KR20070086533A

KR20070086533A - 상이한 거리 범위에 있는 목표물들을 모니터링하기 위한레이더 시스템

Info

Publication number: KR20070086533A
Application number: KR1020077014168A
Authority: KR
Inventors: 토마스 브로쉐; 스벤 차르넥키
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2007-08-27
Also published as: EP1831720A1; DE102004062023A1; FR2880133A1; BRPI0507128A; US20080303709A1; GB2421650A; JP2008525774A; CN101111780A; AU2005321332A1; DE102004062023B4; FR2880133B1; GB0525721D0; ITMI20052402A1; GB2421650B; WO2006069924A1

Abstract

상이한 거리 범위에 있는 목표물들을 모니터링하기 위한 레이더 시스템에서 레이더 펄스가 송신되고, 그의 길이가 상이한 거리에 있는 2개의 서로 분리될 물 체 사이의 실행 시간에 상응하는 것보다 길다. 수신측에서 레이더 송신 펄스 발생기(3)에 공급된 고주파 신호 및 레이더 수신 신호가 믹서(6)에 공급된다. 상기 믹서(6)의 출력 신호가 적어도 하나의 스캐너(7, 8)를 통해 신호 평가(9)에 공급되며, 레이더 송신 펄스의 상승 에지에 대한 스캐너의 지연 조정은 모니터링될 거리 범위의 도달 거리 한계를 나타낸다.

레이더 시스템, 신호 평가, 레이더 송신 펄스 발생기, 스캐너

Description

상이한 거리 범위에 있는 목표물들을 모니터링하기 위한 레이더 시스템{radar system for monitoring targets in different distance ranges}

본 발명은 상이한 거리 범위에 있는 목표물들을 모니터링하기 위한 레이더 시스템에 관한 것이다.

대부분 오늘날 레이더를 기초로 하는 도난 경보기는 실질적으로 간단한 연속파(continous wave) 레이더로 이루어진다. 상기 레이더 원리에서는 이동된 물체에 의해 발생하는 도플러 신호(doppler signal)가 평가되어 경보용 기준으로서 사용된다. 모니터링될 거리 범위는 연속파-레이더의 도달 거리에 의해 결정되지만, 정확하게 조정될 수 없거나 또는 조절될 수 없는데, 그 이유는 시스템의 도달 거리가 실질적으로 송신 출력에 의해 제한되므로 이것이 충분히 정확하게 결정될 수 없기 때문이다. 특히 상이한 레이더-후방 산란 횡단면을 포함하는 목표물은 상이한 도달 거리도 가진다. 거리를 조정하거나 그리고/또는 측정할 수 있기 위해, 다른 레이더 변조 방법이 사용되어야만 한다. 일반적으로 거리 측정은 펄스 레이더에 의해 실행될 수 있다는 것이 알려져 있다. 이 경우 연속-반송파 신호가 펄스형으로 진폭 변조되고, 안테나를 통해 송신된다. 반송파 펄스는 목표물에서 반사되고, 펄스의 송신과 반사된 빔의 도달 사이의 시간으로부터 목표물 거리 및 -도플러 효과 를 사용하는 경우- 목표물의 상대 속도가 결정될 수 있다.

이러한 원리를 기초로 하는 시스템은 변형된 형태로 US 6 239 736 B1호에 기술되어 있다. 이 경우 버스트 발진기(burst oscillator)가 사용되며, 상기 버스트 발진기는 짧은 순서로 펄스를 송신하며, 상기 펄스는 거리 범위에 대한 목표물 정보를 얻기 위해, 자신 또는 이어서 발생된 펄스와 혼합된다. DE 199 63 006 A1호에 따른 이러한 원리를 기초로 하는 추가 방법은, 센서에 대해 일정하게 거리를 두고 또는 거리 및 속도 측정이 동시에 이루어지는 경우 특정 길이를 가지는 변화하는 가상 장벽의 발생을 나타낸다. DE 199 63 006 A1호에서도 마찬가지로, 수신된 펄스를 기준 펄스와 혼합하는 것이 제안되고, 상기 기준 펄스는 수신 펄스에 대해 다르게 조절될 수 있는 펄스 지속 시간을 가진다.

청구항 제1항의 조치에 의해, 즉,

- 레이더 펄스가 송신되고, 그 길이는 상이한 거리에 있거나 또는 거리 범위에 있는 2개의 서로 분리될 물체 사이의 실행 시간에 상응하는 것보다 더 길며,

- 수신측에서 레이더 송신 펄스 발생기에 공급된 고주파 신호 및 레이더 수신 신호가 믹서(mixer)에 공급되고,

- 상기 믹서의 출력 신호가 적어도 하나의 스캐너를 통해 신호 평가에 공급되고, 레이더 송신 펄스의 상승 에지에 대한 상기 스캐너의 지연 조정은 모니터링될 거리 범위의 도달 거리 한계를 나타냄으로써,

관찰된 대역폭에서 주파수 스펙트럼의 사이드 로브(side lobe)/사이드 밴드(side band)가 더 심하게 또는 더 신속하게 하강한다. 이것은 종래 기술과는 다르게 상대적으로 긴 레이더 펄스 때문이다. 하드웨어 비용은 적게 드는데, 그 이유는 간단한 CW-레이더를 약간만 변형하면 되기 때문이다. 바람직한 스펙트럼 신호 분할(사이드 로브 제한)에 의해, 인에이블된 주파수 범위에 대한 허용 규정이 큰 비용 없이 유지될 수 있다. 연속파- 및 펄스-레이더로 이루어진 하이브리드 형태(hybrid form)용으로 간단하고 비용이 적게 드는 도달 거리 제한이 구현될 수 있다. 목표물 분류/-분리를 위해 상이한 도달 거리 한계로의 분할이 가능하다. 실제 측정 범위는 외부에서 알 수 없으며, 이것은 특히 도난 경보기에 있어서 바람직하다.

목표물이 조정된 도달 거리 한계의 모니터링 범위로 이동되면, 레이더 센서에 대한 목표물의 방사 이동 방향에 의해 도플러 신호가 측정될 수 있다.

도면에 의해 본 발명에 따른 레이더 시스템의 실시예가 설명된다.

도1은 본 발명에 따른 레이더 시스템용 블록 선도이다.

도2는 레이더 송신 펄스 및 수신측 스캐닝의 시간 그래프이다.

본 발명에 따른 레이더 시스템의 구조는 도1에 도시된다. 발진기(1)는 예컨대 GHz-범위의 고주파 신호를 발생시키고, 상기 고주파 신호는 방향성 결합기 (directional coupler)(2) 및 HF-스위치(3)(레이더 송신 펄스 발생기)를 통해 송신 안테나(4)에 도달하여 여기로부터 방사된다. 발진기(1)의 송신 출력의 일부가 방 향성 결합기(2)에서 분리되어 수신 믹서(6)에 공급된다. 목표물(10)로부터 반사된 전자기파는 수신 안테나(5)를 통해 수신 믹서(6)로 안내된다. 목표물(10)이 이동된 경우 수신 믹서(6)의 출력에서 저주파 도플러 신호가 발생하며, 상기 저주파 도플러 신호의 주파수는 레이더 센서와 목표물 사이의 상대 속도에 대해 비례한다. 믹서 출력 신호는 NF-스위치(7)를 통해 안내되고, 상기 NF-스위치는 스캐너로서 작용하며 샘플 앤드 홀드-단(8)의 일부이다. 신호 평가(9)에서 신호 평가용 다수의 수신 채널이 통합될 수 있다. 추가로 믹서(6)의 출력 신호는 직접(스위치(7) 및 샘플 앤드 홀드 단 없이) 신호 평가(9)로 공급될 수도 있다.

사이드 로브/사이드 밴드가 주파수 스펙트럼에서 신속하게 하강하는, 도달 거리가 제한된 레이더 시스템이 구현될 수 있기 위해, 도2에서와 같이 도시된 스위치 트리거링이 세팅된다. 도2의 상부 및 중간 부분(줌 확대 부분)은 송신 신호의 변조를 나타낸다. 도2의 하부 부분은 수신 분기에서 스위치 트리거링을 나타내며, 마찬가지로 줌 확대된 도면이다. 레이더 펄스는 예컨대 25㎲의 주기 동안 예컨대 10㎲이다. HF-스위치(3)는 제어 신호(TX)에 의해 트리거링됨으로써, 송신 펄스는 예컨대 ㎲의 범위에서 상대적으로 긴 펄스 지속 시간(

_T)동안 급경사 에지로 송신된다. 송신 신호에서 긴 펄스 지속 시간이 구현됨으로써, 신속하게 하강하는 사이드 밴드를 포함하는 소정의 송신 신호 스펙트럼이 얻어진다.

NF-스위치(7)에 의해 TX-펄스의 상승 에지로부터 RX-펄스의 하강 에지까지의 시간(

t)동안 시스템의 도달 거리 한계(R)가 조정된다(조정된 지연 시간). 모니 터링 범위의 조정된 도달 거리(R)는 레이더 기술로부터 알려진 공식

에 의해 계산될 수 있고, 이때 c는 상응하는 매체에서 광속을 나타낸다. NF-스위치(7)의 펄스/샘플 지속 시간(

_R)에 있어서 다음이 유효하다 :

_R < =

_T.

이것은 도2에 도시된 실시예에서 값

_R <

_T으로 제한된다. 이로 인해 각 목표물에서 후방 산란된 신호의 수신 출력이 모니터링된 거리 범위의 내부에서 거의 일정하게 유지되며, 프리세팅된 도달 거리(R)에서는 보이지 않는 범위로의 가급적 갑작스러운 이행이 발생하게 된다. 이로 인해 다수의 거리 범위가 동시에 평행하게 모니터링될 수 있다. 그러나 NF-스위치(7)의 펄스/샘플 지속 시간(

_R)은 시간(ㅿt)에도 상응할 수 있다. 동시에 믹서-출력 신호가 직접(11) 신호 평가(9)용으로 사용될 수 있고, 상기 믹서-출력 신호의 도달 거리는 추가로 제한되지 않으므로, 최대 도달 거리는 상기 레이더 방정식에 상응하게 나타난다. 송신 펄스(TX)에 대해 지연된 샘플 펄스(RX(

_R ))는 각 지연 조정(ㅿt-

_R)시 전체 측정 범위를 0m부터 조정된 도달 거리 한계(R)까지 거리를 두고 모니터링한다. 샘플 펄스(RX)용으로 나노초(nanosecond) 범위의 값이 선택된다.

다수의 병렬 접속된 스캐너가 제공될 수 있고, 상기 스캐너의 지연 조정 및 스캐닝 시간은, 레이더 펄스의 송신 동안 중첩되지 않고 시간적으로 그레이 드(grade)식으로 작동될 수 있도록 선택된다. 이로 인해 다수의 거리 범위에 있는 목표물들이 모니터링될 수 있다.

시스템은 조정된 모니터링 범위에서 실질적으로 CW-레이더와 같이 작동하며, 이동된 목표물의 도플러 신호를 전달한다. 다수의 거리 범위의 비교에 의해, 다수의 목표물이 존재한다는 시나리오에서는 개선된 구분이 실행되고, 경우에 따라 목표물 분류가 실행될 수 있다. 이러한 시스템에 의해 짧은 도달 거리 한계(R<1m)도 조정될 수 있기 때문에, 이로 인해 시스템의 허용되지 않은 마스킹- 및 커버링 테스트에 대한 사보타주 보호(안티마스크(Antimask))가 구현될 수 있다.

Claims

상이한 거리 범위에 있는 목표물들을 모니터링하기 위한 레이더 시스템이며,

레이더 펄스가 송신되고, 그 길이는 상이한 거리에 있거나 또는 거리 범위에 있는 2개의 서로 분리될 물체 사이의 실행 시간에 상응하는 것보다 더 길며,

수신측에서 레이더 송신 펄스 발생기(3)에 공급된 고주파 신호 및 레이더 수신 신호가 믹서(6)에 공급되고,

상기 믹서(6)의 출력 신호가 적어도 하나의 스캐너(7, 8)를 통해 신호 평가(9)에 공급되며, 레이더 송신 펄스의 상승 에지에 대한 상기 스캐너의 지연 조정은 모니터링될 거리 범위의 도달 거리 한계를 나타내는 레이더 시스템.
제1항에 있어서, 상기 믹서(6)의 출력 신호가 다수의 병렬 접속된 상기 스캐너(7, 8)를 통해 상기 신호 평가(9)에 공급되고, 상기 각 스캐너(7, 8)는 상응하는 다른 거리 범위 한계용 다른 지연 조정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 믹서(6)와 상기 신호 평가(9) 사이의 적어도 하나의 상기 스캐너(7, 8)에 대해 병렬로, 직접 연결(11)이 제공되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스캐너(7, 8)가 후속하는 샘플 앤드 홀드 부재(8)를 포함하는 스위치(7)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 평가(9)가 적어도 하나의 이동된 목표물의 도플러 신호를 평가하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스캐너(7, 8)의 지연 조정 및 스캐닝의 지속 시간은, 스캐닝이 여전히 레이더 펄스의 송신 동안 이루어지도록 선택되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 병렬 접속된 스캐너(7, 8)에서 그의 지연 조정 및 스캐닝 시간은, 레이더 펄스의 송신 동안 중첩되지 않고 시간적으로 그레이드식으로 작동될 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 거리 범위 내에서의 비교에 의해 다수의 목표물이 존재한다는 시나리오에서 물체의 구분이 실행되고, 경우에 따라 목표물 분류가 실행되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.