DE69310004T2

DE69310004T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung des Erreichens eines vorausbestimmten Abstandes eines Punktreflektors mittels der Laufzeit einer kontinuierlichen Welle

Info

Publication number: DE69310004T2
Application number: DE69310004T
Authority: DE
Inventors: Yves Canal
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1992-03-20
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2013-03-17
Also published as: FR2688900A1; EP0561690B1; US5349358A; FR2688900B1; DE69310004D1; EP0561690A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Durchgangs eines Reflexionspunkts durch eine vorgewählte Distanz mit Hilfe einer indirekten Messung der Ausbreitungszeit einer kontinuierlichen, nach Phase und/oder Frequenz modulierten Welle, die von diesem Punkt reflektiert wurde.
In manchen Anwendungsgebieten erfolgen genaue Messun gen der Distanz eines anvisierten Punkts durch Messung der Laufzeit einer Welle, insbesondere einer elektromagnetischen Welle, die am anvisierten Punkt reflektiert wird und dann zum Sender zurückläuft. Um die Verwendung von Sendern großer Augenblicksleistung zu vermeiden, wurden Systeme mit Dauerstrich-Aussendung entwickelt, so daß ein ausreichender Energiepegel zum Anpeilen des anvisierten Punkts erhalten bleibt. Der Empfang erfolgt daher gleichzeitig mit der Aussendung. Um die Laufzeit der Welle auf dem Hin- und Rückweg zu ermitteln, kodiert man die ausgesendete Welle nach Phase und/oder Frequenz und bestimmt die Verzögerung zwischen dem ausgesendeten und dem empfangenen Kode. Solche Systeme werden beispielsweise auf dem Gebiet der Funkhöhenmessung, der Auslöser von Höhenmessern, der Antikollisionssysteme für Fahrzeuge usw. eingesetzt.
Für diese Systeme wurden verschiedene Kodes entwikkelt, die alle auf einer Modulation der Phase und/oder der Frequenz der ausgesendeten Welle beruhen. Einer der am häufigsten verwendeten Kodes ist die lineare Frequenzmodulation. In diesem Fall ergibt sich die Distanz durch Multiplizieren des empfangenen Signals mit dem ausgesendeten Signal und durch Messung der erhaltenen Überlagerungsfrequenz Da aber nicht direkt eine Zeit, sondern eine Frequenz gemessen wird, kann leider im anvisierten Punkt eine Empfangseinrichtung für die Welle vorgesehen werden, die eine Welle mit einer Frequenzverschiebung wieder aussendet, welche die Messung verfälscht. Dadurch kann das System gestört werden. Selbstverständlich ergeben sich die gleichen Nachteile für andere Arten von bekannten Kodierungen.
Außerdem sind Dauerstrichradargeräte mit Frequenzmodulation bekannt, in denen das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert wird, indem den ausgesendeten Signalen eine charakteristische Hilfsmodulation aufgeprägt wird, die sich als eine periodische Übermodulation darstellt.
Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in dem französischen Patent FR-A-1 227 158 beschrieben. Diese Druckschrift erwähnt die Verwendung einer sinusförmigen Hilfsmodulation einer bestimmten, von der Distanz unabhängigen Frequenz in einem Dauerstrichradar mit linearer Frequenzmodulation. Diese Hilfsmodulation ermöglicht den Empfang der Echosignale durch ein sehr schmalbandiges Filter, wodurch die Möglichkeiten der Erfassung eines Echos in verrauschtem Milieu verbessert werden.
Eine ander derartige Vorrichtung ist in dem britischen Patent GB-A-946 869 beschrieben. Sie betrifft einen Dauerstrichradar mit Frequenzmodulation, wobei zusätzlich zur sinusförmigen Frequenzmodulation das Sendesignal mit einem zweiten sinusförmigen periodischen Modulation ausgesendet wird. Dies erlaubt die Unterdrückung von Sekundärspitzen im Empfangssignal.
Die bekannten Vorrichtungen sind nicht gegen eine gezielte Störung geschützt.
Ein Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben und eine gezielte Störung sehr zu erschweren oder gar unwirksam zu machen.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, das eine periodische Übermodulation verwendet, die der normalen Kodierung überlagert ist, um das Überlagerungs-Nutzsignal außerhalb einer vorgewählte, erwarteten Distanz und ggf. bestimmter harmonischer Distanzen verschwinden zu lassen.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur Bestimmung
des Durchgangs eines Reflexionspunkts durch eine vorgewählten Distanz vorgesehen, wie es in den Ansprüchen 1 bis 3 definiert ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, wie sie in den Ansprüchen 4 bis 8 definiert ist. Durch die Verwendung von Übermodulationen wird ein Phasenrauschen erzeugt, das das Nutzsignal außerhalb der erwarteten Distanz verschwinden läßt, so daß die Erkennung des ursprünglich vorgesehenen Kodes nur bei dieser einzigen Distanz und einigen harmonischen Distanzwerten möglich ist.
Die Erfindung, weitere Merkmale und Vorzüge werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch das Prinzip eines bekannten Funkhöhenmessers.
Figur 2 erläutert die Verwendung einer linearen Frequenzmodulation
Figur 3 zeigt das nach einer angepaßten Filterung erhaltene Überlagerungssignal
Figur 4 zeigt das Prinzip einer erfindungsgemäßen Übermodulation.
Figur 5 zeigt das Überlagerungssignal, das für eine nicht erwartete Distanz erhalten wird.
Figur 6 zeigt den allgemeinen Fall der Verwendung mehrerer Übermodulationen gemäß der Erfindung.
Figur 7 zeigt die Veränderungen der Amplitude des gefilterten Signals für zwei unterschiedliche Übermodulationen.
Die Figuren 8A bis 8E zeigen die Signale, die für verschiedene Distanzen mit zwei Übermodulationen erhalten werden.
Figur 9 zeigt das Blockschaltbild einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Figuren 10A und 10B zeigen die in zwei Ausführungsformen einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgesendeten Signale.
Figur 11 zeigt das Blockschaltbild der ersten Ausführungsform dieser zweiten Variante.
Figur 12 zeigt das Blockschaltbild der zweiten Ausführungsform dieser zweiten Variante.
Wie bereits gesagt, ist die Erfindung auf jedes System anwendbar, das eine Distanzmessung eines anvisierten Punkts durch eine indirekte Analyse der Laufzeit einer Welle für Hin- und Rückweg durchführt.
Verwendet man eine elektromagnetische Welle für diese Distanzmessung, dann betrifft die Erfindung insbesondere jedes System der Funkhöhenmessung, der Auslösung eines Höhenmessers, der Kollisionsverhinderung von Fahrzeugen sowie Systeme, die eine Distanz-Vorfilterung vor der Auswertung des Signals durchführen.
Beispielsweise wird für die Erläuterung der Erfindung der Fall eines Funkhöhenmessers mit linearer Frequenzmodulation einer elektromagnetischen Dauerstrichwelle gewählt, ohne daß dies die Erfindung einschränkt.
Figur 1 zeigt schematisch ein solches bekanntes Funkhöhenmeßsystem. Es enthält einen Sendeteil mit einer Antenne 1, einem Sender 4, zu dem wie üblich ein spannungsgesteuerter Oszillator gehört, und mit einem Sägezahngenerator 3, der eine Sägezahnspannung zur Steuerung der Frequenz des Senders liefert. Der Empfangsteil enthält eine Antenne 2, gefolgt von einem Empfänger 5 und einer Mischstufe 6, die das empfangene Signal mit dem Sendesignal multipliziert. Das erhaltene Überlagerungssignal gelangt an ein Filter 7. Das gefilterte Signal Sb wird einem Extraktor 8 zugeführt, der an seinem Ausgang die Information über den Durchgang des anvisierten Punkts durch die erwartete Distanz liefert, die durch die zentrale Frequenz des Bandpaßfilters 7 bestimmt wird.
Der Betrieb dieser Vorrichtung wird nun anhand von Figur 2 erläutert.
Der Sender 4 sendet unter Steuerung durch den Generator 3 eine Welle einer linear von der Zeit abhängigen Frequenz zwischen einem Wert F im Zeitpunkt 0 und einem Wert F+dF nach einer Zeitdauer T (Figur 2) aus, wobei die Zeitdauer T die Periode des Sägezahnsignals ist. Die ausgesendete Frequenz Fe läßt sich somit folgendermaßen beschreiben:
Fe = F + (dF/T)t (1)
Die Verzögerung beim Empfang der Welle nach Reflexion am anvisierten Reflexionspunkt, der vom Sender und Empfänger eine Distanz D besitzt, ist gleich 2dD/c, wobei c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle im freien Raum ist, d.h. die Lichtgeschwindigkeit.
Die Frequenz Fr der vom Empfänger empfangenen Welle ist ohne Berücksichtigung der Dopplerverschiebung folgendermaßen definiert:
Fr = F + (dF/T) (t - 2D/c)
Die Mischstufe 6 liefert ein Überlagerungssignal mit der Frequenz Fb (nur die Differenzfrequenz wird durch Tiefpaßfilterung beibehalten):
Fb = (dF/T) (2D/c) (2)
Das Überlagerungssignal Sb ist nach einer Filterung um eine zentrale Frequenz entsprechend der Distanz D in Figur 3 dargestellt.
So kann man die Distanz durch Messung der Überlagerungsfrequenz bestimmen, da die Steigung dF/T und die Lichtgeschwindigkeit c bekannt sind.
Eine oft verwendete Möglichkeit besteht darin, für das Bandpaßfilter eine feste zentrale Frequenz zu wählen, d.h. daß für gegebene Parameter dF und T das Filter an eine vorgewählte Distanz angepaßt ist und ein Nutzsignal Sb nur für diese Distanz liefert. Man kann dann die vorgewählte erwartete Distanz durch Veränderung der Modulationsparameter dF und T ändern, ohne das Filter 7 ändern zu müssen.
Da jedoch nicht unmittelbar eine Laufzeit, sondern eine Frequenz gemessen wird, ist es klar, daß ein solches System zwei unterschiedliche Informationen, nämlich die Zeit und die Frequenz, vermischt und damit eine recht einfache Möglichkeit für die gezielte Störung eröffnet. Wenn man nämlich am Boden eine Einrichtung zum Empfang und dann zum Wiederaussenden der vom Sender ausgesendeten Welle nach einer Frequenzverschiebung Fd zur Verfügung hat, dann nimmt die Überlagerungsfrequenz folgenden Wert an:
F'b = (dF/T)(2D/c) + Fd Die ermittelte Distanz D' lautet also fälschlicherweise:
D'- D = (T/dF)(c/2)Fd
Die Erfindung schlägt vor, diese Mischung aus Zeit und Frequenz durch Verwendung einer periodischen Übermodulation auszuschalten, die einer linearen Modulation überlagert wird, um die Umwandlung der Verzögerung in eine Frequenz außerhalb der erwarteten Laufzeit(en) zu verhindern.
Als erstes Beispiel wird der einfache Fall der Verwendung nur einer sinusförmigen Übermodulation behandelt.
Der Sender möge eine Welle aussenden, deren Frequenz nach folgendem Gesetz variiert:
wobei D&sub0; die erwartete Distanz ist.
Dies entspricht dem Fall, daß einer linearen Frequenzmodulation der obigen Art eine sinusförmige Frequenz- Übermodulation einer Periode 2D&sub0;/c mit einem Übermodulationshub ΔF&sub0; πc/(2 2 D&sub0; überlagert wird, wie dies in Figur 4 gezeigt ist.
Die ausgesendete Phase ist das Integral dieser Frequenz gemäß der Gleichung (3) über der Zeit, und die empfangene Phase ist gleich der gesendeten Phase, verzögert um die Laufzeit. Die Phase φb des Überlagerungssignals ist die Differenz zwischen der ausgesendeten Phase und der empfangenen Phase, und eine Berechnung zeigt leicht, daß gilt:
Der erste Term dieser Gleichung ergibt wieder die Überlagerungsfrequenz der klassischen linearen Modulation aus Gleichung (2). Der letzte Term dagegen ist das Produkt einer Amplitude, die von der tatsächlichen Distanz D abhängt, mit einer sinusförmigen Funktion, die von der Zeit abhängt. Aus dem zeitabhängigen Term geht hervor, daß die Phase des Überlagerungssignals eine Modulation zwischen ±(2π/ 2) sin (πD/D&sub0;) erfährt. Wenn die tatsächliche Distanz D nicht ein Vielfaches der erwarteten vorausgewählten Distanz D&sub0; ist, wird die Amplitude dieses Phasenrauschens nicht Null und das Spektrum des Überlagerungssignals weitet sich deutlich aus und nähert sich der erwarteten Überlagerungsfrequenz an.
Wenn dagegen die Distanz D ein Vielfaches der erwarteten Distanz D&sub0; ist, wird die Amplitude des Phasenrauschens Null und es ergibt sich genau der Betrieb wie bei der oben untersuchten linearen Frequenzmodulation. Im ungünstigsten Fall, in dem die tatsächliche Distanz D den Wert [(2n+1)/2]D&sub0; annimmt, wobei der Effektivwert der zeitlichen Sinusfunktion den Wert 1/ 2 hat, wird der Effektivwert des Phasenrauschens zu π, so daß der Nutzterm (dF/T) (2D/c) ganz verschwindet, der die Distanzmessung erlauben würde.
Figur 5 zeigt das für eine tatsächliche Distanz von 1,5 D&sub0; erhaltene Signal. Dieses Signal Sb ist praktisch Null.
Man erkennt also, daß es nicht mehr möglich ist, das System einfach dadurch gezielt zu stören, daß eine Frequenzverschiebung der reflektierten Welle hinzugefügt wird, da diese Frequenzverschiebung auf den Effektivwert des Phasenrauschens, der nur von der tatsächlichen Distanz abhängt, keine Wirkung hat.
Man kann das so erläuterte Verfahren unter Bezug auf die Fourier-Theorien auf die Verwendung jeder beliebigen periodischen Übermodulation mit einer Periode gleich der erwarteten Laufzeit 2D&sub0;/c verallgemeinern. Insbesondere kann die Verwendung einer Übermodulation mit Rechteckimpulsen (Ergebnis einer unendlichen Überlagerung von harmonischen sinusförmigen Funktionen) in Betracht gezogen werden.
Figur 6 zeigt die Frequenzmodulation, die durch die Summe von drei sinusförmigen Übermodulationen erhalten wurde (vergrößerter Zeitmaßstab).
Wie erwähnt, öffnet die Verwendung einer periodischen Übermodulation unabhängig von der Form der Welle Distanzfenster, die periodisch einen normalen Betrieb der linearen Frequenzmodulation zulassen. Diese Periodizität ist gleich der erwarteten Distanz D&sub0;, d.h. daß die Mischung aus Zeit und Frequenz, wie sie für die lineare Frequenzmodulation eigentümlich ist, wieder für alle vielfachen Distanzen der erwarteten Distanz möglich wird.
Um diesen Nachteil zu verringern oder gar zu vermeiden, kann man mehrere Übermodulationen verwenden, die unterschiedlichen erwarteten Distanzen zugeordnet sind, indem man die Tatsache ausnützt, daß eine beliebige Übermodulation stets einen Normalbetrieb der linearen Frequenzmodulation mit der Distanz Null oder in deren Nähe zuläßt.
Figur 7 zeigt die Amplitudenveränderungen des Nutzsignals Sb für eine gegebene Übermodulation abhängig von der tatsächlichen Distanz D. Die Kurve A entspricht einer Übermodulation, die einer vorgewählten erwarteten Distanz D&sub0; zugeordnet ist, während die Kurve B einer zweiten Übermodulation entspricht, die einer erwarteten Distanz von beispielsweise 5,5 D&sub0; zugeordnet ist.
Aus Figur 7 geht klar hervor, daß sich ein normaler Betrieb der linearen Frequenzmodulation nur bei den Distanzen D&sub0;, 5D&sub0;, 6D&sub0;, 11D&sub0;, 12D&sub0;, 16D&sub0;, 17D&sub0; usw. ergeben wird.
Dies gilt einerseits abgesehen von einer gewissen Dämpfung, die für die verschiedenen Fenster unterschiedlich ist, und abhängig von der Koinzidenz der Maxima der Kurven A und B. Andererseits sei bemerkt, daß eine Dämpfung des Nutzsignals aufgrund der durchlaufenen Strecke proportional zu D² von einem Fenster zum nächsten existiert.
Wenn in obigem Beispiel die Dämpfung nicht für die erwartete erste harmonische Distanz 5D&sub0; ausreicht, kann man eine dritte Übermodulation, beispielsweise mit einer erwar teten Distanz von 30D&sub0; verwenden, so daß sich eine Vergrößerung der Dämpfung in der Größenordnung von 30² ergibt. Dieser Unterschied ergibt ein vernachlässigbares Nutzsignal nach dem ersten Distanzfenster bei D&sub0;.
Als Zahlenbeispiel wird in den Figuren 8A bis 8E der Fall von zwei Übermodulationen behandelt, die auf D&sub0; = 150 Meter und auf 5, 5D&sub0; eingeregelt sind.
Figur 8A zeigt das gefilterte Signal Sb für eine tatsächliche Distanz D = D&sub0; = 150 Meter. Das Nutzsignal liegt vor und ist ohne weiteres bei der Frequenz des angepaßten Filters erfaßbar.
Die Figuren 8B und 8C zeigen das gefilterte Signal für tatsächliche Distanzen von 2D&sub0; und 3D&sub0;. Das Nutzsignal ist nahezu oder ganz verschwunden.
Figur 8D zeigt das gefilterte Signal für eine tatsächliche Distanz von 4D&sub0;, Man erkennt, daß das Signal wieder auftritt, aber in stark abgeschwächter Form. Schließlich zeigt Figur 8E den Fall von D = 6D&sub0;, d.h., daß man sich in einem zugelassenen Fenster befindet. Das gefilterte Signal ist deutlich vorhanden, und seine Amplitude ist sogar leicht größer als die des Signals in Figur 8A, wobei natürlich die distanzabhängige Dämpfung unberücksichtigt blieb.
Nachdem das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wurde, zeigt Figur 9 das Blockschaltbild einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Wie erwähnt, betreffen die einzigen Veränderungen bezüglich des bekannten Systems die Aussendung und insbesondere die Ausbildung der Steuerspannung für den Sender, die die auf die ausgesendete Welle angewendete Modulation und die Übermodulation festlegt.
Ein Distanzwähler 30 ermöglicht die Vorauswahl einer erwarteten Distanz D&sub0;.
Diese erwartete Distanz wird einerseits an einen Sägezahngenerator 31 übertragen, der den Sägezahn mit der gewünschten Steigung und der gewünschten Periode für die der Distanz D&sub0; zugeordnete lineare Frequenzmodulation liefert. Andererseits gelangt die erwartete Distanz an einen Übermodulationsgenerator 32, der das Signal entsprechend den der Distanz D&sub0; zugeordneten Übermodulationen mit der geeigneten Periode liefert. Eine Summierschaltung 33 summiert die von den Generatoren 31 und 32 gelieferten Signale und liefert das Steuersignal für den Sender. So ersetzt die Schaltung aus Figur 9 einfach den Generator 3 aus Figur 1.
Nun kann man sich andere Ausführungsvarianten vorstellen, insbesondere solche digitaler Art.
Figur 10A zeigt eine Kurve, die den Fall einer sinusförmigen Übermodulation in Überlagerung zu einer linearen Frequenzmodulation darstellt. Die Periode der Übermodulation ist 2tΔFi, die einer erwarteten Distanz D0i zugeordnet ist. Diese Kurve wird mit Hilfe von aufeinanderfolgenden Quantifizierungspegeln digitalisiert, die in durchgezogenen Linien f1, f2, f3, f4 ... angedeutet sind.
Wenn man in diesem Fall die erwartete Distanz ändert, dann variiert natürlich auch die zugeordnete Übermodulationsperiode und damit die Dauer tΔFi, was die Verwendung eines variablen Taktgebers erfordert.
Im Gegensatz dazu ist in Figur 10B der Fall betrachtet, daß das Modulationssignal mit einer hohen und bezüglich der Übermodulationsperioden festen Frequenz getastet wird.
Die Tastperiode ist tH. Man könnte unmittelbar die tatsächliche Übermodulation tasten, jedoch nimmt man vorzugsweise Tastproben P auf verschiedenen Pegeln wie in Figur 10A, wodurch die Anzahl unterschiedlicher zu erhaltender Pegel abnimmt. Außerdem stellt der Fehler, der bei der Darstellung der Modulation begangen wird, keinen Nachteil, sondern in Wirklichkeit einen Vorteil dar, da dies der Verwendung einer großen Anzahl sinusförmiger Übermodulationen gleichkommt, so daß die Anzahl von Fenstern verringert und die Fenster im Normalbetrieb erheblich entfernt werden.
Die Figuren 11 und 12 zeigen Blockschaltbilder von digitalen Ausführungsformen der Vorrichtung entsprechend dem Fall der Figuren 10A bzw. 10B.
In Figur 11 enthält die Vorrichtung zur Erzeugung des Modulationssignals für den Sender einen Festwertspeicher 41, in dem die verschiedenen aufeinanderfolgenden Pegelwerte der Übermodulation für die Überlagerung der linearen Modulation für jede erwartete Distanz gespeichert sind. Dieser Speicher wird einerseits durch die von einem digitalen Distanzwähler vorausgewählte erwartete Distanz und andererseits von den von einem programmierbaren zyklischen Zähler 43 zyklisch gelieferten Kodes adressiert. Der Zähler liefert die aufeinanderfolgenden Kodes, mit denen dann alle Pegel entsprechend einer linearen Frequenzmodulationsperiode ausgewählt werden können. Die Anzahl von zu liefernden Kodes hängt von der vorgewählten Distanz ab, und der Zähler wird dann durch den Wert programmiert, der vom Distanzwähler 40 geliefert wird. Die Frequenz, mit der die Pegel der Kurve aus Figur 10A gewechselt werden, hängt auch von der erwarteten Distanz ab. Der Zähler 43 empfängt die Taktsignale von einem Taktgeber 42 mit variabler Frequenz, die von dem Wert aus dem Distanzwähler gesteuert wird.
Schließlich wandelt ein Digital-Analog-Wandler 44 die vom Speicher 41 gelieferten digitalen Werte in ein analoges Steuersignal für den Sender 4 (Figur 1) um.
Der Vorteil einer solchen Ausführungsform liegt in der einfachen Realisierung in integrierter Form, wobei die Kapazität des Speichers 41 in für die Integration akzeptablen Grenzen bleibt.
Figur 12 zeigt eine zweite Ausführungsform entsprechend der Verwendung eines Taktgebers mit hoher und konstanter Frequenz (Fall der Figur 10B). Es ist wieder ein Festwertspeicher 52 vorgesehen, der alle Werte von Tastproben für jeden erwarteten Entfernungswert enthält, wobei der Distanzwähler 40 diesen Speicher adressiert. Ein zyklischer Zähler 51 liefert nacheinander alle Adressenkodes entsprechend den aufeinanderfolgenden Tastproben einer Periode der linearen Frequenzmodulation. Dieser Zähler empfängt die Taktsignale von einem Taktgeber 50 mit hoher Frequenz, d.h. einer Tastperiode tH. Genauso wie in der Ausführungsform gemäß Figur 11 liefert der Wandler 44 das Modulationssignal für den Sender.
Aufgrund der wesentlich größeren Zahl von zu speichernden Tastproben kann der Speicher 52 hier nicht zusammen mit den anderen Elementen integriert werden. Dagegen ist die gesamte Ausführung einfacher.
In obiger Beschreibung ist auf den Fall einer linearen Frequenzmodulation als Kodierung der ausgesendeten Welle Bezug genommen. Die ganze Beschreibung ist aber unmittelbar auf jede andere Frequenzkodierungsart und über eine auf die Übermodulationen angewendete Integralberechnung auch auf jede Art von Phasenkodierung anwendbar. Andererseits hat die Wellenform der verwendeten Übermodulationen keine Bedeutung. Wichtig ist nur ihre Periodizität.
Natürlich beschränken die beschriebenen Ausführungsbeispiele die Erfindung keineswegs.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des Durchgangs eines Reflexionspunkts durch eine vorgewählte Distanz aufgrund der indirekten Messung der Laufzeit einer Dauerstrichwelle, die nach Phase und/oder Frequenz moduliert ist und an dem Punkt reflektiert wird, wobei die Welle in Richtung zu dem Punkt mit einer charakteristischen Phasen- und/oder Frequenzkodierung ausgesendet wird, die von dem Punkt reflektierte Welle empfangen wird und eine zeitliche Analyse der Verzögerung zwischen dem ausgesendeten und dem empfangenen Kode durch eine an die vorgewählte Distanz angepaßte Filterung erfolgt, und wobei das Verfahren außerdem einen Schritt enthält, demgemäß beim Aussenden der Welle der charakteristischen Kodierung eine periodische Übermodulation überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine der charakteristischen Kodierung überlagerte periodische Übermodulation eine Periode besitzt, die N mal der Laufzeit der empfangenen Welle für die vorbestimmte Distanz entspricht, wobei N eine Zahl ≥ 1 ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die sendeseitige Kodierung in einer linearen Frequenzmodulation und die zeitliche Analyse darin besteht, ein Überlagerungssignal zwischen der empfangenen und der ausgesendeten Welle zu erhalten und dieses Überlagerungssignal einem Bandpaßfilter zuzuführen, das auf die Überlagerungsfrequenz entsprechend der vorgewählten Distanz zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Schritt darin besteht, der linearen Frequenzmodulation eine sinusförmige Übermodulation einer Periode 2D&sub0;/c zu überlagern, wobei D&sub0; die vorgewählte Distanz und c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle ist, so daß am Ausgang des Filters ein Nutzsignal nur für die Distanz D&sub0; und deren Vielfache erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die sendeseitige Kodierung in einer linearen Frequenzmodulation und die zeitliche Analyse darin besteht, ein Überlagerungssignal zwischen der empfangenen und der ausgesendeten Welle zu erhalten und dieses Überlagerungssignal einem Bandpaßfilter zuzuführen, das auf die Überlagerungsfrequenz entsprechend der vorgewählten Distanz zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Schritt darin besteht, der linearen Frequenzmodulation mehrere sinusförmige Übermodulationen mit den Perioden 2niD&sub0;/c zu überlagern, wobei D&sub0; die vorgewählte Distanz, c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle und ni eine positive reelle Zahl ≥ 1 ist und für jeden Rang i einen anderen Wert annimmt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und zur Bestimmung des Durchgangs eines Reflexionspunkts durch eine vorgewählte Distanz aufgrund der indirekten Messung der Laufzeit einer Dauerstrichwelle, die nach Phase und/oder Frequenz moduliert ist und von dem Punkt reflektiert wird, wobei die Vorrichtung einen Sender (1, 4 in Verbindung mit Mitteln (3) zur Modulation des Senders enthält, damit die modulierte Welle mit einer charakteristischen Phasen- und/oder Frequenzkodierung ausgesendet wird, und Empfangsmittel (6, 7, 8) zum Empfang der von dem Punkt reflektierten Welle und zur zeitlichen Analyse der Verzögerung zwischen dem ausgesendeten und dem empfangenen Kode durch eine an die vorgewählte Distanz angepaßte Filterung (7) enthält, wobei die Modulationsmittel weiter Übermodulationsmittel aufweisen, um beim Aussenden der Welle der charakteristischen Kodierung eine periodische Übermodulation zu überlagern, dadurch gekennzeichnet, daß die Übermodulationsmittel (32, 33; 40 bis 44; 40, 44, 50 bis 52) dazu bestimmt sind, der charakteristischen Kodierung mindestens eine periodische Übermodulation einer Periode zu überlagern, die N mal der Laufzeit der empfangenen Welle für die vorbestimmte Distanz gleicht, wobei N eine ganze Zahl ≥ 1 ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, in der die Modulationsmittel für den Sender einen Sägezahngenerator (31) und einen Distanzwähler (30) enthalten, wobei letzterer den Wert der vorgewählten Distanz an den Sägezahngenerator liefert, so daß dieser dem Sender (4) ein lineares Frequenzmodulationssignal in Anpassung an die vorgewählte Distanz liefert, und wobei die Empfangsmittel Überlagerungsmittel (6), die ein Überlagerungssignal zwischen der empfangenen und der vom Sender (4) ausgesendeten Welle erzeugen, sowie ein Bandpaßfilter (7) enthalten, das auf eine vorbestimmte Frequenz entsprechend der vorgewählten Distanz zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Übermodulationsmittel aufweisen:

- einen Übermodulationsgenerator (32), der von dem vom Distanzwähler (30) gelieferten vorgewählten Distanzwert gesteuert wird und ein Frequenzübermodulationssignal entsprechend der Verwendung von P sinusförmigen Übermodulationen mit den Perioden 2niD&sub0;/c liefert, wobei D&sub0; die vorgewählte Distanz, c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle und ni eine reelle positive Zahl ist, die für eine der Übermodulationen den Wert 1 und für die anderen einen Wert größer als 1 hat, wobei i der Übermodulationsrang ist und die Werte ni sich für jede der Übermodulationen voneinander unterscheiden,

- und Summiermittel (33), die das lineare Modulationssignal vom Sägezahngenerator (31) und das Frequenzübermodulationssignal vom Übermodulationsgenerator (32) empfangen und das Modulationssignal zur Steuerung des Senders (4) liefern.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsmittel aufweisen:

- einen Festwertspeicher (41; 52), der in digitaler Form die Werte der Modulationssignal-Tastproben zur Steuerung des Senders (4) für jede charakteristische Kodierung sowie die zugeordneten Übermodulationen für jeden vorwählbaren Distanzwert enthält,

- einen Distanzwähler (40), der ein digitales Signal liefert, das für die vorgewählte Distanz repräsentativ ist,

- Adressiermittel (42, 43; 50, 51) für die Adressierung des Speichers ausgehend von dem vom Distanzwähler (40) gelieferten digitalen Signal,

- einen Digital-Analog-Wandler (44), um die nacheinander von dem Speicher gelieferten Tastprobenwerte in ein Modulationssignal zur Steuerung des Senders umzuwandeln.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressiermittel enthalten:

- einen Taktgeber (50) mit einer festen Frequenz, die deutlich über der aller verwendeten Übermodulationen liegt,

- und einen zyklischen Zähler (51), der die Signale des Taktgebers empfängt und digitale Signale liefert, die mit dem vom Distanzwähler (40) gelieferten Signal die Adressiersignale für den Speicher (54) bilden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressiermittel enthalten:

- einen Taktgeber (42) mit variabler Frequenz, die vom durch den Distanzwähler (40) lieferten Signal gesteuert wird,

- und einen programmierbaren zyklischen Zähler (43), der mit Hilfe des vom Distanzwähler (40) gelieferten Signals programmiert ist und die Signale des Taktgebers empfängt sowie digitale Signale liefert, die zusammen mit dem vom Distanzwähler (40) gelieferten Signal die Adressiersignale für den Speicher (41) bilden.