstrahl zu erzeugen,b) einen Strahlmodulator (130) mit1) einem vierten Wellenleiter (132), dessen eines Ende zum Empfang des Trägerstrahls (Bc) unmittelbar an den ersten optischen Wellenleiter (101) angeschlossen ist,2) einem fünften, nahe und parallel zu dem vierten Wellenleiter angeordneten Wellenleiter (131), der den gepulsten Übertragungsstrahl (Βγ) leitet, 3) einer am vierten Wellenleiter (132) ausgebildeten Planarelektrode (134),4) einer am fünften Wellenleiter (131) ausgebildetengeerdeten Elektrode (133),5) einem Paar von Leitern (138, 139), die mit geeignetem Abstand (-E3) zueinander an der Planarelektrode (134) angeschlossen und mit dem Pu lsmodulator (18) verbunden sind, um das Pulsmodulationssignal (e ) an die Planarelektrode zu legen, wodurch eineübertragung des Übertragungsstrahls (Βγ) in Abhängigkeit von Impulsen des Pulsmodulationssignals(e ) zu unterbinden oder durchzulassen ist, und v mc) einen Strahlablenker (150) mit1) einer als ein optischer Wellenleiter sowie als ein hochfrequentes akustisches Signalmedium dienenden Dünnschicht (151),2) einem mit der Dünnschicht in Berührung befindlichen sowie mit dem Hochfrequenzgenerator (14) ver- bundenen Wandler (152), der das hochfrequente Signal (ef) der Frequenz (f ) in entsprechende akustische Wellen umsetzt und die Wellen durch die Dünnschicht überträgt,3) einem vertieften, in der Mitte der. Dünnschichtausgebildeten Wellenleiter (154), der einen Laserstrahl mit einer Frequenz (f.,) in einer zur Ausbreitung der akustischen Wellen senkrechten Richtung weiterleitet, so daß der einfallende Strahl in einen in der Frequenz umgewandelten Laserstrahl (Bpi^ m*^ einer Frequenz (f + f ) übergeht, und mit4) einem an dem vertieften Wellenleiter (154) ausgebildeten, den in der Frequenz umgewandelten Laserstrahl (BF1) beugenden Gitterentkoppler (157).
- 11. Verfahren zum Erfassen eines vor einem Kraftfahrzeug befindlichen Objekts, gekennzeichneta) durch Erzeugen eines kohärenten Strahls der Frequenz(fj. 'b) durch Teilen des kohärenten Laserstrahls in einen Trägerstrahl (Br) und einen Überlagerungsstrahl (B )c) durch Einstellen der Frequenz des Trägerstrahls (Bp) in Abhängigkeit von einem hochfrequenten Signal (ef) der Frequenz (f ) in einen in der Frequenz.umgewandelten Strahl (Bp) mit einer Frequenz (f ^ + fQ),d) durch Kürzen des in der Frequenz umgewandelten Strahls(B1-) in Abhängigkeit vorn Pulsmodulationssignal (e ) F mzu einem Sendestrahl (Bj).
e) durch Aussenden des Sendestrahls (Bj)» f) durch Empfangen des Strahls nach Aussenden und Reflexion vom Objekt mit einer Frequenz (f. + f + fj). g) durch Mischen des empfangenen Strahls (BR) mit dem Überlagerungsstrahl (BH) zur Bildung eines Schwebungsstrahls,h) durch.Umsetzung des gemischten Schwebungsstrahls in das entsprechende elektrische Schwebungssignal (e. ) mit der Frequenz (fQ + f^) undi) durch Berechnen der Entfernung zum Objekt, der relativen Fahrzeuggeschwindigkeit mit Bezug zum Objekt sowie der Ausrichtung gegenüber dem Objekt auf der Grundlage eines synchron mit dem Pulsmodulationssignal (e )> dem umgesetzten Schwebungssignal (e.) und der gegenwärtigen Fahrgeschwindigekit (V ) ausgege-benen Triggersignals (e.)·
20 - 12. Verfahren zum Erfassen eines vor einem Kraftfahrzeug befindlichen Objekts, gekennzeichnet a) durch Erzeugen ein=s kohärenten Strahls der Frequenz Xf1).b) durch Teilen des kohärenten Laserstrahls in einen Trägerstrahl (Bc) sowie einen Überlagerungsstrahl CBH>.c) durch Kürzen des Trägerstrahls (Bc) in Abhängigkeit von einem Pulsmodulationssignal (em) in einen pulsmodulierten Sendestrahl (Bj).d) durch Aussenden des Sendestrahls (Bj) >e) durch Empfangen des Strahls (BR) nach Aussenden und Reflexion vom Objekt mit einer Frequenz (f. + f.).f) durch Einstellen der Frequenz des empfangenen Strahls (Bp) in Abhängigkeit von einem hochfrequenten Signal (e ) der Frequenz (f ) in einen in der Frequenz um--12-gewandelten Strahl (Bp) mit einer Frequenzg) durch Mischen des in der Frequenz umgewandelten Strahls (B.J mit dem Überlagerungsstrahl (B ) zur Bildung eines Schwebungsstrahls,h) durch Umsetzen des gemischten Schwebungsstrahls in das entsprechende elektrische Schwebungssignal(e, ) mit einer Frequenz (f + f.) und b odi) durch Berechnen der Entfernung zum Objekt, der relativen Fahrgeschwindigkeit mit Bezug zum Objekt sowie der Ausrichtung gegenüber dem Objekt auf der Grundlage eines synchron mit dem Pulsmodulationssignal (e ), dem umgesetzten Schwebungssignal (e ) und dergegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit (V3) ausgegebenen Triggersignals (e+)·
- 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilen des kohärenten Laserstrahls in den Trigger- sowie überlagerungsstrahl und das Mischen des empfangenen Strahls mit dem Überlagerungsstrahl mittels optischer Richtungskoppler ausgeführt werden.
- 14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurchgekennzeichnet, daß das Kürzen des Trägerstrahls zu einem gepulsten Übertragungsstrahl mittels eines elektrooptischen Effekts erfolgt, wobei der Brechnungsindex eines vom Strahl durchquerten Mediums entsprechend der Intensität eines an das Medium gelegtenelektrischen Felds veränderbar ist.
- 15. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen der Frequenz des Trägerstrahls mittels eines akustooptischen Effekts erfolgt, wobei der Brechnungsindex eines vom Strahl durchquerten Mediums durch akustische Oberflä-' -13-chendruckwellen veränderbar ist und der auf das Medium unter einem die Bragg'sehe- Bedingung erfülenden Winkel einfallende Strahl gebeugt und durch eine zur Frequenz der akustischen Wellen gleiche Frequenz verstärkt wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56173729A JPS5876784A (ja) | 1981-10-31 | 1981-10-31 | 車両用光パルスレ−ダ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3238139A1 true DE3238139A1 (de) | 1983-05-19 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19823238139 Withdrawn DE3238139A1 (de) | 1981-10-31 | 1982-10-14 | Optisches pulsradar fuer ein kraftfahrzeug |
Country Status (4)
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---|---|
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JP (1) | JPS5876784A (de) |
DE (1) | DE3238139A1 (de) |
GB (1) | GB2111788B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4005444A1 (de) * | 1990-02-21 | 1991-08-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren und vorrichtung zur unterstuetzung eines kraftfahrers bei einem fahrspurwechsel |
DE4036174A1 (de) * | 1990-11-14 | 1992-05-21 | Nestor F Dr Med Buanga | Durch laserstrahlen und geschwindigkeitsabhaengig induzierte bremsung aller fahrzeuge bei annaeherung anderer fahrzeuge |
Families Citing this family (72)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2543690B1 (fr) * | 1983-03-29 | 1986-01-17 | Thomson Csf | Systeme de telemetrie laser et de mesure doppler, a compression d'impulsions |
JPS60256076A (ja) * | 1984-06-01 | 1985-12-17 | Nissan Motor Co Ltd | 先行車検出装置 |
US5192979A (en) * | 1984-09-26 | 1993-03-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for recognizing and identifying targets |
US4818071A (en) * | 1985-03-26 | 1989-04-04 | Andrew Corporation | Fiber optic doppler anemometer |
JPS61278775A (ja) * | 1985-06-03 | 1986-12-09 | Nissan Motor Co Ltd | 先行車検出装置 |
JPS6242116A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光変調器 |
JPS6266222A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光変調器 |
GB2183956B (en) * | 1985-11-25 | 1989-10-04 | Univ Southampton | Laser doppler vibrometer |
JPS63150684A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-23 | Agency Of Ind Science & Technol | レ−ザレ−ダ視覚センサ |
FR2610410B1 (fr) * | 1987-01-30 | 1989-06-16 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Velocimetre a mosaique de fibres optiques |
US4875770A (en) * | 1987-03-23 | 1989-10-24 | Lockheed Corporation | Wind shear detector |
US4849760A (en) * | 1987-11-20 | 1989-07-18 | Unisys Corporation | Surface acoustic wave doppler detector |
US4902127A (en) * | 1988-03-22 | 1990-02-20 | Board Of Trustees Of Leland Stanford, Jr. University | Eye-safe coherent laser radar |
US5123730A (en) * | 1988-08-09 | 1992-06-23 | The Oregon Graduate Institute Of Science & Technology | Apparatus for optical remote wind sensing |
JP2600879B2 (ja) * | 1988-12-27 | 1997-04-16 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | トップラレーダ速度検出方法 |
US4976539A (en) * | 1989-08-29 | 1990-12-11 | David Sarnoff Research Center, Inc. | Diode laser array |
DE4016973C1 (de) * | 1990-02-24 | 1991-06-13 | Eltro Gmbh, Gesellschaft Fuer Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg, De | |
CA2038818A1 (en) * | 1990-03-30 | 1991-10-01 | Akio Nagamune | Distance measuring method and apparatus therefor |
EP0479271B1 (de) * | 1990-10-03 | 1998-09-09 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Automatisches Steuersystem für Seitenführung |
US5202742A (en) * | 1990-10-03 | 1993-04-13 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Laser radar for a vehicle lateral guidance system |
US5390118A (en) * | 1990-10-03 | 1995-02-14 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Automatic lateral guidance control system |
US5206697A (en) * | 1990-10-19 | 1993-04-27 | Schwartz Electro Optics, Inc. | Tunable laser rangefinder and method |
US5094526A (en) * | 1990-11-07 | 1992-03-10 | General Signal Corporation | Integrated optical waveguide doppler velocimeter |
US5260710A (en) * | 1991-01-31 | 1993-11-09 | Stanley Electric Co., Ltd. | Vehicular optical-radar apparatus |
DE4222409C2 (de) * | 1991-07-08 | 1996-07-11 | Kansei Kk | Einrichtung zur Abstandsmessung vom Laserradar-Typ |
IT223271Z2 (it) * | 1991-07-31 | 1995-06-21 | Fiat Ricerche | Gruppo di fantasia per veicoli incorporante un sistema di rilievo ostacoli. |
US5221956A (en) * | 1991-08-14 | 1993-06-22 | Kustom Signals, Inc. | Lidar device with combined optical sight |
US10361802B1 (en) | 1999-02-01 | 2019-07-23 | Blanding Hovenweep, Llc | Adaptive pattern recognition based control system and method |
US8352400B2 (en) | 1991-12-23 | 2013-01-08 | Hoffberg Steven M | Adaptive pattern recognition based controller apparatus and method and human-factored interface therefore |
JP3016047B2 (ja) * | 1991-12-27 | 2000-03-06 | 本田技研工業株式会社 | 車両における対照障害物の位置推定方法 |
GB2265062A (en) * | 1992-03-09 | 1993-09-15 | Andrew Timothy Codd | Vehicle collision warning system |
US5298905A (en) * | 1992-06-12 | 1994-03-29 | Motorola, Inc. | Visible light detection and ranging apparatus and method |
US5428439A (en) * | 1992-09-23 | 1995-06-27 | The Texas A&M University System | Range measurement system |
GB2272123B (en) * | 1992-11-03 | 1996-08-07 | Marconi Gec Ltd | Laser radar system |
US5529138A (en) * | 1993-01-22 | 1996-06-25 | Shaw; David C. H. | Vehicle collision avoidance system |
US5314037A (en) * | 1993-01-22 | 1994-05-24 | Shaw David C H | Automobile collision avoidance system |
US5302835A (en) * | 1993-03-22 | 1994-04-12 | Imra America, Inc. | Light detection system having a polarization plane rotating means and a polarizing beamsplitter |
US6664920B1 (en) * | 1993-11-18 | 2003-12-16 | Raytheon Company | Near-range microwave detection for frequency-modulation continuous-wave and stepped frequency radar systems |
JP3106045B2 (ja) * | 1993-11-25 | 2000-11-06 | 株式会社デンソー | レーダ装置 |
FR2725279B1 (fr) * | 1994-10-04 | 1996-10-25 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de telemetrie comportant un microlaser |
US6067110A (en) * | 1995-07-10 | 2000-05-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Object recognizing device |
JP3528435B2 (ja) * | 1996-06-27 | 2004-05-17 | トヨタ自動車株式会社 | 路上物体検出装置 |
DE19704340A1 (de) * | 1997-02-05 | 1998-08-06 | Sick Ag | Entfernungsmesser |
JPH1138117A (ja) * | 1997-07-15 | 1999-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | 車載用レーダ装置 |
US7268700B1 (en) | 1998-01-27 | 2007-09-11 | Hoffberg Steven M | Mobile communication device |
US6252544B1 (en) | 1998-01-27 | 2001-06-26 | Steven M. Hoffberg | Mobile communication device |
US8364136B2 (en) | 1999-02-01 | 2013-01-29 | Steven M Hoffberg | Mobile system, a method of operating mobile system and a non-transitory computer readable medium for a programmable control of a mobile system |
US7966078B2 (en) | 1999-02-01 | 2011-06-21 | Steven Hoffberg | Network media appliance system and method |
US6429429B1 (en) * | 2000-06-22 | 2002-08-06 | Ford Global Technologies, Inc. | Night vision system utilizing a diode laser illumination module and a method related thereto |
US6658336B2 (en) * | 2001-05-11 | 2003-12-02 | General Motors Corporation | Method and system of cooperative collision mitigation |
DE10142172A1 (de) * | 2001-08-29 | 2003-03-20 | Bosch Gmbh Robert | Pulsradaranordnung |
JP2003202205A (ja) * | 2001-12-28 | 2003-07-18 | Mitsubishi Electric Corp | 光学式距離センサ |
US6860350B2 (en) * | 2002-12-20 | 2005-03-01 | Motorola, Inc. | CMOS camera with integral laser ranging and velocity measurement |
US9818136B1 (en) | 2003-02-05 | 2017-11-14 | Steven M. Hoffberg | System and method for determining contingent relevance |
US7107144B2 (en) * | 2003-02-27 | 2006-09-12 | Spectra Research, Inc. | Non-intrusive traffic monitoring system |
EP1640747B1 (de) * | 2003-05-30 | 2012-09-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Radar mit kohärentem laser |
US8339580B2 (en) * | 2004-06-30 | 2012-12-25 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Sensor-guided threat countermeasure system |
US7126586B2 (en) * | 2004-09-17 | 2006-10-24 | Microsoft Corporation | Data input devices and methods for detecting movement of a tracking surface by detecting laser doppler self-mixing effects of a frequency modulated laser light beam |
US20060106538A1 (en) * | 2004-11-12 | 2006-05-18 | Browne Alan L | Cooperative collision mitigation |
TWI310354B (en) * | 2007-03-22 | 2009-06-01 | Lite On Technology Corp | Alarm system for a vehicle |
US7671972B2 (en) * | 2007-03-29 | 2010-03-02 | Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. | Optical sensing methods and apparatus |
NL2009901C2 (nl) * | 2012-11-29 | 2014-06-04 | Phyco Trading B V | Voertuig. |
JP6349792B2 (ja) * | 2014-03-07 | 2018-07-04 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光送信装置 |
US10510256B2 (en) | 2014-10-20 | 2019-12-17 | Robert Brandriff | Vehicle collision avoidance system and method |
WO2016144290A1 (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | Intel Corporation | Acousto-optics deflector and mirror for laser beam steering |
WO2017149526A2 (en) | 2016-03-04 | 2017-09-08 | May Patents Ltd. | A method and apparatus for cooperative usage of multiple distance meters |
DE102016118539A1 (de) * | 2016-09-29 | 2018-03-29 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Abtasteinheit für eine optische Sendeeinrichtung einer optischen Detektionsvorrichtung, Sendeeinrichtung, Detektionsvorrichtung und Fahrerassistenzsystem |
KR102518534B1 (ko) * | 2016-11-30 | 2023-04-07 | 현대자동차주식회사 | 차량 위치 인식 장치 및 방법 |
JP6879032B2 (ja) * | 2017-04-25 | 2021-06-02 | 株式会社豊田中央研究所 | レーザレーダ装置およびレーザレーダ光集積回路 |
DE102017213465A1 (de) * | 2017-08-03 | 2019-02-07 | Robert Bosch Gmbh | Lichtleiter-basiertes LiDAR-System |
US11385352B2 (en) * | 2018-07-27 | 2022-07-12 | Lyft, Inc. | Tunable LiDAR for simultaneous ranging and environmental monitoring |
DE102019114876B4 (de) * | 2019-06-03 | 2022-07-14 | Audi Ag | Radarantennenanordnung für ein Fahrzeug, umfassend zumindest ein Fahrzeugbauteil, und Fahrzeug |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2819320A1 (de) * | 1977-05-04 | 1978-12-21 | Telecommunications Sa | Impulslaser-entfernungsmesser zur heterodynen messwerterfassung |
DE2819321B2 (de) * | 1977-05-04 | 1980-05-14 | S.A. De Telecommunications, Paris | Laser-Entfernungs- und Geschwindigkeitsmesser |
GB2048603A (en) * | 1979-03-23 | 1980-12-10 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Equipment for fault location in an optical fibre transmission system |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB648881A (en) * | 1942-01-16 | 1951-01-17 | Sperry Corp | Improvements in or relating to object detecting and locating systems utilizing reflection of electromagnetic waves |
US2485583A (en) * | 1943-10-29 | 1949-10-25 | Sperry Corp | Radio distance measuring system |
GB625034A (en) * | 1946-05-31 | 1949-06-21 | William Sidney Elliott | Improvements in and relating to pulse radar systems |
FR1577269A (de) * | 1968-01-12 | 1969-08-08 | ||
BE791926A (fr) * | 1971-12-03 | 1973-05-28 | D Comp Gen | Telemetre a effet doppler et a frequence modulee |
BE791715A (fr) * | 1971-12-03 | 1973-05-22 | D Comp Gen | Telemetre a modulation de frequence |
US3897150A (en) * | 1972-04-03 | 1975-07-29 | Hughes Aircraft Co | Scanned laser imaging and ranging system |
US3820896A (en) * | 1973-01-02 | 1974-06-28 | Singer Co | Velocimeter with improved signal to noise ratio |
GB1450911A (en) * | 1973-01-17 | 1976-09-29 | Nat Res Dev | Laser doppler velocimetry |
US4158202A (en) * | 1977-11-25 | 1979-06-12 | The Singer Company | Receiver bandwidth conservation in a Doppler radar |
FR2514959A1 (fr) * | 1981-10-16 | 1983-04-22 | Cilas | Dispositif laser emetteur-recepteur a detection heterodyne |
US4466738A (en) * | 1982-08-23 | 1984-08-21 | Lockheed Missiles & Space Co. | Vibration sensor |
-
1981
- 1981-10-31 JP JP56173729A patent/JPS5876784A/ja active Pending
-
1982
- 1982-08-26 US US06/411,813 patent/US4552456A/en not_active Expired - Fee Related
- 1982-08-27 GB GB08224592A patent/GB2111788B/en not_active Expired
- 1982-10-14 DE DE19823238139 patent/DE3238139A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2819320A1 (de) * | 1977-05-04 | 1978-12-21 | Telecommunications Sa | Impulslaser-entfernungsmesser zur heterodynen messwerterfassung |
DE2819321B2 (de) * | 1977-05-04 | 1980-05-14 | S.A. De Telecommunications, Paris | Laser-Entfernungs- und Geschwindigkeitsmesser |
GB2048603A (en) * | 1979-03-23 | 1980-12-10 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Equipment for fault location in an optical fibre transmission system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4005444A1 (de) * | 1990-02-21 | 1991-08-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren und vorrichtung zur unterstuetzung eines kraftfahrers bei einem fahrspurwechsel |
DE4036174A1 (de) * | 1990-11-14 | 1992-05-21 | Nestor F Dr Med Buanga | Durch laserstrahlen und geschwindigkeitsabhaengig induzierte bremsung aller fahrzeuge bei annaeherung anderer fahrzeuge |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5876784A (ja) | 1983-05-09 |
GB2111788B (en) | 1986-06-04 |
GB2111788A (en) | 1983-07-06 |
US4552456A (en) | 1985-11-12 |
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