DE4422633A1 - Radargerät - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Radargerät, wel
ches beispielsweise in einer Alarmeinrichtung gegen Autokolli
sionen Einsatz findet. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf ein einfaches und billiges Radargerät, welches ein
reflektiertes Signal empfängt, das Signal in ein binäres Signal
umwandelt und eine kumulative statistische Verarbeitung des
binären Signals durchführt, um mit großer Empfindlichkeit Ab
stände zu messen. Noch genauer, bezieht sich die vorliegende Er
findung erstens auf ein Radargerät zum Erfassen eines schwach
reflektierten Signals und zweitens auf ein Radargerät zum Erfas
sen und Unterdrücken von Störsignalen, die von dem Radargerät
eines anderen Autos erzeugt werden, und drittens auf ein Radar
gerät zum genauen Messen der relativen Geschwindigkeit eines ge
genüberstehenden Fahrzeugs sogar mit einem breiten Übertragungs
impuls und viertens auf ein haltbares und zuverlässiges Radar
gerät, das in einem Fahrzeug installiert ist, um schnell ein
Ziel zu erfassen.
Ein Radargerät ist dazu geeignet, die Entfernung zwischen Fahr
zeugen zu bestimmen und ein Autokollisionsalarmsignal bereit zu
stellen. Das Radargerät sendet ein Funksignal oder ein Laserim
pulssignal auf ein vorausfahrendes Fahrzeug aus, empfängt ein
reflektiertes Impulssignal von dem voranfahrenden Fahrzeug und
berechnet die Entfernung zwischen den Fahrzeugen gemäß der Zeit
spanne zwischen dem Aussenden und dem Empfangen des Impulssig
nals. Das Radargerät besitzt daher einen Sender zum Aussenden
des Funk- oder Laserimpulssignals auf das voraus fahrende Fahr
zeug und einen Empfänger zum Empfangen des reflektierten Impuls
signals und zum Umwandeln des Signals in ein elektrisches Sig
nal. Das Radargerät besitzt weiterhin ein Steuergerät zum
Steuern des Zeitpunkts, zu dem das Impulssignal ausgesandt wird
und eine Zeitmeßeinheit, welche mit dem Empfänger verbunden ist,
zum Messen der Zeitdauer zwischen dem Aussenden und dem Empfang
des Impulssignals.
Der Sender sendet ein Impulssignal synchron mit einem Triggerim
puls aus, welcher fortlaufend zu Intervallen Tr unter der Kon
trolle des Steuergeräts bereitgestellt wird. Wenn die Amplitude
des reflektierten Impulssignals von einem externen Ziel einen
Schwellwert Vth überschreitet, stellt der Empfänger ein Meßsig
nal bereit. Diese Art von herkömmlichen Radargeräten besitzt
einige Nachteile.
Das reflektierte Impulssignal beinhaltet gewöhnlicherweise in
ternes und externes Rauschen. Folglich muß der Schwellwert Vth
relativ hoch sein, um Meßfehler aufgrund von Rauschen zu vermei
den. Das Rauschen ist im allgemeinen zufälliges Rauschen mit
einer Gauß′schen Verteilungsfunktion. Wenn das Rauschen eine mo
mentane Amplitude n besitzt, ist die Wahrscheinlichkeitsfunktion
P(n) eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion gemäß der Gauß′schen
Verteilungsfunktion mit einem Mittelwert von Null und einer V-
arianz von σ², wobei σ die Standardabweichung ist. Die
Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion P(n) wird durch die folgende
Gleichung beschrieben.
In der Gleichung (1) ist σ² Rauschen gleich der Leistung und σ
ist deren Effektivwert. Wenn dieses Rauschen in einem Signal mit
einer Amplitude s enthalten ist, ist die
Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion P(n-s) durch die folgende
Gleichung beschreibbar:
Folglich ist die Wahrscheinlichkeit von (n-s) < (x mit t=(n-s)/σ
durch die folgende Gleichung ausdrückbar:
Zum Beispiel Φ (1)= 0.84134, Φ (2)= 0.97725, und Φ (3) = 0.99865. Um
ein von einem Ziel in einem erforderlichen Abstand reflektiertes
Signal mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,865% richtig zu mes
sen, muß die Ausgangsleistung eines auszusendenden Impulssignals
mit einem Schwellwert von 3σ erfaßt werden, einer Amplitude, die
größer als der Schwellwert von 3σ ist und einem Spitzenwert,
welcher sechs mal größer ist als Effektivwert σ des Rau
schens. Dies entspricht einem Verhältnis von Signal zu Rauschen
von 15,6 dB. Gemäß einer Radargleichung, wird der Pegel des Em
pfangssignals proportional zur vierten Potenz der Entfernung ge
dämpft. Folglich ist eine große Entfernung nur mit einem teueren
Hochleistungsgenerator meßbar. Anstelle von Erhöhen der Aus
gangsleistung kann auch die Empfangsempfindlichkeit erhöht
werden. Dies erfordert jedoch eine große Antenne, welche die Ge
stalt und das Gewicht des Radarkopfes erhöht, der kaum auf einem
Fahrzeug installiert werden kann. Für die Sicherheit des mensch
lichen Körpers muß die Ausgangsleistung gering sein, um die
Sicherheitsbestimmungen zu erfüllen. Dadurch kann kaum der er
forderliche Empfangspegel realisiert werden.
Die offengelegten japanischen Patente mit den Nummern 1-46034
und 2-2106 offenbaren ein Verfahren zum Verbessern der Empfangs
empfindlichkeit eines schwachen Signals. Dieses Verfahren ist
anwendbar, um ein zyklisches Signal, wie z. B. ein Loran-C Signal
zu empfangen. Dieses Verfahren wandelt das Signal in ein binäres
Signal um unter Verwendung von positiven und negativen Werten.
Das binäre Signal wird abgetastet und in einem RAM über eine be
stimmte Zeitdauer unter der Steuerung eines Mikrocomputers akku
muliert. Gemäß dem Inhalt des Speichers wird das Vorliegen, das
Signal/Rauschenverhältnis und der Zeitpunkt des Auftretens des
Signals erfaßt. Das Akkumulieren von Daten verbessert stark das
meßbare Signal/Rauschen-Verhältnis eines schwachen Signals. Wenn
eine lange Meßzeit möglich ist, ist dieses Verfahren für ein
Signal, wie z. B. das Loran-C Signal mit einer relativ langen
Periode, effektiv. Wenn dieses Verfahren beim Empfang eines Ra
darsignals angewandt wird, treten einige Probleme auf. Da die
Empfangsempfindlichkeit eines Radarsignals proportional zur
vierten Potenz der Entfernung ist, muß die Empfindlichkeit 16
mal verbessert werden, um die Meßentfernung zu verdoppeln. Um
die Empfindlichkeit der Berechnung zu verbessern, ist die Ver
besserung proportional zur zweifachen Potenz der Anzahl von
Akkumulationsvorgängen. Folglich wird die Empfindlichkeit 16fach
verbessert, wenn die Anzahl der Akkumulationsoperationen um 16²
= 256 mal verbessert wird. Die Zeitdauer von wiederholter Aus
sendung von Radarimpulsen muß so kurz wie möglich sein. Da die
herkömmlichen Verfahren einen Mikrocomputer verwenden, um den
Speicher zu steuern, um Radarimpulse zu akkumulieren, wird die
Zeitdauer, welche erforderlich ist zum Abtasten und Akkumulieren
der Impulse von dem Takt- und dem Befehlszyklus des Mikrocom
puters bestimmt. Dies führt dazu, daß die Zeitdauer zwischen dem
wiederholten Aussenden von Radarimpulsen begrenzt ist. Folglich
ist es schwierig, die Anzahl der Akkumulationsvorgänge stark zu
erhöhen, um die Empfindlichkeit zu verbessern. Wenn das Radarge
rät als ein Autokollisionsalarmgerät eingesetzt wird, treten
weitere Probleme auf. Wenn ein ähnliches Radargerät an einem
anderen Auto, welches auf der gleichen Seite fährt, montiert
ist, stören sich die Impulssignale der Radargeräte gegenseitig
und verhindern eine richtige Abstandsmessung. Nicht nur die Im
pulssignale des anderen Autos sondern auch Funken vom Motor,
Ein/Ausschaltvorgänge eines Scheinwerfer, der Klimaanlage oder
eines Scheibenwischers, sowie Schwankungen in der
Stromversorgungsspannung, Sonnenlicht und ein Tunnel verursachen
Rauschen. Solches internes und externen Rauschen wird schwingen
und ein Rauschsignal erzeugen, welches den Schwellwert über
schreiten kann. Dann wird das Rauschsignal irrtümlicherweise als
ein reflektiertes Signal von einem Auto erfaßt, welches tatsäch
lich nicht existent ist.
Die japanische offengelegte Patentschrift Nr. 3-171380 der An
melderin erläutert, daß es notwendig ist, nicht nur einen Ab
stand zwischen Fahrzeugen zu messen, sondern auch die relative
Geschwindigkeit zwischen den Fahrzeugen, wenn ein Kollisions
alarmgerät bereitgestellt werden soll. Wenn die relative Ge
schwindigkeit gemessen wird, bekommt das herkömmliche Radargerät
einige Probleme. Das herkömmliche Radargerät ist nur in der
Lage, die Entfernung zu einem Ziel zu bestimmen. Folglich muß,
um die relative Geschwindigkeit zu messen, das herkömmliche Ra
dargerät die Genauigkeit erhöhen, um die Rate von zeitlichen
Veränderungen zu messen. Um die Genauigkeit zu erhöhen ist es
notwendig, die Pulsbreite der vom Radar ausgesandten Signale zu
verkürzen als auch die Abtastpunkte zu erhöhen. Um eine Meßge
nauigkeit von einem Meter bei einer Meßentfernung von 130 Meter
zu erhalten, müssen 130 Abtastpunkte vorgesehen werden. Dies
verlängert die Zeitdauer um die Akkumulationsvorgänge auszufüh
ren. Zusätzlich muß die Pulsbreite des ausgesandten Signals auf
einige Nanosekunden verkürzt werden. Dies verkompliziert den
Sender, erhöht die Kosten und verschlechtert die Leistung des
Radargeräts. Um die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der
licht-aussendenden Elemente des Senders sicherzustellen, ist es
notwendig, das Tastverhältnis der Impulse zu vermindern. Dies be
grenzt die Wiederholungsdauer zwischen zwei Pulsen. Wenn die
Wiederholungsdauer gekürzt wird, um schnell für eine Entfernung
zu messen, vermindert sich die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit
der licht-aussendenden Elemente. Auf der anderen Seite dauert es
lange bis eine Entfernung gemessen wird, wenn die Wiederholungs
dauer verlängert wird.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein billi
ges, kompaktes, einfaches Radargerät bereitzustellen für die
schnelle Erfassung, Akkumulation und Speicherung der empfangenen
Signale, um sogar ein schwach reflektiertes Signal mit hoher Ge
schwindigkeit zu erfassen.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
billiges, kompaktes und einfaches Radargerät bereitzustellen für
die schnelle Erfassung, Akkumulation und Speicherung der empfan
genen Signale, um mehr Daten anzuhäufen und die Empfindlichkeit
bezüglich der Erfassung eines reflektierten Signals zu verbes
sern.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Radargerät bereitzustellen zum Aussenden eines Impulssignals ge
ringer Leistung, welches dem menschlichen Körper nicht schaden
kann, wobei eine große Meßentfernung möglich ist und die Inter
ferenz mit Impulsen von einem anderen Radargerät vermindert ist
und welches die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Zielerfassung
und des Messens einer Entfernung zu einem Ziel verbessert.
Eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein bil
liges, kompaktes und einfaches Radargerät bereitzustellen zum
schnellen Messen der relativen Geschwindigkeit eines Ziels, vor
ausschauendes Erfassen von Schwankungen im Rauschpegel und zum
Verhindern einer irrtümlichen Erfassung von reflektierten Sig
nalen.
Eine fünfte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
billiges, kompaktes und einfaches Radargerät bereitzustellen mit
einem Radarkopf (insbesondere licht-aussendende Elemente), wel
cher eine verbesserte Haltbarkeit und Zuverlässigkeit aufweist.
Diese Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung von einem
Radargerät gelöst, welches aufweist: einen Sender zum Aussenden
eines Signals, wie z. B. ein Laserstrahlsignal, ein elektromagne
tisches Signal, oder ein Schallsignal, einen Empfänger zum Em
pfangen eines Signals, wie z. B. ein Laserstrahlsignal, ein elek
tromagnetisches Signal oder ein Schallsignal, welches von einem
externen Ziel reflektiert wird, einen Abtaster zum wiederholten
Abtasten des empfangenen Signals zu vorher bestimmten Zeitpunk
ten, einen Akkumulator zum Akkumulieren von abgetasteten Daten
gemäß ihres Inhalts, eine Speichereinheit zum Speichern der
akkumulierten Daten, eine Steuereinheit zum Steuern des Senders,
des Abtasters, des Akkumulators und der Speichereinheit und eine
Entscheidungseinheit zum Auslesen der Daten aus der Speicherein
heit und Bestimmen, ob die Daten ein Reflektionssignal von dem
Ziel beinhalten. Die Steuereinheit steuert den Sender so, daß
dieser ein Impulssignal aussendet mit einer vorbestimmten Zeit
dauer und Impulsbreite. Das Impulssignal wird von einem Ziel re
flektiert und von dem Empfänger mit einer Verzögerungszeit Td
empfangen, die proportional zur Entfernung des Ziels ist. Der
Abtaster ist ein Schieberegister zum sequentiellen Schieben und
Speichern der abgetasteten Daten. Das empfangene Signal wird in
ein binäres Signal umgewandelt gemäß dessen positiven und nega
tiven Phasen. Der Akkumulator akkumuliert die Daten, welche vom
Abtaster geliefert werden, nur dann, wenn die Daten positiv
sind. Die Speichereinheit besitzt Speicher M1 bis Mn, die n Ab
tastimpulsen entsprechen, die während jeder Abtastperiode
erzeugt werden und akkumuliert die abgetasteten Daten. Nach dem
Ende eines Akkumulationszyklusses werden die akkumulierten Daten
zur Entscheidungseinheit übertragen.
Die Entscheidungseinheit bestimmt, ob die Daten einen reflek
tierten Impuls von dem Ziel beinhalten und berechnet eine Verzö
gerungszeit Td, um die Entfernung zu dem Ziel zu messen. Die Ab
tastpunkte, d. h. die Adressen der Speicher M1 bis Mn entsprechen
der Verzögerungszeit Td und der Entfernung zu dem Ziel. Gemäß
einer Verschiebung der abgetasteten Punkte, d. h. der Speicher M1
bis Mn der reflektierten Impulse von dem Ziel, wird die relative
Geschwindigkeit des Ziels gemessen. Demzufolge wird die relative
Geschwindigkeit richtig gemessen, selbst wenn die Impulsbreite
des ausgesandten Signals breit ist. Die vorliegende Erfindung
wählt optional eine Abtastfrequenz aus, um die Abtast-,
Akkumulations- und Speicheroperationen zu verbessern. Dies er
laubt es, die Anzahl der Akkumulationsoperationen zu erhöhen. Je
größer die Anzahl der Akkumulationsoperationen ist, desto
kleiner wird die Standardabweichung aufgrund von Rauschen, wo
durch das Signal/Rauschen-Verhältnis und die Empfindlichkeit
eines reflektierten Signals verbessert wird.
Die vorliegende Erfindung wird noch deutlicher von der folgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der
beigefügten Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 ist ein Schaltbild, welches ein optisches Radargerät
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 3 ist ein Timingdiagramm, welches die Signale zeigt, die
in dem Radargerät der Fig. 2 auftreten;
Fig. 4 zeigt eine Wahrscheinlichkeitsverteilung eines akkumu
lierten Wertes k, welcher die Anzahl von Einsen kennzeichnet,
wenn das empfangene Signal abgetastet und Na-mal in einen
binären Wert (1 oder 0) umgewandelt wird;
Fig. 5 ist ein Schaltkreis, welcher einen Startimpulsgenera
tor in der Fig. 2 zeigt (ein Schaltkreis zum Einstellen der An
zahl der Akkumulationszyklen);
Fig. 6 ist ein Schaltdiagramm, welches einen Triggergenerator
der Fig. 2 zeigt;
Fig. 7 ist ein Schaltdiagramm für einen Abtastimpulsgenerator
der Fig. 2;
Fig. 8 ist ein Schaltdiagramm, welches einen Akkumulations
taktgenerator zeigt, der Teil der Schaltung der Fig. 2 ist;
Fig. 9 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches einen Steuer
impulsgenerator zeigt, der Teil der Schaltung der Fig. 2 ist;
Fig. 10 ist ein Timingdiagramm, welches die Signale zeigt,
die von dem Impulssteuergenerator der Fig. 9 erzeugt werden;
Fig. 11 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches einen Abtast
akkumulator der Fig. 2 zeigt;
Fig. 12 ist ein Timingdiagramm, welches eine Akkumulations
operation zeigt, die von der Schaltung der Fig. 11 ausgeführt
wird;
Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, welches die Schritte zeigt,
die von der Entscheidungseinheit der Fig. 2 ausgeführt werden;
Fig. 14 eine Wahrscheinlichkeitsverteilung eines akkumulier
ten Wertes k, der durch 2000-maliges Wiederholen eines Akkumula
tionszyklusses erreicht wird, der Na = 128 Akkumulationsoperatio
nen durchführt;
Fig. 15 zeigt eine Verteilung eines normierten akkumu
lierten Wertes k mit Na = 8192 in dem Bereich eines Erwartungswer
tes von k/Na zu 3σ;
Fig. 16 ist ein Blockdiagramm, welches ein zweites Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 17 erläutert die Erfassung eines reflektierten Impulses
und die Berechnung der relativen Geschwindigkeit gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 18 ist ein Flußdiagramm, welches die Schritte zeigt zur
Berechnung der relativen Geschwindigkeit gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 19, 20 und 21 erläutern den Vorgang einer Interferenz
welle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 22 ist ein Blockdiagramm, welches eine Modifikation des
zweiten Ausführungsbeispiels zeigt;
Fig. 23 ist ein Flußdiagramm, welches die Schritte zeigt, die
von der Modifizierung des zweiten Ausführungsbeispiels ausge
führt werden;
Fig. 24 ist ein Blockdiagramm, welches ein drittes Ausfüh
rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 25 ist ein Flußdiagramm, welches die Schritte zeigt, die
von dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ausgeführt werden;
Fig. 26 zeigt Schwellwerte, die auf den Rauschpegeln basie
rend gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 27 ist ein Blockdiagramm, das ein viertes Ausführungs
beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 28 ist ein Flußdiagramm, welches die Schritte zeigt, die
von dem vierten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden;
Fig. 29 ist ein Blockdiagramm, welches ein fünftes Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 30 ist ein Flußdiagramm, welches die Schritte zeigt, die
von dem fünften Ausführungsbeispiel ausgeführt werden;
Fig. 31 ist ein Blockdiagramm, welches ein sechstes Aus
führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 32 ist ein Timingdiagramm, welches das sechste Ausfüh
rungsbeispiel zeigt.
Das erste bis sechste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Radargerät gemäß dem ersten Ausführungsbei
spiel. Ein Radarkopf besitzt einen Sender 5a zum Aussenden eines
Impulssignals, welches ein optisches Signal, ein elektromagneti
sches Signal, oder ein Ultraschallsignal sein kann und einen Em
pfänger 5b zum Empfangen eines reflektierten Impulssignals. Eine
Speichereinheit 6 besitzt einen Abtaster 6A zum Abtasten des re
flektierten Impulssignals und eine kumulative Speichereinheit
6B, um nacheinander die abgetasteten Daten abzuspeichern.
Eine Entscheidungseinheit 7 entscheidet, ob die in der Speicher
einheit 6B gespeicherten Daten einen reflektierten Impuls ent
halten. Eine Steuereinheit 8 steuert das ganze Radargerät, näm
lich den Sender 5a, den Abtaster 6A, die kumulative Speicherein
heit 6B und die Entscheidungseinheit 7.
Fig. 2 ist ein Schaltbild, welches ein optisches Radargerät ge
mäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. Ein Sender 5a zum Aus
senden eines Impulssignals besitzt einen Treiber 5a-1, welcher
im Ansprechen auf einen Triggerimpuls von einem Triggergenerator
8c arbeitet, ein licht-aussendendes Element 5a-2, wie z. B. eine
LED- oder eine Laserdiode, die von dem Treiber 5a-1 getrieben
wird sowie eine Linse 5a-3 zum fokussieren eines Lichtstrahls,
der von dem Element 5a-2 bereitgestellt wird und auf ein Ziel
gerichtet ist. Die Laserdiode kann ein GA₁-xAlxAs
Doppelheterostruktur-Halbleiterlaser sein, welcher infrarote
Strahlen aussendet oder ein anderer Halbleiterlaser mit anderen
Wellenlängen. Ein Empfänger 5b zum Empfangen eines von dem Ziel
reflektierten Impulssignals besitzt eine Linse 5b-1 zum Fokus
sieren eines reflektierten Strahls auf eine Lichtabtastseite
eines Fotosensors 5b-2, wie z. B. eine Fotodiode, ein APD oder
einen Fototransistor, wobei der Fotosensor 5b-2 das fokussierte
Licht in ein elektrisches Signal umwandelt. Der Empfänger umfaßt
weiter einen begrenzenden Verstärker 5b-3 zum Verstärken des
elektrischen Signals und zum Umwandeln des Signals in ein
binäres Signal (ein Phasensignal oder ein Vorzeichensignal),
welches binäre Werte, wie 1 und 0 repräsentiert und einen Null
durchgangskomparator 5b-4 zum Umwandeln des binären Signals in
logische Pegel z. B. 5 V und 0 V. Der Fotosensor 5b-2 kann das
gleiche verbotene Band Eg besitzen, wie dasjenige des
licht-aussendenden Element 5a-2, um Licht mit hoher Empfindlich
keit zu empfangen.
Die Betriebsspeichereinheit 6 besitzt einen Timingschaltkreis 6a
zum Zählen der Abtastimpulse eines reflektierten Signals gemäß
einem Taktsignal, welches von dem Taktoszillator 8a bereitge
stellt wird und einen Abtastakkumulator 6b zum Abtasten eines
Nulldurchgangssignals, welches von dem Komparator 5b-4 erzeugt
wird gemäß einem Abtastimpuls, der von dem Abtastimpulsgenerator
8d bereitgestellt wird und zum Akkumulieren der abgetasteten
Daten. Die Entscheidungsschaltung 7 besitzt die Funktion des Be
reitstellens einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen (Startim
pulse) zum Treiben des licht-aussendenden Elements 5a-2 und be
sitzt weiterhin die Funktion des Holens von in dem Abtastakkumu
lator 6b gespeicherten Daten und die Funktion des Bestimmens, ob
die Daten einen reflektierten Impuls von dem Ziel enthalten. Die
Steuereinheit 8 besitzt einen Startimpulsgenerator 8b zum
Bereitstellen eines Startimpulses gemäß einem Taktsignal,
welches von dem Taktoszillator 8a erzeugt wird und zum Einstel
len der Anzahl der Akkumulationsoperationen, die auf die abgeta
steten Daten ausgeführt werden. Die Steuereinheit umfaßt weiter
den Triggergenerator 8c, welcher den Treiber 5a-1 mit einem
Triggerimpuls gemäß dem Taktsignal versorgt und den Abtastim
pulsgenerator 8b, der einen Startpunkt gemäß dem Taktsignal, den
Abtastbeginn und Endpunkte erkennt gemäß den Instruktionen von
dem Startimpulsgenerator 8b, um die Betriebsspeichereinheit 6 zu
steuern.
Fig. 3 ist ein Timingdiagramm, welches die Verläufe verschiede
ner Signale zeigt. In diesem Beispiel ist das licht-aussendende
Element 5a-2 eine Halbleiterlaserdiode. Ein Triggerimpuls (1)
wird wiederholt von dem Triggergenerator 8c zu Zeitintervallen
von beispielsweise 4 Mikrosekunden erzeugt. Ein Laserimpulssig
nal (2) wird von der Laserdiode 5a-2, die von dem Triggergenera
tor 8c und dem Treiber 5a-1 gesteuert ist, auf ein externes Ziel
ausgesendet. Das Laserimpulssignal (2) wird synchron mit dem
Triggerimpuls (1) bereitgestellt. Das Laserimpulssignal (2) kann
ein optisches Signal, ein Funksignal oder ein Ultraschallsignal
sein. Ein Impulssignal (3) wird von dem begrenzenden Verstärker
5b-3 über die Linse 5b-1 und den Fotosensor 5-2 empfangen. Das
empfangene Impulssignal (3) wird überprüft, ob es größer als der
Schwellwert Vth von beispielsweise 0 V ist und in ein binäres
Signal umgewandelt. Das empfangene Impulssignal (3) befindet
sich um eine Verzögerungszeit Td hinter dem ausgesandten Impuls
signal (2), welche proportional zur Entfernung des Ziels ist.
Das binäre Signal wird in einem Abtastakkumulator 6b währen
eines Akkumulationszyklus entsprechend den binären Werten 1 und
0, d. h. positive und negative Amplituden angehäuft. Die Abtast
impulse (4) werden von dem Abtastimpulsgenerator 8d immer dann
bereitgestellt, wenn ein Triggerimpuls (1) vorliegt. Das Inter
vall der Abtastimpulse (4) beträgt Δt und n Teile der Abtastim
pulse (4) werden im Ansprechen auf jeden Triggerimpuls (1)
bereitgestellt. Die Zahl n beträgt beispielsweise 128. Der
Abtastakkumulator 6b besitzt n Speicher M1 bis Mn entsprechend
den n Abtastimpulsen. Die Speicher M1 bis Mn werden gelöscht
oder auf einen vorbestimmten Wert gesetzt, bevor das Impulssig
nal (2) ausgesandt wird. Der Speicher M1 akkumuliert eine Eins,
wenn eine Latch-Schaltung eine Eins im Ansprechen auf eine Eins
eines Haltesignals. Diese Akkumulationsoperation wird bis zu dem
Speicher Mn ausgeführt, was dem Abtastimpuls n entspricht. Die
Akkumulationsoperation wird für n = Na (beispielsweise 26, 32, 64
oder 128) Laserimpulse (2) fortgesetzt. Der Abtastakkumulator 6b
wiederholt die Akkumulationsoperation Na mal gemäß einem Befehl
von dem Startimpulsgenerator 8b und liefert die akkumulierten
Daten an die Entscheidungseinheit 7. Aufgrund der akkumulierten
Daten entscheidet die Entscheidungseinheit 7, ob die Daten einen
reflektierten Impuls von dem Ziel enthalten. Wenn ein
reflektierter Impuls enthalten ist, mißt die Entscheidungsein
heit 7 die Übertragungszeitdauer des reflektierten Pulses gemäß
der Adresse des Speichers, in dem der reflektierte Puls erfaßt
worden ist und dem Intervall Δt der Abtastimpulse. Die Übertra
gungszeitdauer Td wird als mxΔt berechnet, wenn der reflektierte
Impuls in dem m-ten Speicher erfaßt wird. Die Entscheidung, ob
ein reflektierter Impuls vorliegt, wird gemäß den in den Spei
chern gespeicherten Daten ausgeführt. Je größer die Anzahl Na
der Akkumulationsoperationen, desto kleiner wird die Standardab
weichung aufgrund von Rauschen. Das heißt, daß
Signal/Rauschen-Verhältnis wird um (Na)1/2-mal verbessert, so daß
ein reflektierter Impuls leicht von einem Rauschsignal unter
schieden werden kann. Der hoch verstärkende begrenzende Verstär
ker 5b-3 wandelt ein zufälliges Rauschsignal in ein Rechteck
signal um und der Nulldurchgangskomparator 5b-4 liefert eine
Eins, wenn das Signal positiv ist und eine Null, wenn es negativ
ist, wodurch ein binäres Rauschsignal erzeugt wird, dessen
Auftrittswahrscheinlichkeit für eine Eins gleich derjenigen für
eine Null ist. Wenn das binäre Rauschsignal wiederholt abgeta
stet und akkumuliert wird, zeigen die akkumulierten Daten eine
binomische Wahrscheinlichkeitsverteilung. Das heißt, unabhängige
Na-Versuche entsprechend Na-Abtastoperationen unter den gleichen
Bedingungen, bedeuten k (gleich einem akkumulierten Wert k) Er
eignisse, beispielsweise das Abtasten einer Eins. Die
Wahrscheinlichkeitsverteilung von k kann dann wie folgt
beschrieben werden:
worin p die Wahrscheinlichkeit für eine Eins ist, die in einer
Abtastoperation auftritt und q die Wahrscheinlichkeit für eine
Null ist, die in der Abtastoperation auftritt. Wenn nur Rauschen
vorliegt, ist p = q = 0,5. Fig. 4 zeigt die
Wahrscheinlichkeitsverteilungen mit einem akkumulierten Wert von
k, p = q = 0,5, und Na = 26, 32, 64 und 128. Die Abszisse reprä
sentiert den akkumulierten Wert k normiert durch Na, d. h. k/Na.
Der Bereich von k/Na wird um etwa 1/2 kleiner, wenn die Anzahl
der Akkumulationsoperationen ansteigt. Wenn ein Signal solches
Rauschen enthält, ist ein erwarteter akkumulierter Wert k und
eine Varianz V durch die folgenden Gleichungen beschreibbar:
worin p und q zufälliges Rauschen sind, die eine Gauß′sche
Verteilung zeigen und daher gemäß den Gleichungen (2) und (3)
wie folgt erhalten werden:
worin σ² die Rauschleistung ist. Dementsprechend ist s/σ gleich
dem Verhältnis S/N. Das heißt, p, q, k und V werden eindeutig
durch das Verhältnis S/N bestimmt. Wenn k durch Na normiert ist,
d. h. k/Na = p gemäß Gleichung (6), so nimmt er einen konstanten
Wert unabhängig von Na an. Eine Standardabweichung V1/2 ist
gleich (Napq)1/2 gemäß Gleichung (7), und wenn sie durch Na nor
miert wird, erhält man (Napq)1/2/Na = (pq/Na)1/2. Mit anderen
Worten, die Standardabweichung wird auf 1/(Na)1/2 reduziert. Das
bedeutet, daß je größer die Anzahl der Akkumulationsoperationen
ist, desto kleiner wird die Standardabweichung aufgrund von
Rauschen, um so leichter ist es Rauschen von einem Signal zu
trennen.
Die Akkumulationsoperation wird nunmehr im Detail erläutert. Die
Komponenten des Steuerbausteins 8 werden zunächst detailliert
beschrieben. Fig. 5 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches den
Startimpulsgenerator 8b zeigt (den Schaltkreis zum Einstellen
der Anzahl von Akkumulationsoperationen). Diese Schaltung be
sitzt ein RS Flip-Flop 8b-3, einen Teiler 8b-4 und einen Zähler
8b-6. Das RS Flip-Flop 8b-3 empfängt ein externes Startsignal
von der Entscheidungseinheit 7 als auch ein Ausgangssignal von
einer UND-Torschaltung 8b-2, welcher eine logische
UND-Verknüpfung des externen Rücksetzsignals und einem Zähler
endsignal von dem Zähler 8b-6 bereitstellt. Diese Eingangssig
nale bestimmen einen Ausgang Q1b des RS Flip-Flops 8b-3. Der
Teiler 8b-4 empfängt ein Ausgangssignal des Taktoszillators 8a,
ein Steuersignal j, welches ein invertiertes externes Rücksetz
signal von einem Inverter 8b-1 ist, sowie ein Ausgangssignal Q1b
des RS Flip-Flops 8b-3. Diese Eingangssignale bestimmen einen
Ausgang Q2a des Teilers 8b-4. Das Ausgangssignal Q2a wird von
einem Inverter 8b-5 in einen Startimpuls invertiert. Der Zähler
8b-6 empfängt das Ausgangssignal Q2a des Teilers 8b-4 und
addiert die Zählstände. Der Zähler 8b-6 erzeugt ein Zählfort
setzsignal, welches von einem Inverter 8b-7 invertiert und an
die UND-Torschaltung 8b-2 übertragen wird. Der Zähler 8b-6
stellt ein Akkumulationsstatussignal gemäß den Zählbedingungen
bereit. Das heißt, in dem Startimpulsgenerator 8b wird das Aus
gangssignal Q1b des RS Flip-Flops 8b-3 ein Signal niedrigen
Pegels (L) im Ansprechen auf das externe Startsignal liefern, um
den Sperrzustand des Takteingangs des Teilers 8b-4 freizugeben,
so daß der Teiler 8b-4 ein 15 MHz Taktsignal durch 32 teilt, um
Startimpulse mit einer Intervallänge von 4 Mikrosekunden zu er
zeugen. Die Anzahl der Startimpulse ist beispielsweise 8192.
Wenn der 8192ste Startimpuls empfangen wird, erzeugt der Zähler
8b-6 ein Ausgangssignal mit einem 14ten Bit mit einem hohen Pe
gelsignal (H), um das RS Flip-Flop 8b-3 zurückzusetzen. Dies
hält den Teiler 8b-4 an. Das Ausgangssignal des Zählers 8b-6
wird L, während die Startimpulse angelegt werden und wird H
nachdem 8192 Startimpulse erzeugt wurden. Der Ausgang des Zäh
lers 8b-6 wird geeignet an die Entscheidungseinheit 7 übertra
gen.
Fig. 6 ist ein Schaltdiagramm, welches den Triggergenerator 8c
zeigt. Der Triggergenerator 8c besitzt JK Flip-Flops 8c-3 und
8c-5. Das JK Flip-Flop 8c-3 empfängt die Ausgangssignale der
UND-Torschaltungen 8c-1 und 8c-2. Die UND-Torschaltung 8c-1
stellt eine logische UND-Verknüpfung des Startimpulses und eines
Ausgangssignals Q2b des JK Flip-Flops 8c-5 bereit. Die
UND-Torschaltung 8c-2 liefert eine UND-Verknüpfung eines Aus
gangssignals Q1-a des JK Flip-Flops 8c-3 und eines Ausgangssig
nals Q2a des JK Flip-Flops 8c-5. Diese Eingangssignale bestimmen
die Ausgangssignale Q1a und Q1b des JK Flip-Flops 5c-3. Das Aus
gangssignal Q1a ist ein Treiberimpuls zum Treiben des
licht-aussendenden Elements 8a-2, wie z. B. eine LED und das Aus
gangssignal Q1b ist ein Triggerimpuls. Das JK Flip-Flop 8c-5
empfängt ein Ausgangssignal von einer Nicht-ODER-Torschaltung
8c-4, die eine Nicht-ODER-Verknüpfung des Ausgangssignals Q1a
des JK Flip-Flops 8c-3 und des Startimpulses liefert. Diese Ein
gangssignale bestimmen die Ausgangssignale Q2a und Q2b des JK
Flip-Flops 8c-5.
Fig. 7 ist ein Schaltdiagramm, welches den Abtastimpulsgenera
tor 8d zeigt. Der Abtastimpulsgenerator 8d besitzt ein RS
Flip-Flop 8d-2 und einen 4-Bit-Zähler 8d-4. Das RS Flip-Flop
8d-2 empfängt einen Triggerimpuls und ein Ausgangssignal von der
UND-Torschaltung 8d-1, die eine UND-Verknüpfung eines externen
Löschsignals und eines Endimpulses bereitstellen. Diese Ein
gangssignale bestimmen die Ausgangssignale Q1a und Q1b des RS
Flip-Flops 8d-2. Eine Nicht-ODER-Torschaltung 8d-3 liefert einen
Abtastimpuls gemäß einer Nicht-UND-Verknüpfung des Ausgangssig
nals Q1a und des Taktsignals. Das Ausgangssignal der
Nicht-UND-Torschaltung 8d-3 wird auch an den 4-Bit-Zähler 8d-4
angelegt zum Zählen der Abtastimpulse. Wenn die Ausgangssignale
Qb, Qc, und Qd des Zählers 8d-4, welche den Bits 2 bis 4 ent
sprechen, simultan H bei dem 14ten Abtastimpuls werden, geht die
Nicht-UND-Torschaltung 8d-5 auf einen niedrigen Pegel L. Dies
setzt das RS Flip-Flop 8d-2 zurück und hält das Ausgangssignal
der Nicht-UND-Torschaltung 8d-3 an. Das Ausgangssignal der
3-Eingangs-Nicht-UND-Torschaltung 8d-5 erzeugt einen Endimpuls,
der das Ende der Abtastimpulse kennzeichnet.
Fig. 8 ist ein Schaltdiagramm, welches den
Akkumulationstaktgenerator 6a-a zeigt, der die Timingschaltung
6a bildet. Der Taktgenerator 6a-a ähnelt dem Taktimpulsgenerator
8d der Fig. 7. Der Abtastimpulsgenerator 8d liefert Abtastimpul
se im Ansprechen auf einen Triggerimpuls, während der
Akkumulationstaktgenerator 6a-a einen Akkumulationstakt im An
sprechen auf einen Endimpuls liefert.
Fig. 9 zeigt einen Steuerimpulsgenerator 6a-b, der die Timing
schaltung 6a bildet. Der Steuerimpulsgenerator 6a-b besitzt zwei
JK Flip-Flops 6a-11 und 6a-14, und eine Vielzahl von
Nicht-ODER-Torschaltungen 6a-15 bis 6a-22. Das JK Flip-Flop
6a-11 empfängt ein Ausgangssignal Q2b des JK Flip-Flops 6a-14
und einen Akkumulationstakt. Diese Eingangssignale bestimmen die
Ausgangssignale Q1a und Q1b des JK Flip-Flops 6a-11. Das JK
Flip-Flop 6a-14 empfängt ein Ausgangssignal einer
Nicht-UND-Torschaltung 6a-13, die eine Nicht-UND-Verknüpfung des
Ausgangssignals Q1b des JK Flip-Flops 6a-11 und eines Ausgangs
signals einer Nicht-UND-Torschaltung 6a-12 liefert. Die
Nicht-UND-Torschaltung 6a-12 liefert eine Nicht-UND-Verknüpfung
des Akkumulationstakts und eines Ausgangssignals Q2a des JK
Flip-Flops 6a-14. Diese Eingangssignale bestimmen die Ausgänge
Q2a und Q2b des JK Flip-Flops 6a-14. Die Nicht-UND-Torschaltung
6a-15 stellt ein Steuersignal e (Adreßzähler) bereit gemäß dem
Ausgangssignal Q1a des JK Flip-Flops 6a-11, dem Akkumulations
takt und dem Ausgangssignal Q2b des JK Flip-Flops 6a-14. Die
Nicht-UND-Torschaltung 6a-16 erzeugt ein Steuersignal f (Akkumu
lationszähler) gemäß dem Ausgangssignal Q1b des JK Flip-Flops
6a-11, dem Akkumulationstakt und dem Ausgangssignal Q2b des JK
Flip-Flops 6a-14. Die Nicht-UND-Torschaltung 6a-17 erzeugt ein
Steuersignal g (Hochzählsignal) gemäß dem Ausgangssignal Q1a des
JK Flip-Flops 6a-11, dem Ausgangssignal Q2a des JK Flip-Flops
6a-14 und eines invertierten Akkumulationstakts des Inverters
6a-18. Eine Exklusiv-ODER-Torschaltung 6a-21 erzeugt ein Steuer
signal h (Speicher I/O-Umschaltung) gemäß den Ausgangssignalen
der Nicht-UND-Torschaltungen 6a-19 und 6a-20. Die
Nicht-UND-Torschaltung 6a-19 liefert eine Nicht-UND-Verknüpfung
des Akkumulationstakts, des Ausgangssignals Q1a des JK
Flip-Flops 6a-11 und des Ausgangssignals Q2a des JK Flip Flops
6a-14. Die Nicht-UND-Torschaltung 6a-20 liefert eine
NAND-Verknüpfung des invertierten Akkumulationstakts, des Aus
gangssignals Q1a des JK Flip-Flops 6a-11 und des Ausgangssignals
Q2b des JK Flip-Flops 6a-14. Die NAND-Torschaltung 6a-22 erzeugt
ein Steuersignal i (Speicherschreibimpuls) gemäß dem Ausgangs
signal Q1a des JK Flip-Flops 6a-11, des Akkumulationstakts und
des Ausgangssignals Q2a des JK Flip-Flops 6a-14.
Fig. 10 ist ein Timingdiagramm, welches die von dem Steuerim
pulsgenerator 6a-b erzeugten Signale zeigt. Ein Bezugszeichen
QA repräsentiert das Ausgangssignal Q1b des JK Flip-Flops 6a-11
und Qb repräsentiert das Ausgangssignal Q2a des JK Flip-Flops
6a-14. Das Steuersignal e nimmt den Pegel L an, wenn der Akkumu
lationstakt einen H-Pegel besitzt und die Signale QA, QB den
L-Pegel annehmen. Das Steuersignal f nimmt den L-Pegel an, wenn
der Akkumulationstakt H ist, das Signal QA den H-Pegel besitzt
und das Signal QB den L-Pegel annimmt. Das Steuersignal b nimmt
den L-Pegel an, wenn der Akkumulationstakt H, das Signal QA den
L-Pegel, und das Signal QB den H-Pegel besitzt. Das Steuersignal
h nimmt den L-Pegel an, wenn das Ausgangssignal QA den L-Pegel
besitzt und das Signal QB den H-Pegel annimmt. Das Steuersignal
i nimmt den L-Pegel an, wenn der Akkumulationstakt den H-Pegel,
das Signal QA den L-Pegel und das Signal QB den H-Pegel besitzt.
Fig. 11 ist ein Schaltdiagramm, welches den Abtastakkumulator
6b zeigt. Der Abtastakkumulator 6b besitzt 8-Bit Schieberegister
6b-2 und 6b-3, einen Voreinstellzähler 6b-6 für das Einstellen
der Adressen, Speicher 6b-8 und 6b-9, bidirektionale Puffer
6b-11 bis 6b-14 und kumulative Voreinstellzähler 6b-17 bis
6b-20. Die 8-Bit-Schieberegister 6b-2 und 6b-3 sind kaskadiert,
um ein Abtastsignal des begrenzenden Verstärkers 5b-3 im Anspre
chen auf ein Ausgangssignal einer ODER-Torschaltung 6b-1 abzuta
sten, welches eine ODER-Funktion eines Abtastimpulses c und
eines Steuersignals ee bereitstellt. Die Schieberegister 6b-2
und 6b-3 schieben und speichern die abgetasteten Daten und der
Voreinstellzähler 6b-6 stellt die Adressen für die Speicher 6b-8
und 6b-9 ein entsprechend einem Ausgangssignal einer
XOR-Torschaltung 6b-4, die das Steuersignal d und ein Steuersig
nal 8 der Entscheidungseinheit 7 empfängt sowie in Abhängigkeit
einer XOR-Torschaltung 6b-5, welche ein Steuersignal e und ein
Steuersignal 9 der Entscheidungseinheit 7 empfängt. Die Speicher
6b-8 und 6b-9 werden in einen Lesemodus oder einen Schreibmodus
gemäß einem Ausgangssignal einer XOR-Torschaltung 6b-7 geschal
tet, die das Steuersignal i und ein Steuersignal 11 der Ent
scheidungseinheit 7 empfängt. Die bidirektionalen Puffer 6b-11
bis 6b-14 befinden sich anfangs im Lesemodus, um Daten aus den
Speichern 6b-8 und 6b-9 bereitzustellen und werden in die andere
Richtung gemäß dem Steuersignal h und einem Steuersignal 10 der
Entscheidungseinheit 7 umgeschaltet. Im Lesemodus werden die
Daten der Speicher 6b-8 und 6b-9 in die kumulativen Voreinstell
zähler 6b-17 bis 6b-20 geladen und im Schreibmodus werden die
Daten der kumulativen Voreinstellzähler 6b-17 bis 6b-20 in die
Speicher 6b-8 und 6b-9 geladen. Die kumulativen Voreinstellzäh
ler 6b-17 bis 6b-20 inkrementieren die geladenen Daten gemäß
einem Steuersignal f, einem Steuersignal dd und einem Ausgangs
signal einer AND-Torschaltung 6b-16, die ein Ausgangssignal j
des 8-Bit-Schieberegisters 6b-3 und ein invertiertes Steuersig
nal g empfängt, das von dem Inverter 6b-15 invertiert wird.
Fig. 12 ist ein Timingdiagramm, welches die Akkumulationsopera
tion zeigt. Wenn der Endimpuls d bereitgestellt wird, um anzu
zeigen, daß der Abtastimpulsgenerator 8d die Abtastimpulse c an
gehalten hat, wird jedes Bit des Voreinstellzählers 6b-6 auf den
H-Pegelwert eingestellt und die kumulativen Voreinstellzähler
6b-17 bis 6b-20 werden gelöscht. Synchron mit dem Endimpuls d
stellt der Akkumulationstaktgenerator 6a-a kontinuierlich bei
spielsweise 42 Akkumulationstaktimpulse bereit. Gemäß dem
Steuersignal e, welches von dem Steuerimpulsgenerator 6a-b gemäß
Fig. 9 erzeugt wird, wird der Voreinstellzähler 6b-6 inkremen
tiert, um ein $0 an einen Adreßbus 6b-66 auszugeben, wodurch
die Adresse Null der Speicher 6b-8 und 6b-9 ausgewählt wird, die
sich anfangs im Lesemodus befinden. Dann liefern die Speicher
ausgangssignale D0 bis D7 die Speicherinhalte bei der Adresse 0.
Zur selben Zeit wird das Steuersignal e an die Taktanschlüsse
des 8-Bit-Schieberegisters 6b-2 und den kumulativen Voreinstell
zähler 6b-18 gespeist, so daß die Inhalte des Schieberegisters
6b-2 um ein Bit geschoben werden und an die AND-Torschaltung
6b-16 ausgegeben werden. Gemäß dem Steuersignal f werden die In
halte der Speicher 6b-8 bis 6b-9 in die kumulativen Voreinstell
zähler 6b-17 bis 6b-20 geladen. Wenn das Steuersignal j einen
H-Pegel besitzt, inkrementiert das Steuersignal g die kumulati
ven Voreinstellzähler 6b-17 bis 6b-20 und wenn das Signal j
einen L-Pegel besitzt, wird keine Erhöhung durchgeführt, da das
Steuersignal g nicht an den anderen Eingang der AND-Torschaltung
6b-16 gespeist wird, welche den Eingang des kumulativen Vorein
stellzählers 6b-17 steuert. Das Steuersignal h schaltet die
Eingabe-/Ausgaberichtung der bidirektionalen Puffer 6b-11 bis
6b-14 um die Inhalte der kumulativen Voreinstellzähler 6b-17 bis
6b-20 an die Speicher 6b-8 und 6b-9 zu übertragen. Wenn das
Steuersignal i an die XOR-Torschaltung 6b-7 angelegt wird,
werden die Speicher 6b-8 und 6b-9 in den Schreibmodus versetzt
und die Inhalte der kumulativen Voreinstellzähler 6b-17 bis
6b-20 werden in die Speicher an der Adresse Null geschrieben.
Wie oben erläutert, wird eine Speicheradresse gelesen, die einem
Bit der 8-Bit-Schieberegister 6b-2 und 6b-3 entspricht, die
Adresse wird akkumuliert und mit drei Akkumulationstaktimpulsen
eingeschrieben, so daß ein Satz von 14 Bits mit 42 Impulsen
vollständig akkumuliert ist. Diese Operation wird 8192 mal aus
geführt, um akkumulierte Daten bereitzustellen. In Übereinstim
mung mit einem Ausgangssignal des Startimpulsgenerators (dem
Schaltkreis zum Einstellen der Anzahl der Akkumulationszyklen)
8b, entscheidet die Entscheidungseinheit, wenn 8192 Akkumula
tionszylen abgeschlossen sind, steuert die Speicher 6b-8 und
6b-9 des Abtastakkumulators 6b und die bidirektionalen Puffer
6b-11 und 6b-14 um die akkumulierten Daten aus den Speichern
6b-8 und 6b-9 auszulesen, entscheidet, ob die Daten einen re
flektierten Impuls von einem Ziel enthalten und berechnet die
Entfernung zu dem Ziel.
Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, welches die Schritte zeigt, die
von der Entscheidungseinheit 7 ausgeführt werden. Im Schritt 131
wird die Entscheidungseinheit 7 initialisiert, wodurch die Ein
gänge 0 bis 7 initialisiert werden, die von der kumulativen
Speichereinheit 6 gelesen werden und die Eingänge 8 bis 12
werden initialisiert. Zum selben Zeitpunkt werden die Steuersig
nale 8 bis 11 der XOR-Torschaltungen 6b-4, 6b-5, 6b-7 und 6b-10
initialisiert. Im Schritt 132 löscht die Entscheidungseinheit 7
den Teiler 8b-4 und den Zähler 8b-6 des Startimpulsgenerators 8b
und des Voreinstellzählers 6b-6 und die kumulativen Voreinstell
zähler 6b-17 bis 6b-20 des Abtastakkumulators 6b. Im Schritt 133
wird ein interner Zähler der Steuereinheit 8 gelöscht. Danach
wird eine kumulative Speicherlöschroutine ausgeführt. Im Schritt
134 werden die Steuersignale 9, 10 und 11 bereitgestellt, um die
XOR-Torschaltungen 6b-5, 6b-7 und 6b-10 Ausgangssignale erzeugen
zu lassen. Im Schritt 1 335 wird der Adreßzähler inkrementiert.
Im Schritt 136 wird festgestellt, ob der inkrementierte Wert
gleich $10 ist. Diese Schritte inkrementieren die
8-Bit-Voreinstellzähler 6b-2 und 6b-3 und ändern die
Eingabe-/Ausgaberichtungen der bidirektionalen Puffer 6b-11 und
6b-14 hinsichtlich der Speicher 6b-8 und 6b-9, so daß gelöschte
Ausgangssignale, z. B. $00 der kumulativen Voreinstellzähler
6b-17 bis 6b-20 in die Speicher 6b-8 und 6b-9 eingeschrieben
werden. Diese Schritte werden wiederholt durch Inkrementieren
der 8-Bit-Schieberegister 6b-2 und 6b-3, um die Inhalte der Spei
cher von den Adressen $00 bis $10 zu löschen. Wenn im Schritt
136 festgestellt wird, daß der inkrementierte Wert niedriger als
$10 ist, wird der Schritt 134 wiederholt und wenn der Wert
gleich $10 ist, wird im Schritt 137 ein externer Startimpuls an
den Startimpulsgenerator 8b übertragen, um eine Serie von Akku
mulationsoperationen zu beginnen. Im Schritt 138 wird festge
stellt, ob der Startimpulsgenerator 8b ein Akkumulationsstart
signal des H-Pegels liefert. Wenn das Signal nicht der H-Pegel
ist, wird der Schritt 138 wiederholt. Wenn das Signal den
H-Pegel besitzt, wird festgestellt, daß der Akkumulationsprozeß
vervollständigt ist und im Schritt 139 wird der Voreinstellzäh
ler 6b-6 gelöscht, während im Schritt 140 der interne Zähler der
Entscheidungseinheit 7 gelöscht wird. Die kumulativen Speicher
werden in den Lesemodus versetzt und die höherwertigen 8 Bits
werden aus den kumulativen Speichern ausgelesen. Im Schritt 141
wird nämlich die XOR-Torschaltung 6b-5 mit dem Steuersignal 9
versorgt, um den Voreinstellzähler 6b-6 zu inkrementieren. Im
Schritt 142 wird der Zähler inkrementiert. Im Schritt 143 wird
festgestellt, ob die in die Speicher 6b-8 und 6b-9 eingelesenen
Inhalte den Wert $10 besitzen. Wenn der inkrementierte Wert
niedriger als $10 ist, wird der Schritt 141 wiederholt und wenn
er gleich ist, wird im Schritt 144 die Entfernung zu einem
Ziel aus den akkumulierten Daten berechnet. Die kalkulierte Ent
fernung und falls notwendig, ein Alarmsignal, werden auf einem
Bildschirm angezeigt.
Fig. 14 zeigt die Wahrscheinlichkeitsverteilung eines akkumu
lierten Wertes k für Signal/Rauschen-Verhältnisse von +3, -6,
-15 und - ∞ dB (nur Rauschsignal). Für jedes der
Signal/Rauschen-Verhältnisse ist die Anzahl Na der Akkumula
tionsoperationen 128, welche 2000-mal wiederholt werden. Die
rechte Hälfte der Figur für k/Na von 0,5 bis 1,0 entspricht
einer positiven Phase des Signals und die linke Hälfte für k/Na
von 0,0 bis 0,5 entspricht einer negativen Phase des Signals.
Die Meßergebnisse für das Verhältnis Signal/Rauschen = - ∞ dB
von Fig. 14 stimmt mit dem Ergebnis für die Berechnung (Na =
128) von Fig. 4 überein. Das herkömmliche Radargerät benötigt
ein Verhältnis Signal/Rauschen von 15,6 dB, um ein Signal aus
einem Rauschsignal mit einer Genauigkeit von 99,865% zu erken
nen. Andererseits verbessert dieses Ausführungsbeispiel das Ver
hältnis von Signal zu Rauschen durch 128-faches Akkumulieren der
Abtastphasen, so daß ein Signal von ungefähr -6 dB erkannt
werden kann. Die Dauer zum Erkennen des Signals beträgt 4 Mikro
sekunden × 128 = 512 Mikrosekunden mit einer Pulswiederholungs
periode von 4 Mikrosekunden, wie in Fig. 19 gezeigt. Diese Dauer
ist sehr kurz. Fig. 15 zeigt das Ergebnis einer Berechnung
eines normierten k-Wertes im Bereich eines Erwartungswertes k/Na
und 3σ mit Na = 8192. Wenn Na ansteigt, verkleinert sich die
Breite der Wahrscheinlichkeitsverteilung proportional zu
(Na)1/2. Die erforderliche Akkumulationsdauer beträgt 4 Mikrose
kunden × 8192 = 32 Millisekunden, was ausreichend kurz ist für
eine Fahrzeugabstandsmeßperiode in einem Fahrzeugradargerät. In
Fig. 15 ist experimentell verifiziert worden, ähnlich wie in dem
Fall der Fig. 14, daß ein Signal von weniger als -20 dB von
einem Rauschsignal unterscheidbar ist. Das Ausführungsbeispiel
tastet einfach die Phasen eines empfangenen Signals ab und führt
Akkumulationsoperationen aus, um dadurch das Verhältnis
Signal/Rauschen stark zu verbessern. Die Schaltungen zum Ausfüh
ren der Akkumulationsoperationen sind logische Standardschaltun
gen, so daß die Abtast-, Akkumulations- und Speicherschritte mit
einer höheren Geschwindigkeit ausgeführt werden zu einem ge
wünschten Zeitpunkt. Dies führt zu einem Akkumulieren vieler
Daten während einer vorgegebenen Zeitdauer, um das Verhältnis
Signal/Rauschen zu verbessern. Die logischen Schaltungen können
in einem Feld von Torschaltungen auf einem integrierten Halblei
terchip ausgeformt werden, um sehr schnelle und rausch
arme Operationen ausführen zu können. In ähnlicher Weise können
der Fotosensor, der eine PIN-Fotodiode oder ein Fototransistor
sein kann, der begrenzende Verstärker und der Nulldurchgangskom
parator auf einem einzigen Chip oder einem hybriden integrierten
Halbleiterchip ausgeführt werden, um ein rauscharmes, einfaches
zuverlässiges Radargerät mit geringem Gewicht zu schaffen.
Dieses Ausführungsbeispiel betrachtet nur positive und negative
Phasen eines reflektierten Signals, um das Signal schnell in ein
binäres Signal umzuwandeln, dessen Phasen abzutasten und abzu
speichern. Folglich ist das Ausführungsbeispiel in der Lage,
viele Akkumulationsoperationen auszuführen, um schnell ein
schwach reflektiertes Signal aufgrund eines schwachen Übertra
gungssignals zu erkennen. Das Ausführungsbeispiel realisiert
eine große Empfindlichkeit bezüglich des Erfassens eines reflek
tierten Signals. Das Radargerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel
ist einfach und kompakt und stellt einen erforderlichen Meßbe
reich sicher. Das Ausführungsbeispiel umfaßt ein lichtaussenden
des Element geringer Leistung, einen Funktransmitter oder einen
Ultraschallwellentransmitter als Impulssignalsender. Ein solcher
Sender ist zuverlässig, besitzt eine lange Betriebsdauer und ist
ungefährlich für den menschlichen Körper. Dieses Ausführungsbei
spiel verwendet Speicher, um die Akkumulationsoperationen auszu
führen. Es ist möglich, einen Zähler vorzusehen, um jedes Bit
eines Abtastschieberegisters zu zählen, so daß der Zähler inkre
mentiert wird, wenn das korrespondierende Bit nach jeder Abtast
operation einen H-Pegel besitzt. Das Ausführungsbeispiel addiert
eine Eins, wenn das Abtastergebnis H ist und addiert nichts,
wenn das Abtastergebnis L ist. Statt dessen kann auch eine Eins
addiert werden, wenn das Abtastergebnis H ist und eine Eins kann
subtrahiert werden, wenn das Abtastergebnis L ist. In diesem
Fall ist das Ergebnis der Addition und Subtraktion, d. h. die
Auftrittswahrscheinlichkeit von H und L jeweils 0,5, wenn nur
ein Rauschsignal vorliegt, um einen Mittelwert von Null zu er
zeugen. Wenn das Verhältnis von Signal zu Rauschen genügend hoch
ist, wird der Mittelwert den Wert Eins annehmen.
Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Fig. 16
ist ein Blockdiagramm, welches ganz allgemein das zweite Ausfüh
rungsbeispiel zeigt. Die gleichen Teile, die im ersten Ausfüh
rungsbeispiel verwendet wurden, wie z. B. der Radarkopf, die
Operationsspeichereinheit, die Entscheidungseinheit und die
Steuereinheit, werden mit den gleichen Bezugszeichen gekenn
zeichnet und werden nicht erneut erläutert. Ein Interferenzde
tektor 9 besitzt einen ersten Interferenzdetektor 9A und einen
zweiten Interferenzdetektor 9B. Ein erster Detektor 9A besitzt
eine Berechnungseinheit 9a zum Berechnen der relativen Geschwin
digkeit des Ziels aus der Zeitdauer, die verstreicht, bis ein
reflektiertes Signal erfaßt wird und einen Geschwindigkeitsde
tektor 9b zum Erfassen einer Anormalität bezüglich des Wertes,
der von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit 9a berechnet
wird. Der zweite Detektor 9B besitzt einen Offsetdetektor 9c zum
Erfassen eines Offsets in den akkumulierten Daten, die von der
Betriebsspeichereinheit 6 erzeugt werden, um festzustellen, ob
ein Interferenzsignal vorliegt.
Fig. 17 erläutert das Erfassen einer reflektierten Welle und
die Berechnung einer relativen Geschwindigkeit, die von der Be
rechnungseinheit für die relative Geschwindigkeit ausgeführt
wird. Ein optisches Impulssignal (1) wird ausgesandt und von
einem externen Ziel reflektiert. Der reflektierte Impuls wird
als ein optisches Impulssignal (2) erfaßt, welches ein Rausch
signal enthält. Das Signal (2) befindet sich um eine vorbestimm
te Zeitdauer hinter dem Sendesignal (1). Das Aussenden des Sig
nals (1) und Erfassen des Signals (2) wird synchron mit Abtast
impulsen ausgeführt. Ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel
werden die Abtastimpulse (3) zu Intervallen von 66,7 Nanosekun
den entsprechend einer Entfernung von 10 Metern erzeugt. Dieses
Beispiel verwendet 14 Abtastimpulse, um 130 Meter zu messen. Es
besteht die Möglichkeit, andere Impulsintervalle zu verwenden,
um andere Entfernungen zu messen. Die akkumulierten Werte (4)
werden in den Speichern M1 bis M14 gespeichert, welche den Ab
tastimpulsen entsprechen. Eine Verteilung der akkumulierten
Werte besitzt eine Breite von ΔM entsprechend der Anzahl der Ak
kumulationsoperation. Wenn ein akkumulierter Wert (4) einen
Schwellwert TH überschreitet, wird ein reflektierter Puls erfaßt
und wenn er unter dem Schwellwert TH liegt, wird er als Rausch
signal angesehen. Anstelle des optischen Impulssignals (1) kann
ein Ultraschallimpulssignal verwendet werden. In diesem Fall
wird das Intervall der Impulse gemäß der Schallgeschwindigkeit
bestimmt. Das optische Impulssignal ist jedoch bevorzugt, da es
kürzere Impulsintervalle erlaubt.
In Fig. 17 besitzt das Signal (2) Impulse in den Speichern M8
und M9. Die Impulse in dem Speicher M8 werden zum Zeitpunkt t1
erfaßt. Wenn das Ziel sich dem Radargerät nähert, d. h. wenn die
Entfernung zu dem Ziel sich verkürzt, bewegen sich die empfangenen
Impulse (2) in die Richtung des Pfeils, der mit a markiert
ist. Die Impulse in dem Speicher M7 werden zum Zeitpunkt t2 er
faßt. Die Differenz zwischen t1 und t2 entspricht einer Entfer
nung, die um das Ziel und eine Differenz zwischen den Impulsen
verkürzt ist, die in den Speichern M8 und M7 erfaßt werden. Die
Differenz entspricht einer Zeitdauer, in der sich der Abtast
punkt des empfangenen Impulses (2) um ein Abtastintervall ver
schiebt, was einer Entfernung von 10 Metern entspricht. Folglich
wird eine relative Annäherungsgeschwindigkeit von 10/(t2-t1) m/s
erhalten. Wenn das Ziel sich von dem Radargerät wegbewegt, be
wegt sich der empfangene Impuls (2) in die Richtung des Pfeiles
b. Zum Zeitpunkt t3 fällt der akkumulierte Wert in dem Speicher
M8 unter den Schwellwert TH und der reflektierte Impuls ver
schwindet. Zum Zeitpunkt t4 fällt der akkumulierte Wert in dem
Speicher M9 unter den Schwellwert TH und der reflektierte Impuls
verschwindet. Eine Differenz zwischen t4 und t3 entspricht der
Entfernung zu dem Ziel und eine Periode, in der der Abtastpunkt
des empfangenen Impulses (2) das Abtastintervall verschiebt,
d. h. 10 Meter. Folglich wird eine relative
Entfernungsgeschwindigkeit als 10/(t4-t3) m/s berechnet. Wenn
das Radargerät sich dem Ziel annähert oder sich von diesem ent
fernt mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise von 100 Km/h,
beträgt seine relative Geschwindigkeit ungefähr 28 m/s. In
diesem Fall ist die Zeitdauer um 10 Meter zurückzulegen gleich
10/28 = 0,36 Sek. Die Zeitdauer zum Erfassen eines reflektierten
Impulses beträgt 32 Millisek. mit 8192 Akkumulationsoperationen.
Diese Zeitdauer beträgt weniger als 1/10 der
Bewegungsgeschwindigkeit. Folglich ist ein Fehler beim Kalkulie
ren der relativen Geschwindigkeit aufgrund der Erfassungszeit
dauer ungefähr +1 m/s. Wenn die relative Geschwindigkeit
weniger als 28 m/s beträgt, ist die Zeitdauer um 10 Meter
zurückzulegen, länger als 0,36 Sek., was den Fehler weiter ver
kleinert.
Fig. 18 ist ein Flußdiagramm, welches die Schritte zeigt zum
Berechnen der relativen Geschwindigkeit. Im Schritt 171 werden
die akkumulierten Werte in den Speichern M1 bis Mn von dem
Nächsten ausgehend überprüft, um zu sehen, ob sich darinnen ein
reflektierter Puls befindet. Wenn dies der Fall ist, wird im
Schritt 172 der fragliche Speicher als Mn gesetzt und die
Erfassungszeit t1 gespeichert. Im Schritt 173 wird bestimmt, ob
ein Speicher Mn-1 vor dem Speicher Mn einen reflektierten Impuls
enthält. Wenn dies der Fall ist, wird im Schritt 174 die
Erfassungszeit t2 gespeichert und der Wert 10 Meter entsprechend
dem Abtastintervall durch t2 wie folgt geteilt:
Vr1 = 10/(t2-t1) . . .(10)
Schritt 175 liefert den Wert Vr1.
Wenn im Schritt 173 erfaßt wird, daß der Speicher Mn-1 keinen
reflektierten Impuls enthält, wird im Schritt 176 überprüft, ob
der reflektierte Impuls noch in dem Speicher Mn vorhanden ist.
Wenn dies der Fall ist, wird der Schritt 173 wiederholt und wenn
dies nicht der Fall ist, wird im Schritt 177 die Zeit t3 gespei
chert, zu der der reflektierte Impuls aus dem Speicher Mn ver
schwunden ist. Im Schritt 178 wird überprüft, ob der reflektier
te Impuls aus dem Speicher Mn+1 verschwunden ist. Wenn der re
flektierte Impuls noch in dem Speicher Mn+1 vorhanden ist, wird
der Schritt 173 wiederholt und falls nicht, speichert der
Schritt 178 die Zeit t4 ab, zu dem der reflektierte Impuls aus
dem Speicher Mn+1 verschwunden ist und teilt 10 Meter entspre
chend dem Abtastintervall durch t4-t3 wie folgt
Vr2 = 10/(t4-t3) . . .(11)
Schritt 180 liefert den Wert Vr2.
Auf diese Art wird das Erfassen und das Verschwinden eines re
flektierten Pulses an dem nächsten Abtastpunkt beobachtet. Dies
kann zu der Notwendigkeit führen, daß der optische Sendepuls
sehr schnell ansteigen muß. Es ist jedoch nicht erforderlich,
die Breite des Impulses zu verkürzen. Andererseits soll die Im
pulsbreite nicht größer als das Abtastimpulsintervall von 66,7
Nanosek. sein. Die Wahrscheinlichkeit, daß Rauschen den Schwell
wert TH überschreitet, ist nicht immer gleich Null und wenn sie
den Schwellwert TH überschreitet, verursacht dies eine fehler
hafte Erfassung. Um dies zu vermeiden, ist die Breite des
optischen Sendeimpulses so groß, daß ein reflektierter Impuls
simultan bei zwei oder mehr Abtastpunkten erfaßt wird, die auf
einanderfolgen können oder nicht. Dies vermindert die Wahr
scheinlichkeit einer fehlerhaften Bestimmung von Rauschen als
einen reflektierten Impuls. Ein Ausführungsbeispiel, welches
einen optischen Sendeimpuls verwendet, dessen Breite zwei Ab
tastpunkte übersteigt, wird im weiteren unter Bezugnahme auf das
dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrie
ben werden. Das Vergrößern der Breite des Sendeimpulses ist
gleichbedeutend mit dem Vergrößern der Anzahl von
Akkumulationsoperationen. Das Verwenden von zwei akkumulierten
Werten entspricht dem Erhalten eines Abstandes von 3 dB des
Signal/Rauschen-Verhältnisses, wenn der Schwellwert unverändert
ist. Die Technik des Verwendens von zwei akkumulierten Werten
erlaubt es nämlich, den Schwellwert herabzusetzen und zugleich
sicherzustellen, daß die gleiche Erfassungswahrscheinlichkeit
erreicht wird, wie wenn ein reflektierter Impuls an einem ein
zelnen Abtastpunkt erfaßt wird. Daher verbessert das zweite Aus
führungsbeispiel die Erfassungsempfindlichkeit um 3 dB. Dieses
Ausführungsbeispiel erlaubt es, daß der optische Sendeimpuls
breit ist und verbessert das Signal/Rauschen-Verhältnis. Das
zweite Ausführungsbeispiel berechnet korrekt die Geschwindigkeit
beim Annähern oder Entfernen sogar mit groben Abtastintervallen.
Das zweite Ausführungsbeispiel erleichtert die Impulssendebedin
gungen, wodurch der Sender und die Steuereinheit vereinfacht,
kleiner und leichter werden.
Fig. 19 bis 21 erläutern das Verarbeiten eines Interferenz
signals, welches von einem Impulssignal verursacht wird, das von
einem Ziel ausgesandt wird. Wenn ein Fahrzeug, das mit einem Ra
dargerät ausgerüstet ist, angehalten wird und wenn ein gegen
überstehendes Fahrzeug anhält, welches mit dem gleichen Radarge
rät ausgerüstet ist, empfängt das Fahrzeug ein Impulssignal von
dem gegenüberstehenden Fahrzeug. In diesem Fall wird das Radar
gerät des Fahrzeugs das gegenüberstehende Fahrzeug erfassen,
wenn die Radargeräte beider Fahrzeuge ein Referenztaktsignal der
gleichen Frequenz fc verwenden und wenn das Impulssignal von dem
gegenüberstehenden Fahrzeug das in Frage stehende Fahrzeug inner
halb einer für Entfernungsmessungen eingestellten Zeitdauer er
reicht. Das Referenztaktsignal wird gewöhnlicherweise von einem
Quarzoszillator mit einem Frequenzfehler von Δf erzeugt. Dieser
Frequenzfehler erzeugt einen Synchronisationsfehler in einem Im
pulssignal, wodurch die Messungs- und Akkumulationsoperationen
beeinflußt werden. Wenn das Verhältnis (Δf/fc) des Frequenzfeh
lers Δf zur Referenzfrequenz fc kleiner als 2 × 10⁷ (Fig. 19) ist,
wird der Frequenzfehler eine relative Geschwindigkeit von
2 × 10-7 × 3 × 10-8 (wobei 3 × 10⁸ die Lichtgeschwindigkeit ist) lie
fern. Folglich wird festgestellt, daß das gegenüberstehende
Fahrzeug eine Geschwindigkeit von 60 m/s (216 Km/h) besitzt. In
diesem Fall ist es unmöglich festzustellen, ob es ein Fehler
aufgrund von Interferenz mit dem von dem gegenüberstehenden
Fahrzeug ausgesandten Impulssignal ist oder ob sich das gegen
überstehende Fahrzeug tatsächlich mit der bestimmten Geschwin
digkeit bewegt. Wenn das Radargerät als ein Warngerät für Kolli
sionen dient, kann es einen falschen Alarm auslösen. Wenn das
Verhältnis Δf/fc weiter innerhalb einer Akkumulationszeitdauer
von 32 Millisek. ansteigt, nämlich auf das 2-fache einer Abtast
periode (133 Nanosek.), d. h. 133 × 10-9/32 × 10-3 = 4,16 × 10-6 auf
grund von Interferenzen mit einem Impulssignal von dem gegen
überstehenden Fahrzeug, wird die Situation noch schlimmer.
Wenn das Verhältnis Δf/fc größer als 2 × 10-7 ist und kleiner als
4,16 × 10-6, wird festgestellt, daß das gegenüberstehende Fahrzeug
sich mit einer relativen Geschwindigkeit von 60 m/s (216 Km/h)
bewegt. Diese Geschwindigkeit ist anormal als Geschwindigkeit
eines normalen Fahrzeugs, so daß bestimmt wird, daß eine fehler
hafte Erfassung aufgrund von Interferenz vorliegt. Wenn das Ver
hältnis Δf/fc sich in diesem Bereich befindet, ist es möglich,
die fehlerhafte Erfassung aufgrund von Interferenz zu identifi
zieren durch Beobachten einer relativen Geschwindigkeit. Dann
gibt nämlich der Geschwindigkeitsdetektor 9b
ein anormales Ausgangssignal aus, wenn die relative Geschwindig
keit mehr als 60 m/s beträgt.
Fig. 20 erläutert den Fall, wenn das Verhältnis Δf/fc größer
als 4,16 × 10-6 ist und kleiner als das Verhältnis von Abtastpe
riode zur Akkumulationsperiode (in diesem Fall 4 Mikrosek. zu 32
Millisek. = 1,25 × 10-4 oder weniger). Wie oben erläutert, bewegt
sich ein Abtastpunkt über 4,16 × 10-6 × 0,032 = 133 Nanosek. oder mehr
innerhalb der Akkumulationszeitdauer von 32 Nanosek. aufgrund
von Interferenz, wenn das Frequenzfehlerverhältnis 4,16 × 10-6
überschreitet. Folglich wird es unmöglich, die relative Ge
schwindigkeit zu berechnen, wenn das Vorliegen oder Verschwinden
eines reflektierten Impulses an dem nächsten Abtastpunkt beob
achtet wird, wie dies in Fig. 18 der Fall ist.
Folglich wird bestimmt, daß eine fehlerhafte Erfassung aufgrund
von Interferenz aufgetreten ist. Auf diese Art verwendet die
Warnlogik gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels zwei Parameter,
d. h. eine Entfernung und eine relative Geschwindigkeit, um mit
Sicherheit eine fehlerhafte Erfassung aufgrund von Interferenz
zu identifizieren und kein Warnsignal auszugeben. In diesem Be
reich des Frequenzfehlerverhältnisses wird ein empfangener Im
puls über drei Abtastpunkte oder mehr beobachtet, die sich bei
Zeitintervallen von 66,7 Nanosek. befinden. Wenn das Frequenz
fehlerverhältnis weiter ansteigt, überdeckt die Interferenz all
mählich alle Abtastpunkte. Wenn das Frequenzfehlerverhältnis
Δf/fc gleich dem Verhältnis aus Abtastintervall zur Akkumula
tionsperiode, d. h. 1,25 × 10-4 ist und sich in Synchronisation mit
der Interferenz beim Beginn der Akkumulationsoperation befindet,
bewegt sich der Abtastpunkt, wo ein reflektierter Impuls erfaßt
wird, um 1,25 × 10-4 × 0,032 = 4 Mikrosek., was gleich dem
Impulssignalsendeintervall ist, nach 32 Millisek., in denen
8192 Akkumulationsoperationen beendet werden.
Folglich wird eine fehlerhafte Erfassung aufgrund von Interfe
renz immer erfaßt werden, an jedem Abtastpunkt mit einem Zeit
verhältnis von 133 Nanosek./4 Mikrosek. = 3,33% bezüglich einer
Impulsbreite von 133 Nanosek. Wenn das Signal zu Rauschen-Ver
hältnis der Interferenz genügend groß ist, tritt ein Offset von
8192 × 0,0333 = 273 aufgrund von Interferenz bei 8192 Akkumulations
operationen auf. Der Schwellwert TH zum Erfassen eines Impulses
in den 8192 Akkumulationsoperationen beträgt ungefähr 0,5 (dem
Mittelwert eines Rauschsignals) +0,02 für einen normierten
akkumulierten Wert. Folglich ist der Offset größer als der
Schwellwert, d. h. 8192 × 0,02 = 163. Wenn er so eingestellt ist, daß
er einen gleichförmigen Offset an jedem Abtastpunkt erzeugt,
wenn ein Ziel eine Interferenz verursacht, ist es möglich, die
Interferenz durch Beobachten der akkumulierten Daten zu identi
fizieren, um zu sehen, ob der gleichförmige Offset aufgetreten
ist. Wenn das Frequenzfehlerverhältnis Δf/fc kleiner als
1,25 × 10-4 ist, wird der Offset unregelmäßig auftreten. Wenn es
eine Vielzahl von Zielen mit einem Frequenzfehlerverhältnis von
Δf/fc kleiner als 1,25 × 10-4 gibt, wird ein Puls über mehr als
drei Abtastpunkte bestimmt werden, so daß es unmöglich ist, die
Interferenz richtig von dem Offset der akkumulierten Werte zu
identifizieren. Wenn das Frequenzfehlerverhältnis Δf/fc so
eingestellt wird, daß es größer als das Verhältnis des Abtastin
tervalls zur Akkumulationsperiode (1,25 × 10-4) (Fig. 21) ist,
wird ein gleichförmiger Offset immer bei den akkumulierten Daten
beobachtet werden. In diesem Fall ist die Interferenz identifi
zierbar aus einem Ausgangssignal des Offsetdetektors 9c. Zum
gleichen Zeitpunkt wird der Schwellwert TH auf einen geeigneten
Offsetwert eingestellt und wenn ein tatsächlich reflektierter
Impuls von einem Ziel den Schwellwert TH überschreitet, wird der
Impuls erfaßt werden. Folglich ist die Entfernung zu dem Ziel
richtig meßbar, sogar wenn eine Interferenz mit dem Ziel auf
tritt. Alternativ dazu kann der Offset aufgrund von Interferenz
durch eine geeignete Einrichtung entfernt werden, um einen
wahren reflektierten Impuls zu erfassen.
Wie oben erläutert, ist das Interferenzsignal erfaßbar und ent
fernbar durch Beobachten der relativen Geschwindigkeit und des
Offsets in den akkumulierten Daten und durch Entfernen des Off
sets. Um die Interferenz mit einem Ziel zu erfassen, muß das
Frequenzfehlerverhältnis Δf/fc größer als 2 × 10-7 sein, so daß
der Geschwindigkeitsdetektor 9b für eine anormale relative
Geschwindigkeit die Interfe
renz erfassen kann. Dies verhindert, daß eine Warneinrichtung
für Kollisionen ein falsches Alarmsignal auslöst. Der Offset ist
in Abhängigkeit des Frequenzfehlerverhältnisses erfaßbar. Um mit
Sicherheit die Interferenz zu erfassen, muß das Frequenzfehler
verhältnis größer als das Verhältnis von Abtastintervall zur
Akkumulationsperiode (1,25 × 10-4) sein. Dies führt dazu, daß die
Interferenz über alle Abtastpunkte gestreut wird, so daß die In
terferenz entfernt wird und ein reflektierter Impuls von einem
Ziel erfaßt wird. Ein reflektierter Impuls, der größer als der
Offset ist, ist nämlich erfaßbar. Wenn der Offset 0,0333 be
trägt, wird der Schwellwert TH als 0,5533 berechnet, durch
Addieren eines Mittelwerts von 0,5 für das Rauschsignal plus
einem Schwellwert von 0,02 für ein Nichtinterferenzsignal zum
Schwellwert TH. Dies ermöglicht dem Radargerät ein Signal von
bis zu -17 dB zu erfassen. Dies entspricht einem Empfindlich
keitsverlust von 3 dB, verglichen mit einem Signalerfassungspe
gel von -20 dB mit keiner Interferenz. Aufgrund des Empfindlich
keitsverlusts von 3 dB wird die Meßentfernung um 0,91 mal ver
ringert oder 0,84 mal, wenn der Empfindlichkeitsverlust 6 dB be
trägt. Dies führt jedoch dazu, daß die Interferenzsignale mini
miert oder entfernt werden. Wie oben erläutert, ist das
Frequenzfehlerverhältnis Δf/fc eines Referenztaktsignals so ein
gestellt, daß ein Interferenzsignal von einem Ziel über alle Ab
tastpunkte gestreut wird, wodurch das Interferenzsignal entfernt
wird.
Dieses Ausführungsbeispiel erfaßt ein Interferenzsignal von
einem Ziel gemäß einer relativen Geschwindigkeit und in
Speichern akkumulierter Daten und entfernt das Interferenzsig
nal. Das Ausführungsbeispiel wählt geeignet die Frequenz des Re
ferenztaktsignals und dessen Frequenzfehlerverhältnis Δf/fc aus,
um den Einfluß des Interferenzsignals zu minimieren. Das Ausfüh
rungsbeispiel minimiert und entfernt daher fehlerhafte Erfassung
aufgrund eines Interferenzsignals. Das Ausführungsbeispiel rea
lisiert ein zuverlässiges Warngerät für die Entfernung eines
Fahrzeugs und ein Warngerät für Kollisionen, um eine sichere
Fahrt zu gewährleisten. Eine 15 MHz Referenztaktfrequenz fc be
sitzt eine Periode von 66,7 Nanosek., was einer Entfernung von 10
Metern in dem Radargerät entspricht. Wenn ein Meßfehler von 1%,
d. h. ein Meter pro 100 Meter zulässig ist, muß das Frequenzfeh
lerverhältnis Δf/fc kleiner als 10-2 oder niedriger sein, d. h.
die Frequenz muß sich in einem Frequenzbereich von 14,85 bis
15,15 MHz befinden. Um sicherzustellen, daß das Frequenzfehler
verhältnis Δf/fc gleich dem Verhältnis von Abtastintervall zur
Akkumulationsperiode, d. h. 1,25 × 10-4 oder größer ist, muß die
Frequenz so verteilt sein, daß ein Bereich von 300 KHz zwischen
14,85 MHz und 15,15 MHz mit 160 Impulsen mit Intervallen von
15 × 10⁶ × 1,25 × 10-4 = 1875 Hz ausgefüllt ist. Die Referenztaktfre
quenz fc muß nicht unbedingt 15 MHz betragen. Viele Frequenzver
teilungen sind denkbar. Wenn das Frequenzfehlerverhältnis Δf/fc
das Verhältnis von Abtastintervall zur Akkumulationsperiode
überschreitet, ist ein Interferenzsignal von einem gegenüber
stehenden Fahrzeug erfaßbar mit einem gleichförmigen Offsetwert
unabhängig von einer anormalen relativen Geschwindigkeit. Dem
entsprechend wird, wenn eine relative Geschwindigkeit von 216
Km/h oder höher tatsächlich auftritt, ein Alarmsignal für anor
male Geschwindigkeit ausgegeben werden, um zu warnen, daß die
Fahrzeuge sich mit einer Geschwindigkeit von mindestens 120 Km/h
oder mehr annähern.
Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
nun erläutert. Das dritte Ausführungsbeispiel ist eine Modifika
tion des zweiten Ausführungsbeispiels. Fig. 22 ist ein Blockdia
gramm, welches das dritte Ausführungsbeispiel zeigt. Die
gleichen Teile, wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels,
wie z. B. der Radarkopf und die kumulative Speichereinheit, sind
mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die entspre
chenden Erläuterungen werden nicht erneut wiederholt. Eine Ent
scheidungseinheit 77 ist im wesentlichen die gleiche, wie die
Entscheidungseinheit 7 des ersten Ausführungsbeispiels. Die Ent
scheidungseinheit 77 hat die Funktion zu entscheiden, ob der Er
fassungspunkt eines reflektierten Signals von einem Ziel sich
bewegt hat, d. h. ob sich die relative Geschwindigkeit des Ziels
verändert hat. Die Entscheidungseinheit 77 steuert einen Zähler
12 für die relative Geschwindigkeitserfassung, eine Einheit 13
zum Vermeiden von Fehlererfassung und eine Berechnungseinheit 14
für die relative Geschwindigkeit. Eine Steuereinheit 88 ist im
wesentlichen dieselbe, wie die Steuereinheit 8 des ersten Aus
führungsbeispiels und erzeugt einen Triggerimpuls für einen
Treiber 5a-1 eines Impulssignalsenders 5a. In diesem Ausfüh
rungsbeispiel sendet der Sender 5a ein optisches Impulssignal
aus, dessen Breite wenigstens zwei aufeinanderfolgende Abtast
punkte abdeckt. Der Zähler 12 zählt die Anzahl der Triggerimpul
se, die von einem Triggerimpulsgenerator 8c erzeugt werden und
informiert die Entscheidungseinheit 77 oder die Berechnungsein
heit 14 für die relative Geschwindigkeit über den Zählstand. Der
Zähler 12 wird zurückgesetzt, wenn die Berechnungseinheit 14 für
die relative Geschwindigkeit die relative Geschwindigkeit des
Ziels berechnet hat. Die Einheit 13 zum Vermeiden einer Fehler
erfassung wird von der Steuereinheit 88 eingestellt und bestä
tigt, ob ein reflektierter Impuls über wenigstens zwei aufeinan
derfolgende Abtastpunkte in einer Abtastperiode erfaßt wurde.
Wenn der reflektierte Impuls nicht über wenigstens zwei Abtast
punkte erfaßt wurde, wird er als Rauschsignal angesehen. Die Be
rechnungseinheit 14 für die relative Geschwindigkeit multipli
ziert die Anzahl der Triggerimpulse mit dem Intervall der Trig
gerimpulse, nämlich vier Mikrosek. und teilt eine Entfernung,
welche einem Abtastintervall entspricht (10 Meter in diesem Aus
führungsbeispiel, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel) durch
das Ergebnis der Multiplikation, wodurch sich die relative Ge
schwindigkeit ergibt, d. h. die Annäherungs- oder
Entfernungsgeschwindigkeit des Ziels.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird, wenn ein optischer
Impuls ausgesandt wird, ein reflektierter optischer Impuls em
pfangen, nach dem Verstreichen einer Zeitdauer, die dafür benö
tigt wird, daß der ausgesandte Puls von dem Ziel reflektiert
wird und das Radargerät erreicht. Die Aussendung und der Empfang
des Impulses werden in Übereinstimmung mit den Abtastimpulsen
ausgeführt. Die Abtastimpulse werden mit Intervallen von bei
spielsweise 66,7 Nanosek. erzeugt, was einer Entfernung von 10
Metern entspricht. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet 14 Ab
tastimpulse, um 130 Meter zu messen. Die abgetasteten Daten
werden in den Speichern M1 bis M14 entsprechend den Abtastimpul
sen akkumuliert. Die akkumulierten Daten zeigen eine Vertei
lungsbreite von ΔM in Abhängigkeit von der Anzahl der
Akkumulationsoperationen. Wenn akkumulierte Werte an zwei belie
bigen aufeinanderfolgenden Abtastpunkten jeweils einen Schwell
wert TH überschreiten, wird ein reflektierter Impuls erfaßt.
Wenn der akkumulierte Wert unter dem Schwellwert TH ist, wird er
als Rauschsignal angesehen.
Ein Verfahren zum Berechnen der relativen Geschwindigkeit gemäß
dem dritten Ausführungsbeispiel wird nunmehr erläutert. Wenn ein
reflektierter Impuls von einem Ziel erfaßt wird, wird der Ab
tastpunkt des reflektierten Impulses als ein Referenzpunkt ein
gestellt und eine Periode, in der der Abtastpunkt sich in eine
Vorwärtsrichtung (die Richtung des Pfeiles a in dem ersten Aus
führungsbeispiel in Fig. 17) oder in der rückwärtigen Richtung
(in der Richtung des Pfeiles b in Fig. 17) um eine Position be
wegt, wird gezählt. Entsprechend der gezählten Periode wird die
relative Geschwindigkeit des Ziels berechnet. Wenn das Ziel sich
dem Radargerät annähert, wird ein reflektierter Impuls in kürze
rer Zeit erfaßt. Dementsprechend bewegt sich der Abtastpunkt des
reflektierten Impulses um eins vorwärts. Während dieser Periode
wird die Anzahl der Triggerimpulse T gezählt und der Zählstand k
wird mit dem Intervall (vier Mikrosek.) des Triggerimpulses T
multipliziert. Das Multiplikationsergebnis entspricht einer Pe
riode, in der sich der empfangene Impuls um das Abtastintervall
(10 Meter) bewegt. Folglich wird die relative
Annäherungsgeschwindigkeit erhalten als 10/(k T). Wenn das Ziel
sich von dem Radargerät entfernt, wird die Periode zwischen dem
Aussenden und dem Empfang eines Pulses größer, so daß der Ab
tastpunkt des reflektierten Impulses sich um eins rückwärts be
wegt. Die Anzahl der Triggerimpulse T wird gezählt und der Zähl
stand k der Triggerimpulse wird mit dem Intervall der Triggerim
pulse T, d. h. vier Mikrosek. multipliziert. Das Ergebnis der
Multiplikation entspricht einer Periode, in der sich der empfan
gene Impuls um das Abtastintervall (10 Meter) bewegt. Folglich
wird die Entfernungsgeschwindigkeit als 10/(k T) erhalten.
Fig. 23 ist ein Flußdiagramm, welches die Schritte zeigt, die
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ausgeführt werden. Im Schritt 231 wird festgestellt, ob ein
Triggerimpuls T erzeugt worden ist. Falls JA, wird im Schritt
232 der Zähler 12 inkrementiert und im Schritt 233 wird festge
stellt, ob ein erster Teil des reflektierten Impulses erfaßt
worden ist. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die
Breite des Pulses von dem Sender 5a über zwei Abtastpunkte.
Folglich wird der erste Teil des reflektierten Impulses zuerst
erfaßt im Ansprechen auf einen Abtastimpuls. Wenn der erste Teil
erfaßt worden ist, wird im Schritt 234 festgestellt, ob ein
zweiter Teil des Impulses erfaßt worden ist. Der Grund, warum
der zweite Teil des Impulses erfaßt wird, liegt darin, wie oben
erläutert, daß sich ein wahrer reflektierter Impuls über wenig
stens zwei Abtastpunkte erstreckt. Dies kann eine fehlerhafte
Erfassung vermeiden. Wenn im Schritt 234 festgestellt wird, daß
es keinen zweiten Teil gibt, wird der Schritt 233 wiederholt.
Wenn der zweite Teil erfaßt wird, wird entschieden, daß der er
faßte Puls ein wahrer reflektierter Impuls ist und der Schritt
235 verändert den Abtastpunkt von Mn zu Mm, wo der erste Teil
des vorangehend reflektierten Impulses erfaßt worden ist. Im
Schritt 236 wird ein Abtastpunkt von M zu Mn verändert, wo der
erste Teil des reflektierten Impulses erfaßt worden ist. Schritt
237 entscheidet, ob die Abtastpunkte Mn und Mm miteinander über
einstimmen. Wenn dies der Fall ist, wird festgestellt, daß die
relative Geschwindigkeit des Ziels im wesentlichen Null beträgt
und der Schritt 231 wird wiederholt. Wenn Mn und Mm nicht mit
einander übereinstimmen, wird entschieden, daß sich die relative
Geschwindigkeit des Ziels verändert, d. h., das Ziel nähert sich
an oder entfernt sich. Im Schritt 238 wird entschieden, ob der
erste Teil des gegenwärtig reflektierten Impulses an einem Ab
tastpunkt Mm-1 erfaßt worden ist. Wenn dies nicht der Fall ist,
wird Schritt 242 ausgeführt und wenn dies der Fall ist, wird
festgestellt, daß es eine Annäherungsgeschwindigkeit ergibt. Im
Schritt 239 wird die Annäherungsgeschwindigkeit Vr1 wie folgt
berechnet:
Vr1 = 10/(t T) . . .(12)
wobei t ein Zählstand ist, der von dem Zähler 12 gezählt wird
und T das Intervall (vier Mikrosek.) des Triggerimpulses ist. Im
Schritt 240 wird die Annäherungsgeschwindigkeit Vr1 erzeugt. Im
Schritt 241 wird der Zähler 12 zurückgesetzt und der Schritt 231
wird wiederholt. Wenn im Schritt 238 festgestellt wird, daß der
erste Teil des gegenwärtig reflektierten Impulses nicht an dem
Abtastpunkt Mm-1 erfaßt wurde, stellt der Schritt 242 fest, ob
der erste Teil des vorliegend reflektierten Impulses an dem
Abtastpunkt Mm verschwunden ist. Wenn dies nicht der Fall ist,
wird der Schritt 231 wiederholt und wenn es der Fall ist, wird
im Schritt 243 entschieden, ob der erste Teil des vorliegend
reflektierten Impulses an dem Abtastpunkt Mm+1 erfaßt worden
ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird der Schritt 231
wiederholt und wenn es der Fall ist, wird festgestellt, daß es
eine Entfernungsgeschwindigkeit gibt. Im Schritt 244 wird die
Entfernungsgeschwindigkeit Vr2 wie folgt berechnet:
Vr2 = 10/t d) . . .(13)
wobei t ein Zählstand des Zählers 12 und T das Intervall (vier
Mikrosek.) des Triggerimpulses ist. Im Schritt 245 wird die
Entfernungsgeschwindigkeit Vr2 erzeugt. Im Schritt 246 wird der
Zähler 12 zurückgesetzt und das Flußdiagramm kehrt zum Schritt
231 zurück.
Auf diese Art stellt dieses Ausführungsbeispiel einen Abtast
punkt als ein Referenzpunkt ein, wo ein reflektierter Impuls er
neut erfaßt wird. Nach Maßgabe des Referenzpunktes zählt das
Ausführungsbeispiel eine Verschiebung des reflektierten Impulses
gegenüber den Abtastpunkten, um die relative Geschwindigkeit zu
berechnen. Dies mag es erforderlich machen, daß der Sendeimpuls
sehr stark ansteigt. Es ist jedoch nicht notwendig, die Puls
breite zu verkürzen. Dagegen ist es bevorzugt, daß die Pulsbrei
te länger als das Intervall der Abtastimpulse gemacht wird. In
diesem Beispiel ist die Wahrscheinlichkeit eines Signals, das
nur von einem Rauschsignal erzeugt wird und den Schwellwert TH
zum Erfassen eines reflektierten Impulses überschreitet, nicht
Null. Es gibt nämlich die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften
Erfassung. Eine solche fehlerhafte Erfassung aufgrund eines
Rauschsignals wird durch ein fortwährendes Überprüfen, ob der
reflektierte Impuls bei zwei aufeinanderfolgenden Abtastpunkten
erfaßt wird, reduziert. Diese Technik ist gleichbedeutend mit
einem weiteren Akkumulieren von Daten. Mit demselben Schwellwert
TH ist die Technik des Verwendens von zwei akkumulierten Werten
gleichbedeutend mit dem Erhalten eines Grenzwerts von 3 dB. Mit
anderen Worten, der Grenzwert TH kann verkleinert werden, um die
gleiche Fehlererfassungswahrscheinlichkeit zu erhalten, die
durch Erfassen eines reflektierten Impulses an einem Abtastpunkt
erhalten wird. Dadurch wird die Erfassungsempfindlichkeit um 3
dB verbessert. Das dritte Ausführungsbeispiel verwendet die Ab
tastpunkte als Abstandstore und berechnet eine relative Ge
schwindigkeit nach Maßgabe eines Intervalls zwischen den Abtast
punkten, wo reflektierte Impulse erfaßt werden, oder einem Inter
vall zwischen den Abtastpunkten, wo ein reflektierter Impuls auf
taucht und verschwindet. Dieses Intervall wird in Übereinstim
mung mit den Triggerimpulsen gezählt und entspricht einer vorge
gebenen Entfernung. Selbst, wenn die Breite des Sendeimpulses
groß und das Abtastintervall grob ist, ist die relative Ge
schwindigkeit richtig und schnell berechenbar. Dieses Ausfüh
rungsbeispiel verbreitert die Sendeimpulsbreite größer als das
Abtastintervall, so daß ein reflektierter Impuls an zwei oder
mehr Abtastpunkten erfaßt wird, um die Wahrscheinlichkeit einer
fehlerhaften Erfassung zu vermindern und die
Impulserfassungsempfindlichkeit zu verbessern. Es ist möglich,
daß das Rauschsignal den Schwellwert überschreitet, gerade bevor
ein reflektierter Impuls, welcher zwei Abtastpunkte umfaßt, er
faßt wird. In diesem Fall wird im Schritt 233 das Rauschsignal
erfaßt, im Schritt 234 wird ein erster Teil des wahren reflek
tierten Impulses und dann ein zweiter Teil des reflektierten Im
pulses erfaßt. In diesem Fall wird das Ausführungsbeispiel eine
Annäherun 24935 00070 552 001000280000000200012000285912482400040 0002004422633 00004 24816gsgeschwindigkeit liefern, sogar dann, wenn die tat
sächliche relative Geschwindigkeit Null ist. Um dies zu verhin
dern, ist ein Schritt eingeführt worden, der die relative
Geschwindigkeitsberechnung verzögert, wenn ein reflektierter Im
puls bei drei oder mehr aufeinanderfolgenden Abtastpunkten er
faßt wird. In diesem Fall wird eine fehlerhafte Erfassung ledig
lich mit einer zusätzlichen Verzögerungszeit, die einem Trigger
impuls entspricht, vermieden. Wenn ein Rauschsignal an zwei oder
mehr aufeinanderfolgenden Abtastpunkten erfaßt wird, wird eine
fehlerhafte Erfassung durch Berücksichtigen einer nicht vorhan
denen Entfernung vermieden. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet
eine einfache Anordnung, welche eine fehlerhafte Erfassung ver
meidet, eine Entfernung richtig mißt und eine relative Geschwin
digkeit berechnet.
Das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Fig. 24
ist ein Blockdiagramm, welches das vierte Ausführungsbeispiel
zeigt. In der Figur sind die gleichen Teile, wie diejenigen des
ersten Ausführungsbeispiels, wie z. B. der Radarkopf und der Ab
taster mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden
nicht erneut erläutert werden. Ein Impulssignalsender 5a sendet
ein Impulssignal aus, das von einem Abtaster 6A abgetastet wird.
Eine erste kumulative Speichereinheit 6B akkumuliert sequentiell
die Daten, die von dem Abtaster 6A abgetastet werden. Die erste
kumulative Speichereinheit 6B ist die gleiche, wie diejenige des
ersten Ausführungsbeispiels. Während der Sender 5a nicht aktiv
ist, tastet der Abtaster 6a Daten ab, die sequentiell in einer
zweiten kumulativen Speichereinheit 6C akkumuliert werden. Die
zweite kumulative Speichereinheit 6C akkumuliert nämlich nur
Rauschsignaldaten. Im Ansprechen auf einen Befehl von einer
Steuereinheit 89, holt eine Entscheidungseinheit 79 Daten von
der ersten kumulativen Speichereinheit 6B und entscheidet, ob
die Daten einen von einem Ziel reflektierten Impuls enthalten, ganz
ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Entscheidungseinheit
79 besitzt die Funktion des Berechnens der relativen Geschwin
digkeit des Ziels, ähnlich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Im Ansprechen auf einen Befehl von der Steuereinheit 89 holt die
Entscheidungseinheit 79 Daten von der zweiten kumulativen Spei
chereinheit 6C, erfaßt einen Rauschsignalpegel an jedem Abtast
punkt in einer Abtastperiode und verwendet die Rauschsignalpegel
als Schwellwerte, um die von einem Ziel reflektierten Impulse zu
erfassen. Die Steuereinheit 89 steuert den Radarkopf 5, den Ab
taster 6A, die erste kumulative Speichereinheit 6B und die Ent
scheidungseinheit 79, um den von dem Ziel reflektierten Impuls
zu erfassen und die relative Geschwindigkeit des Ziels zu be
rechnen, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Steuerein
heit 89 steuert auch die zweite kumulative Speichereinheit 6C
und einen Treibersteuerbaustein 21, um den Rauschsignalpegel an
jedem Abtastpunkt in einer Abtastperiode zu erfassen. Der Trei
bersteuerbaustein 21 instruiert den Abtaster 6A dahingehend, ein
Rauschsignal abzutasten, die Anzahl (z. B. 8192) der
Rauschpegelerfassungsoperationen zu zählen, die nach dem Ab
tasten eines reflektierten Signals ausgeführt werden und beendet
die Rauschpegelerfassungsoperationen in Übereinstimmung mit dem
Zählstand. Es ist möglich, den Sender 5a anzuhalten, wenn
die Anzahl der Triggerimpulse, die von dem Triggergenerator 8c
geliefert werden, einen vorgegebenen Wert erreicht.
Fig. 25 ist ein Flußdiagramm, welches die Schritte zeigt, die
gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden. Im
Schritt 281 wird der Zähler N = 0 zurückgesetzt. Im Schritt 282
wird ein Befehl für den Sender 5a erzeugt, ein Impulssignal aus
zusenden. Im Schritt 283 wird ein von einem Ziel reflektiertes
Signal abgetastet. Schritt 284 liefert die abgetasteten Daten an
die erste kumulative Speichereinheit 6B, welche die Daten akku
muliert. Schritt 285 informiert die Entscheidungseinheit 79 da
rüber, daß die Speicherung von Daten abgeschlossen ist. Der
Schritt 286 befiehlt ein Rauschsignal abzutasten. Schritt 287
tastet ein Rauschsignal ab. Im Schritt 288 werden die abgetaste
ten Rauschsignaldaten an die zweite kumulative Speichereinheit
6C übertragen, welche die Daten akkumuliert. Im Schritt 289 wird
die Entscheidungseinheit 79 darüber informiert, daß die Speiche
rung der Rauschsignaldaten abgeschlossen ist. Der Schritt 290
inkrementiert den Zähler N = N+1. Schritt 291 entscheidet, ob
N 8192. Wenn N 8192, kehrt das Flußdiagramm zurück zum Schritt
282. Wenn N 8192, überträgt der Schritt 292 das abgetastete
Signal und die Rauschsignaldaten an die Entscheidungseinheit 79.
Der Schritt 293 erkennt einen Rauschsignalpegel an jedem Abtast
punkt entsprechend den Rauschsignaldaten und stellt für den ent
sprechenden Abtastpunkt einen Schwellwert TH ein zum Erfassen
eines reflektierten Impulssignals. Jeder Rauschsignalpegel ist
als ein Schwellwert TH eingestellt. Der Schritt 294 vergleicht
die Rauschsignalpegel mit dem abgetasteten reflektierten Signal.
Schritt 295 entscheidet, ob ein reflektierter Impuls vorliegt,
der größer als die Schwellwerte ist. Wenn dies nicht der Fall
ist, entscheidet der Schritt 296, daß kein von einem Ziel re
flektierter Impuls vorliegt und das Flußdiagramm kehrt zum
Schritt 281 zurück. Wenn ein reflektierter Impuls größer als die
Schwellwerte vorliegt, entscheidet der Schritt 297, daß ein vor
dem Ziel reflektierter Impuls erfaßt worden ist und das Flußdia
gramm kehrt zum Schritt 281 zurück. Wenn der von dem Ziel re
flektierte Impuls erfaßt wird, wird die Entfernung zu dem Ziel
und die relative Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage des
erfaßten Impulses berechnet und die berechneten Ergebnisse und
ein Warnsignal werden, falls notwendig, auf einem Bildschirm an
gezeigt.
In Fig. 26 ist ein erfaßtes Rauschsignal in dem Speicher M6
größer als der Schwellwert TH, der gemäß dem ersten oder zweiten
Ausführungsbeispiel eingestellt ist. Das vierte Ausführungsbei
spiel stellt dieses Rauschsignal als einen Schwellwert zum Er
fassen eines von einem Ziel reflektierten Impulses ein, um eine
fehlerhafte Erfassung aufgrund eines Rauschsignals zu vermeiden.
Das vierte Ausführungsbeispiel tastet ein Rauschsignal gerade
nach dem Abtasten eines von einem Ziel reflektierten Signals ab.
Dies geschieht, um ein Umgebungsrauschsignal abzutasten, das
durch Sonnenlicht, Temperatur, Feuchtigkeit, den Motor, den An
lasser, oder Schwankungen in der Stromversorgungsspannung ent
steht. Das vierte Ausführungsbeispiel tastet ein Rauschsignal
nur unmittelbar nach dem Abtasten eines von einem Ziel reflek
tierten Signals ab. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht
darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Rauschsignal nach dem
Aussenden einer Vielzahl von Impulsen abgetastet werden, oder
ein Rauschsignal kann s-mal nach dem Aussenden von k-Impulsen
abgetastet werden. Die zweite kumulative Speichereinheit 6C kann
weggelassen werden und die erste kumulative Speichereinheit 6B
kann abwechselnd ein reflektiertes Signal und ein Rauschsignal
erfassen. Das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin
dung verwendet eine einfache Anordnung, um eine fehlerhafte Auf
fassung aufgrund eines Rauschsignals zu vermeiden, eine Entfer
nung genau zu messen und richtig die relative Geschwindigkeit zu
berechnen. Es ist möglich, die Steuereinheit 89 oder die Trei
bersteuerung 21 nach Maßgabe von externen Signalen zu steuern,
um optional das Timing des Abtastens des Rauschsignals einzu
stellen.
Das fünfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Fig. 27 ist
ein Blockdiagramm, welches das fünfte Ausführungsbeispiel zeigt.
In der Figur sind die gleichen Teile, wie diejenigen des vierten
Ausführungsbeispiels, wie z. B. der Radarkopf, die kumulative
Speichereinheit, die Entscheidungseinheit und die Steuereinheit
mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden daher
nicht erneut erläutert. Eine Treibersteuerung 821 besitzt eine
Funktion des Befehlens einem Abtaster 6A ein Rauschsignal abzu
tasten, eine Funktion des Zählens der Anzahl der Operationen
(z. B. 8192) des Erfassens von Rauschpegeln nach dem Abtasten
eines reflektierten Signals, eine Funktion des Beendens der
Rauschpegelerfassungsoperationen gemäß dem Zählstand und eine
Funktion des Zählens von Triggerimpulsen, die von dem Triggerge
nerator 8C geliefert werden und des Abschaltens eines Impulssig
nalsenders 5a bei jeder vorbestimmten Anzahl von Triggerimpulsen
ähnlich dem vierten Ausführungsbeispiel. Das fünfte Ausführungs
beispiel unterscheidet sich von dem vierten Ausführungsbeispiel
dahingehend, daß es eine Steuerfunktion besitzt zum Beginnen
oder Beenden der Rauschpegelerfassungsoperationen im Ansprechen
auf einen Befehl, der von einem externen Steuergerät 31 bereit
gestellt wird. Das externe Steuergerät 31 besitzt eine Informa
tionseinheit 31-1 zum Informieren der Treibersteuerung 821 über
den Beginn des Abtastens des Rauschsignals, einen Lichtsensor
31-2 zum Messen von Umgebungslicht, einen Temperatursensor 31-3
zum Messen einer Umgebungstemperatur und der Temperatur des
Radargeräts, einen Scheibenwischerschalter 31-4 zum Überwachen
des Betriebs eines Scheibenwischers, einen Regentropfensensor
31-5 zum Erfassen, ob Regentropfen vorliegen oder die Quantität
der Regentropfen zu bestimmen, einen Timer 31-6 zum Messen der
Zeit, einen Anlaßschalter 31-7 zum Erkennen der Bedienung eines
Fahrzeugs, nachdem das Radargerät montiert ist, und einen manuel
len Schalter 31-8. Die Informationseinheit 31-1 kann einen
Schwellwert besitzen zum Bestimmen, ob die Sensoren 31-2, 31-3,
31-5 und 31-6 ein Ausgangssignal liefern und können eine Funk
tion besitzen zum Erkennen der Ein/Aus-Zustände der Schalter
31-4, 31-7 und 31-8. Der Schwellwert und die Funktion kann in
diesen Sensoren und Schaltern enthalten sein.
Fig. 28 ist ein Flußdiagramm, welches die Schritte zeigt, die
von dem fünften Ausführungsbeispiel ausgeführt werden. Schritt
321 entscheidet, ob es eine Veränderung in der Beleuchtung gibt.
Wenn dies der Fall ist, beginnt Schritt 329 ein Rauschsignal ab
zutasten und danach wird der Schritt 321 wiederholt. Wenn es
keine Veränderung in der Beleuchtung gibt, entscheidet der
Schritt 322, ob es eine Veränderung bezüglich der Temperatur
gibt. Wenn dies der Fall ist, beginnt der Schritt 329 das
Rauschsignal abzutasten und danach wird der Schritt 321 wieder
holt. Wenn es keine Veränderung bezüglich der Temperatur gibt,
bestimmt der Schritt 323, ob der Scheibenwischerschalter 31-4
eingeschaltet worden ist. Wenn dies der Fall ist, beginnt der
Schritt 329 ein Rauschsignal abzutasten und das Flußdiagramm
kehrt zum Schritt 321 zurück. Wenn der Scheibenwischerschalter
31-4 nicht eingeschaltet worden ist, bestimmt der Schritt 324,
ob Regentropfen vorliegen. Wenn dies der Fall ist, bestimmt
Schritt 325, ob der Scheibenwischerschalter 31-4 ausgeschaltet
worden ist. Wenn es keine Regentropfen gibt, wird der Schritt
326 ausgeführt. Wenn der Schritt 325 bestimmt, daß der Scheiben
wischerschalter 31-4 ausgeschaltet worden ist, beginnt der
Schritt 329 ein Rauschsignal abzutasten und das Flußdiagramm
kehrt zum Schritt 321 zurück. Wenn der Scheibenwischerschalter
31-4 nicht ausgeschaltet worden ist, wird der Schritt 326 ausge
führt. Der Schritt 326 bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeitdauer
verstrichen ist. Wenn dies der Fall ist, beginnt der Schritt 329
ein Rauschsignal abzutasten und das Flußdiagramm kehrt zum
Schritt 321 zurück. Wenn die vorbestimmte Zeitdauer nicht ver
strichen ist, bestimmt der Schritt 327, ob der Anlaßschalter
31-7 eingeschaltet worden ist. Wenn dies der Fall ist, beginnt
der Schritt 329 ein Rauschsignal abzutasten und das Flußdiagramm
kehrt zum Schritt 321 zurück. Wenn der Anlaßschalter nicht ein
geschaltet worden ist, bestimmt der Schritt 328, ob der manuelle
Schalter 31-8 eingeschaltet worden ist. Wenn dies der Fall ist,
beginnt der Schritt 329 ein Rauschsignal abzutasten und das
Flußdiagramm kehrt zum Schritt 321 zurück. Wenn der manuelle
Schalter 31-8 nicht eingeschaltet worden ist, kehrt das Flußdia
gramm zum Schritt 321 zurück.
Auf diese Art verwendet das fünfte Ausführungsbeispiel das
externe Steuergerät 31 zum Steuern der Treibersteuerung 821 zum
Steuern, ob ein Rauschsignal abgetastet werden muß. Das externe
Steuergerät 31 umfaßt den Beleuchtungssensor 31-2, einen Tempe
ratursensor 31-4, einen Scheibenwischerschalter 31-4, einen
Regentropfensensor 31-5, einen Timer 31-6, einen Anlaßschalter
31-7 und einen manuellen Schalter 31-8. Folglich ist das fünfte
Ausführungsbeispiel in der Lage, die Schwellwerte zum Erfassen
eines von einem Ziel reflektierten Impulses zu verändern, wann
immer ein Rauschsignal aufgrund von Sonnenlicht, Temperatur, Re
gentropfen, Motor, Anlasser oder Schwankungen einer Stromversor
gungsspannung hervorgerufen wird. Folglich erfaßt das fünfte
Ausführungsbeispiel immer auf direkte Weise einen von einem Ziel
reflektierten Impuls, mißt die Distanz zu dem Ziel und berechnet
die relative Geschwindigkeit des Ziels. Das fünfte Ausführungs
beispiel stellt die Schwellwerte frei ein zum Erfassen eines von
einem zielreflektierten Impulses gemäß den Umgebungsbedingungen
oder den Befehlen des Fahrers. Das fünfte Ausführungsbeispiel
verwendet einen einfachen Aufbau, um eine fehlerhafte Erfassung
aufgrund eines Rauschsignals zu verhindern, eine Entfernung ge
nau zu messen und eine relative Geschwindigkeit zu berechnen.
Das sechste Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen erläutert. Fig. 29 ist ein Blockdiagramm, welches
das sechste Ausführungsbeispiel zeigt. In der Figur werden die
gleichen Teile, wie diejenigen des vierten Ausführungsbeispiels,
wie z. B. der Radarkopf, die kumulative Speichereinheit, die Ent
scheidungseinheit und die Steuereinheit mit den gleichen Bezugs
zeichen gekennzeichnet und daher nicht erneut erläutert werden.
Eine Treibersteuerung 822 erkennt das Abtasttiming eines Rausch
signals in Übereinstimmung mit einem internen Befehl, der von
einer Steuereinheit 89 erzeugt wird oder in Übereinstimmung mit
einem externen Befehl, der von einem externen Steuergerät 31 der
Fig. 27 erzeugt wird. Die Treibersteuerung 822 steuert eine
Blende 41. Die Blende ist eine Flüssigkeitskristallblende oder
eine mechanische Blende. Im Ansprechen auf einen Befehl von der
Treibersteuerung 822 wird die Blende 41 geöffnet und geschlos
sen, um die Übertragung eines Impulssignals zu steuern, welches
von einem Sender 5a erzeugt wird.
Fig. 30 ist ein Flußdiagramm, welches die Schritte zeigt,
die von dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin
dung ausgeführt werden. Schritt 351 bestimmt, ob ein Signal er
zeugt worden ist, um mit dem Abtasten eines Rauschsignals zu be
ginnen. Wenn dies der Fall ist, setzt der Schritt 352 einen Zäh
ler auf Null zurück und der Schritt 353 schaltet ein, d. h. er
schließt die Blende 41. Der Schritt 354 veranlaßt den Sender 5a
ein Impulssignal auszusenden. Da die Blende 41 geschlossen ist,
ist das Impulssignal blockiert. Der Schritt 355 treibt einen Em
pfänger 5b, um ein Rauschsignal abzutasten. Der Schritt 356
akkumuliert das abgetastete Rauschsignal in einer zweiten kumu
lativen Speichereinheit 6C. Der Schritt 357 inkrementiert den
Zähler auf N+1. Der Schritt 358 entscheidet, ob N 8192. Wenn
N 8192, kehrt das Flußdiagramm zum Schritt 354 zurück. Wenn
N < 8192, schaltet der Schritt 359 aus, d. h. er öffnet die Blende
41. Der Schritt 360 setzt den Zähler auf Null und der Schritt
361 überträgt das Impulssignal von dem Sender 5a. Da die Blende
41 offen ist, wird das Impulssignal nach außen ausgesandt.
Schritt 362 treibt den Empfänger 5b um ein von einem Ziel
reflektiertes Impulssignal abzutasten. Der Schritt 363 akkumu
liert das abgetastete Signal in einer ersten kumulativen Spei
chereinheit 6B. Der Schritt 364 inkrementiert den Zähler auf
N+1. Der Schritt 365 bestimmt, ob N 8192. Wenn N 8192, kehrt das
Flußdiagramm zum Schritt 361 zurück. Wenn N < 8192, überträgt der
Schritt 366 das abgetastete Rauschsignal und ein Signal an die
Entscheidungseinheit 79. Der Schritt 367 erfaßt die Rauschpegel
gemäß dem abgetasteten Rauschsignal und stellt die Schwellwerte
zum Erfassen eines reflektierten Impulses gemäß den Rauschpegeln
ein. Der Schritt 368 vergleicht die Schwellwerte mit dem abge
tasteten Signal. Der Schritt 369 entscheidet, ob es irgendeinen
abgetasteten Wert gibt, welcher die Schwellwerte überschreitet.
Wenn es keine Daten gibt, die die Schwellwerte überschreiten,
bestimmt der Schritt 370, daß es keinen reflektierten Impuls
gibt und das Flußdiagramm kehrt zum Schritt 351 zurück. Wenn es
einen Wert gibt, welcher die Schwellwerte überschreitet, be
stimmt der Schritt 371, daß es einen reflektierten Impuls gibt
und das Flußdiagramm kehrt zum Schritt 351 zurück.
Das sechste Ausführungsbeispiel ordnet die Blende 41 vor dem
Sender 5a an. Die Blende 41 wird im Ansprechen auf ein externes
Signal geöffnet und geschlossen. Wenn die Blende 41 geschlossen
ist, wird ein Rauschsignal erfaßt. Folglich werden die Schwell
werte zum Erfassen eines von einem Ziel reflektierten Impulses
verändert entsprechend einem Rauschsignal aufgrund von Sonnen
licht, Temperatur, Regen, Motor, Anlasser oder Schwankungen in
der Stromversorgungsspannung etc. Die Schwellwerte können ent
sprechend den Bedürfnissen des Fahrers verändert werden. Das
sechste Ausführungsbeispiel ist in der Lage, immer korrekt einen
von einem Ziel reflektierten Impuls einzufangen. Das sechste
Ausführungsbeispiel verwendet eine einfache Anordnung, um eine
fehlerhafte Erfassung aufgrund eines Rauschsignals zu vermeiden,
richtig eine Entfernung zu messen und die relative Geschwindig
keit zu berechnen. Der Schritt 365 ist nicht darauf beschränkt,
festzustellen, ob N 8192. Mit einer größeren Anzahl von N ist es
möglich, ein Rauschsignal abzutasten, nachdem einmal eine Viel
zahl von Impulsen ausgesandt worden ist oder ein Rauschsignal s
mal abzutasten nach dem Aussenden von k-Impulsen. Das sechste
Ausführungsbeispiel verwendet eine einfache Anordnung, um genau
eine Entfernung zu messen und schnell die relative Geschwindig
keit zu berechnen.
Das siebente Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Fig. 31
ist Blockdiagramm, welches das siebente Ausführungsbeispiel
zeigt. In der Figur sind die gleichen Teile, wie diejenigen des
ersten Ausführungsbeispiels mit den gleichen Bezugszeichen ge
kennzeichnet und werden hier nicht erneut erläutert. Ein Radar
kopf 5 dieses Ausführungsbeispiels besitzt zwei Impulssignalsen
der 5a und 5aa, die denselben Aufbau besitzen. Der Sender 5a um
faßt eine Serienschaltung aus einem ersten Treiber 5a-1, einem
lichtaussendenden Element 5a-2 und einer Linse 5a-3. Der Sender
5aa umfaßt eine Serienschaltung aus einem zweiten Treiber 5aa-1,
einem lichtaussendenden Element 5aa-2 und einer Linse 5aa-3. Die
lichtaussendenden Elemente 5a-2 und 5aa-2 können LEDs oder Halb
leiterlaserdioden sein. Die Impulssignale von den Sendern 5a und
5aa können elektromagnetische oder Ultraschallsignale sein. In
diesem Fall müssen Elemente zum Aussenden der elektromagneti
schen oder Ultraschallwellensignale verwendet werden, anstatt
der lichtaussendenden Elemente. Ein Umschaltschaltkreis 51 em
pfängt einen Triggerimpuls von einem Triggergenerator 8c, um das
Timing eines Impulssignals zu bestätigen, welches nach außen
ausgesandt werden soll und versorgt abwechselnd den ersten und
zweiten Treiber 5a-1 und 5aa-1 mit dem Triggerimpuls. Es ist
möglich, drei oder mehr Sender oder ein Feld von Sendern vorzu
sehen. Fig. 32 ist ein Timingdiagramm, welches das siebente
Ausführungsbeispiel zeigt. Wenn eine Steuereinheit 8 ein Erfas
sungsstartsignal bereitgestellt hat, wird ein Triggerimpuls (1)
alle vier Mikrosek. erzeugt. Ein Impuls 201 wird im Ansprechen
auf jeden ungeraden Triggerimpuls (1) ausgesandt und ein Impuls
202 wird im Ansprechen auf jeden geraden Triggerimpuls (1)
erzeugt. Wenn es drei oder mehr lichtaussendende Elemente gibt,
geben sie abwechselnd Impulse zu Intervallen zu vier Mikrosek.
aus. Die Steuereinheit 8, der Umschaltschaltkreis 51 und die
Treiber 5a-1, 5aa-1 treiben abwechselnd die Sender zu vorgege
benen Intervallen. Beispielsweise soll der Fall betrachtet
werden, daß 14 Abtastimpulse (4) erzeugt werden. Das Intervall
der Abtastimpulse entspricht 10 Metern. Ein kumulatives Spei
chersignal (5) wird erzeugt, wenn kein Abtastimpuls geliefert
wird. Wenn das Signal (5) erzeugt wird, werden abgetastete Daten
akkumuliert und gespeichert. Gemäß dem siebenten Ausführungsbei
spiel versorgt der Umschaltschaltkreis 51 abwechselnd den ersten
und zweiten Treiber 5a-1 und 5aa-1 mit einem Triggerimpuls, so
daß die Anzahl der Aktivierungen des lichtaussendenden Elements
5a-2 halbiert wird wegen des lichtaussendenden Elements 5aa-2.
Mit dem einfachen Aufbau verdoppelt das siebente Ausführungsbei
spiel die Betriebsdauer der lichtaussendenden Elemente 5a-2 und
5aa-2. Dies führt zu einer verbesserten Haltbarkeit und Zuver
lässigkeit der lichtaussendenden Elemente 5a-2 und 5aa-2. Wenn
eines der lichtaussendenden Elemente im Betrieb zerstört wird,
kann das andere Element Daten akkumulieren und speichern mit
einem Abtastintervall von 8 Mikrosek., welches doppelt so groß,
wie das normale Intervall von vier Mikrosek. ist. Dies gewähr
leistet eine sichere Fahrweise. Wie unter Bezugnahme auf das
erste Ausführungsbeispiel erläutert, können die lichtaussenden
den Elemente eine geringe Ausgangsleistung haben, um so leicht
die Haltbarkeit der lichtaussendenden Elemente zu verbessern.
Das siebente Ausführungsbeispiel verbessert darüber hinaus die
Haltbarkeit und Sicherheit der Elemente.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der optischen Radarge
räte erläutert worden ist, die LEDs und Halbleiterlaserdioden
verwenden, ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf
Funk-, Ultraschall-, und Schallwellen-Radargeräte, die Funk- und
Schallwellensender anstatt von lichtaussendenden Elementen ver
wenden. Im Fall eines Funkradargeräts wird eine kurzwellige
elektromagnetische Welle bevorzugt bezüglich der Richtfähigkeit
und Interferenz mit anderen Frequenzen. Da die vorliegende Er
findung mit einem Übertragungsimpulssignal geringer Ausgangslei
stung arbeitet, kann es eine elektromagnetische Welle im Milli
meterbandbereich oder im Submillimeterbandbereich verwenden.
Schwingungs- und Verstärkungselemente, wie z. B. GaAs FET, HEMT
und HBT können als Funkwellensender verwendet werden.
Claims (19)
1. Radargerät, umfassend:
- (a) eine Einrichtung zum Aussenden eines Ausgangssignals, wie z. B. eines von optischen, elektromagnetischen oder Schall wellensignalen;
- (b) eine Einrichtung zum Empfangen eines von einem externen Ziel reflektierten Signals;
- (c) eine Einrichtung zum Abtasten des empfangenen Signals an vorgegebenen Intervallen;
- (d) eine Einrichtung zum Akkumulieren von Daten nach Maßgabe der Komponenten des abgetasteten Signals;
- (e) eine Einrichtung zum Speichern der akkumulierten Daten;
- (f) eine Einrichtung zum Steuern der Sende-, Abtast-, Akkumulations- und Speichereinrichtung; und
- (g) eine Einrichtung zum Auslesen der Daten aus der Speichereinrichtung und zum Entscheiden, ob die Daten ein von dem Ziel reflektiertes Signal enthalten.
2. Radargerät nach Anspruch 1, worin
die Abtasteinrichtung ein Verschieberegister ist, um sukzessive das abgetastete Signal zu verschieben und zu speichern;
die Akkumulationseinrichtung einen positiven Wert akkumuliert immer dann, wenn eine abgetastete Komponente, die sukzessive von der Abtasteinrichtung übertragen wird, positiv ist; und
die Speichereinrichtung Speicher besitzt entsprechend den Abtastimpulsen, die in einer Abtastperiode entsprechend erzeugt werden, um die akkumulierten Daten zu speichern.
die Abtasteinrichtung ein Verschieberegister ist, um sukzessive das abgetastete Signal zu verschieben und zu speichern;
die Akkumulationseinrichtung einen positiven Wert akkumuliert immer dann, wenn eine abgetastete Komponente, die sukzessive von der Abtasteinrichtung übertragen wird, positiv ist; und
die Speichereinrichtung Speicher besitzt entsprechend den Abtastimpulsen, die in einer Abtastperiode entsprechend erzeugt werden, um die akkumulierten Daten zu speichern.
3. Radargerät nach Anspruch 1, worin die Abtasteinrichtung
wiederholt positive und negative Phasendaten des empfangenen
Signals zu vorgegebenen Intervallen abtastet.
4. Radargerät nach Anspruch 1, worin die Abtasteinrichtung
wiederholt die positiven und negativen Vorzeichendaten des
empfangenen Signals zu vorgegebenen Intervallen abtastet.
5. Radargerät, umfassend:
- (a) eine Einrichtung zum Aussenden eines Ausgangssignals, wie z. B. eines von optischen, elektromagnetischen oder Schall wellensignalen;
- (b) eine Einrichtung zum Empfangen eines von einem externen Ziel reflektierten Signals;
- (c) eine Einrichtung zum Abtasten des empfangenen Signals an vorgegebenen Intervallen;
- (d) eine Einrichtung zum Akkumulieren von Daten nach Maßgabe der Komponenten des abgetasteten Signals;
- (e) eine Einrichtung zum Speichern der akkumulierten Daten;
- (f) eine Einrichtung zum Steuern der Sende-, Abtast-, Akkumulations- und Speichereinrichtung;
- (g) eine Einrichtung zum Auslesen der Daten aus der Speichereinrichtung und zum Entscheiden, ob die Daten ein von dem Ziel reflektiertes Signal enthalten;
- (h) eine Einrichtung zum Erfassen eines Interferenzsignals in dem empfangenen Signal; und
- (i) eine Einrichtung zum Entfernen des erfaßten Interferenz signals.
6. Radargerät nach Anspruch 5, worin die Einrichtung zum
Erfassen des Interferenzsignals aufweist:
eine Einrichtung zum Berechnen der relativen Geschwindigkeit des Ziels gemäß einer Periode zum Erfassen des reflektierten Impulses; und
eine Einrichtung zum Erfassen einer Anormalität in der relativen Geschwindigkeit, die von der Einrichtung zum Berechnen der relativen Geschwindigkeit berechnet wird.
eine Einrichtung zum Berechnen der relativen Geschwindigkeit des Ziels gemäß einer Periode zum Erfassen des reflektierten Impulses; und
eine Einrichtung zum Erfassen einer Anormalität in der relativen Geschwindigkeit, die von der Einrichtung zum Berechnen der relativen Geschwindigkeit berechnet wird.
7. Radargerät nach Anspruch 5, worin die Einrichtung zum Erfas
sen eines Interferenzsignals eine Einrichtung aufweist zum
Erfassen eines Offsets in den Daten, die in der kumulativen
Speichereinheit gespeichert werden, um festzustellen, ob ein In
terferenzsignal vorliegt.
8. Radargerät nach Anspruch 5, worin das Verhältnis (Δf/fc) ge
bildet aus einem Frequenzfehler (Δf) und einer Bezugstaktfre
quenz (fc) eines Referenztaktsignals wenigstens 2 × 10-7 beträgt,
und worin das Referenztaktsignal die Operationszeit der Sende
einrichtung, Empfangseinrichtung, Abtasteinrichtung,
Akkumulationseinrichtung, Speichereinrichtung,
Entscheidungseinrichtung, Einrichtung zum Erfassen eines Inter
ferenzsignals und der Einrichtung zum Entfernen des Interferenz
signals bestimmt.
9. Radargerät nach Anspruch 8, worin der Frequenzfehler Δf die
Frequenzdifferenz zwischen der entsprechenden Referenztaktfre
quenz von zwei sich gegenüberstehenden Radargeräten (fc1, fc2)
ist und der Wert fc ungefähr gleich fc1 und fc2 ist.
10. Radargerät nach Anspruch 5, worin das Verhältnis (Δf/fc) ge
bildet aus einem Frequenzfehler (Δf) zu einer Referenztaktfre
quenz (fc) eines Referenztaktsignals wenigstens gleich dem Ver
hältnis eines Abtastintervalls zu einer Akkumulationsperiode der
kumulativen Speichereinrichtung ist, und worin das Referenztakt
signal die Betriebszeit der Sendeeinrichtung, Empfangseinrich
tung, Abtasteinrichtung, Akkumulationseinrichtung, Speicherein
richtung, Entscheidungseinrichtung, Einrichtung zum Erfassen
eines Interferenzsignals und der Einrichtung zum Entfernen des
Interferenzsignals bestimmt.
11. Radargerät nach Anspruch 6, worin die Einrichtung zum
Berechnen der relativen Geschwindigkeit aufweist:
eine Einrichtung zum Berechnen einer Annäherungsgeschwindigkeit gemäß einer Differenz zwischen einem ersten Zeitpunkt, an dem das reflektierte Signal an dem ersten nächsten Abtastpunkt er faßt worden ist und einem zweiten Zeitpunkt, an dem das reflek tierte Signal an einem zweiten Abtastpunkt erfaßt worden ist, der näher ist, als der erste Abtastpunkt; und
eine Einrichtung zum Berechnen einer Entfernungsgeschwindigkeit aus einer Differenz zwischen einem ersten Zeitpunkt, an dem das reflektierte Signal an einem ersten am weitest entferntesten Ab tastpunkt verschwunden ist und einem zweiten Zeitpunkt, an dem das reflektierte Signal an einem zweiten Abtastpunkt verschwun den ist, der weiter weg als der erste Abtastpunkt ist.
eine Einrichtung zum Berechnen einer Annäherungsgeschwindigkeit gemäß einer Differenz zwischen einem ersten Zeitpunkt, an dem das reflektierte Signal an dem ersten nächsten Abtastpunkt er faßt worden ist und einem zweiten Zeitpunkt, an dem das reflek tierte Signal an einem zweiten Abtastpunkt erfaßt worden ist, der näher ist, als der erste Abtastpunkt; und
eine Einrichtung zum Berechnen einer Entfernungsgeschwindigkeit aus einer Differenz zwischen einem ersten Zeitpunkt, an dem das reflektierte Signal an einem ersten am weitest entferntesten Ab tastpunkt verschwunden ist und einem zweiten Zeitpunkt, an dem das reflektierte Signal an einem zweiten Abtastpunkt verschwun den ist, der weiter weg als der erste Abtastpunkt ist.
12. Radargerät umfassend:
- (a) eine Einrichtung zum Aussenden eines Ausgangssignals, wie z. B. eines von optischen, elektromagnetischen oder Schall wellensignalen;
- (b) eine Einrichtung zum Empfangen eines von einem externen Ziel reflektierten Signals;
- (c) eine Einrichtung zum Abtasten des empfangenen Signals an vorgegebenen Intervallen;
- (d) eine Einrichtung zum Akkumulieren von Daten nach Maßgabe der Komponenten des abgetasteten Signals;
- (e) eine Einrichtung zum Speichern der akkumulierten Daten;
- (f) eine Einrichtung zum Steuern der Sende-, Abtast-, Akkumulations- und Speichereinrichtung;
- (g) eine Einrichtung zum Auslesen der Daten aus der Speicher einrichtung und zum Entscheiden, ob die Daten ein von dem Ziel reflektiertes Signal enthalten;
- (h) eine Einrichtung zum Erfassen eines Intervalls zwischen den Abtastpunkten, wenn das empfangene Signal erfaßt wird;
- (i) eine Einrichtung zum Verhindern einer fehlerhaften Erfas sung beim Erfassen des Intervalls zwischen dem Abtastpunkten; und
- (j) eine Einrichtung zum Berechnen der relativen Geschwindig keit des Ziels aus dem Intervall.
13. Radargerät nach einem der Ansprüche 1, 5, 9, 10 oder 12, wo
rin die Breite eines Impulses, der von der Sendeeinrichtung aus
gesandt wird, breiter ist als das Abtastintervall der Abtastein
richtung.
14. Radargerät umfassend:
- (a) eine Einrichtung zum Aussenden eines Ausgangssignals, wie z. B. eines von optischen, elektromagnetischen oder Schall wellensignal;
- (b) eine Einrichtung zum Empfangen eines reflektierten Signals, wie z. B. eines von optischen, elektromagnetischen oder Schallwellensignalen;
- (c) eine Einrichtung zum Abtasten des empfangenen Signals an vorgegebenen Intervallen, und danach Abtasten eines Rauschsig nals;
- (d) eine Einrichtung zum Akkumulieren von Daten und des Rauschsignals gemäß den Komponenten des abgetasteten Signals und des Rauschsignals;
- (e) eine Einrichtung zum Speichern der akkumulierten Daten und des Rauschsignals;
- (f) eine Einrichtung zum Steuern der Sende-, Abtast-, Akkumulations- und Speichereinrichtung;
- (g) eine Einrichtung zum Erfassen aller Pegel des abgetaste ten Rauschsignals und Verwenden der Pegel als Schwellwerte zum Bestimmen, ob die akkumulierten Daten einen von einem Ziel re flektierten Impuls beinhalten; und
- (h) eine Einrichtung zum Lesen der akkumulierten Daten und des Rauschsignals und zum Entscheiden, ob die akkumulierten Daten einen von einem Ziel reflektierten Impuls enthalten nach Maßgabe der Schwellwerte.
15. Radargerät umfassend:
- (a) eine Einrichtung zum Aussenden eines Ausgangssignals, wie z. B. eines von optischen, elektromagnetischen oder Schall wellensignalen;
- (b) eine Einrichtung zum Steuern und Treiben der Sendeein richtung;
- (c) eine Einrichtung zum Empfangen eines reflektierten Signals, wie z. B. eines von optischen, elektromagnetischen oder Schallwellensignalen;
- (d) eine Einrichtung zum Abtasten der empfangenen Signale zu vorgegebenen Intervallen;
- (e) eine Einrichtung zum Akkumulieren von Daten gemäß den In halten eines ersten abgetasteten Signals, welches von der Ab tasteinrichtung abgetastet wird, während die Sendeeinrichtung aktiv ist, und den Inhalten eines zweiten abgetasteten Signals, welches von der Abtasteinrichtung abgetastet wird, während die Sendeein richtung nicht aktiv ist;
- (f) eine erste Speichereinrichtung zum Speichern der akkumulierten Daten auf der Grundlage des ersten abgetasteten Signals;
- (g) eine zweite Speichereinrichtung zum Speichern der akkumulierten Daten auf der Grundlage eines zweiten abgetasteten Signals;
- (h) eine Einrichtung zum Steuern der Abtasteinrichtung und der ersten und zweiten Speichereinrichtung;
- (i) eine Einrichtung zum Erfassen aller Pegel der akkumulierten Daten, die in der zweiten Speichereinrichtung gespeichert sind und Verwenden der Pegel als Schwellwerte zum Bestimmen, ob die in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten akkumulierten Daten ein von einem externen Ziel reflektiertes Signal enthalten; und
- (j) eine Einrichtung zum Auslesen der akkumulierten Daten aus der ersten und zweiten Speichereinrichtung und Bestimmen, ob die akkumulierten Daten einen von einem Ziel reflektierten Impuls gemäß der Schwellwerte enthalten.
16. Radargerät nach Anspruch 15, weiterhin umfassend ein exter
nes Steuergerät zum Steuern der Steuer- und Treibereinrichtung
nach Maßgabe von externen Steuersignalen.
17. Radargerät nach Anspruch 16, worin das externe Steuergerät
wenigstens eine Einrichtung zum Messen der Beleuchtung in der
Nähe der Empfangseinrichtung, eine Einrichtung zum Messen der
Umgebungstemperatur in der Nähe der Empfangseinrichtung und die
Temperatur der Empfangseinrichtung, eine Einrichtung zum Erken
nen des Betriebs eines Scheibenwischers eines Fahrzeugs, auf dem
das Radargerät montiert ist, eine Einrichtung zum Erkennen des
Wetterzustands, eine Einrichtung zum Messen einer vorgegebenen
verstrichenen Zeitdauer, eine Einrichtung zum Erkennen der Be
triebsbedingungen eines Fahrzeugs und einen manuellen Schalter
aufweist.
18. Radargerät nach einem der Ansprüche 15, 16 oder 17, worin
die Beleuchtungseinrichtung mit einer Blende versehen ist, wie
z. B. eine Flüssigkeitskristallblende oder eine mechanische
Blende, die nach Maßgabe von Steuersignalen geöffnet und
geschlossen wird.
19. Radargerät umfassend:
- (a) eine Vielzahl von Einrichtungen zum Aussenden eines Aus gangssignals und z. B. eines von optischen, elektromagnetischen oder Schallwellensignalen;
- (b) eine Einrichtung zum individuellen Aktivieren der Sendeeinrichtung zu vorgegebenen Intervallen;
- (c) eine Einrichtung zum Empfangen eines reflektierten Sig nals, wie z. B. eines von optischen, elektromagnetischen oder Schallwellensignalen;
- (d) eine Einrichtung zum Abtasten der empfangenen Signale zu vorgegebenen Intervallen;
- (e) eine Einrichtung zum Akkumulieren von Daten gemäß den Inhalten des abgetasteten Signals;
- (f) eine Einrichtung zum Speichern der akkumulierten Daten; und
- (g) eine Einrichtung zum Auslesen der akkumulierten Daten aus der Speichereinrichtung und Entscheiden, ob die Daten einen von einem externen Ziel reflektierten Impuls enthalten.
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