NO176631B - Antikollisjons-radarsystem for å före et kjöretöy i tåke - Google Patents

Description

For å føre et kjøretøy i tåke med dårlig sikt, er det ikke tilstrekkelig med indikasjon eller fremvisning av bare nærvær av hindringer eller fri bane foran kjøretøyet, ikke engang dersom en slik indikasjon kompletteres med informasjon vedrørende den minste avstand mellom hindringene og kjøretøy-et. Det er nødvendig å kjenne hindringenes posisjon så detaljert som mulig, slik at man kan foreta riktige avgjørelser når det gjelder de manøvrer som skal utføres, spesielt når man befinner seg nær en høyre- eller venstresving, eller når et forankjørende, langsomt kjøretøy skal forbikjøres.

Det er et formål ved foreliggende oppfinnelse å forsyne føreren av kjøretøyet med slik tilleggsinformasjon. Dette formålet oppnås ved detaljert å fremvise hele geometrien for planrommet foran kjøretøyet ved hjelp av en todimensjonal, opplyst fremvisningsanordning som eksempelvis består av en matrise eller oppstilling av lysende flekker eller celler arrangert i rader og kolonner som simulerer planrommet foran kjøretøyet, og å gi en symbolsk representasjon av en hvilken som helst hindring ved utsendelse av f.eks. rødt eller grønt lys når en hindring henholdsvis er til stede eller ikke er til stede foran kjøretøyet. En slik fremvisningsanordning kunne arrangeres i kjøretøyets instrumentpanel; den kunne også være av den såkalte "head-up display"-typen hvor et lysende bilde av det som skal fremvises, projiseres mot frontruten slik at føreren settes i stand til å se på bildet mens han forsøker å se på veien.

Med andre ord er problemet å måle koordinatene for en hindring. Vi skal bruke polarkoordinater. Med henvisning til fig. 3 menes med uttrykket avstand (mellom kjøretøyet og hindringen) lengden av den radiale vektor R = OH, og med uttrykket deklinasjon menes den vinkel Z som dannes mellom den radiale vektor R og den vertikale akse y.

Lengden av R kan utledes fra målingen av den tid t det tar for elektromagnetisk stråling å forplante seg fra antennen som befinner seg i 0 til hindringen H og tilbake til 0 ved refleksjon fra hindringen H. Idet man antar at forplantningshastigheten er c, får vi: R = c • t/2.

Dersom en hindring som befinner seg i avstand R og i en vinkel Z skal detekteres, kan vi bruke n svakt divergerende

mikrobølge-stråler som utstråles fra små, stasjonære antenner, slik at man settes i stand til å utforske 2n-l areal-sektorer, slik det eksempelvis vises i fig. 2, hvor n = 3. I fig. 2 kan fem vinkelsektorer skjelnes for en omtrentlig vurdering av

vinkel Z: i realiteten kan det observeres i fig. 2 at dersom en hindring befinner seg f.eks. i senterlinjen for sektor B, vil den detekteres bare av stråle B; dersom den befinner seg i en mellomliggende posisjon, f.eks. i overlappings-sektoren A + B, vil den detekteres av både stråle A og stråle B.

Selv om denne driftsmodus, som kan defineres som "amplitude-diskriminering", ser ut til å være analog med en monopuls-radardriftsmodus som allerede er i bruk i automatiske følgesystemer, er den i virkeligheten helt annerledes. I realiteten er slike allerede brukte systemer effektive når det bare foreligger ett mål som skal detekteres, men de blir mindre effektive når målene som skal detekteres, er fler enn ett, spesielt når slike mål ligger like langt fra radaren og forekommer i klynge.

Fra US patentene 4,682,178 og 4,608,566 er kjent radar-anordninger med en del trekk som er beslektet med trekkene i foreliggende oppfinnelse, men som baserer seg på Doppler-effekt eller på bruk av magnetron-rør for utsendelse av radiofrekvente pulser med høy effekt. Systemene ifølge den kjente teknikk er, som nevnt, best egnet for deteksjon av enkeltvise mål, og egner seg lite for den type deteksjon som er aktuell her.

Det er derfor et formål ved foreliggende oppfinnelse å detektere og indikere enhver hindring som befinner seg foran et kjøretøy, med tilfredsstillende nøyaktighet for de fleste praktisk forekommende hindrings-mønstre.

Oppfinnelsen defineres nøyaktig i de vedføyde patent-kravene.

De vanskeligste hindrings-mønstre som skal detekteres og indikeres nøyaktig, er de som har flere hindringer hvor alle er på linje i samme avstand R fra antennene; også i et slikt tilfelle er det siktemålet for oppfinnelsen å tilveiebringe tilstrekkelig informasjon for sikker kjøring av kjøretøyet, bare med unntak av noen svært spesielle tilfeller, som imidlertid ikke reduserer den totale sikkerhet som dette system kan tilby.

De prinsipper som foreliggende oppfinnelse er basert på, er som følger. La oss anta for enkelhets skyld at n = 3, som i fig. 2: de tre strålene tilhører de tre antennene A, B og C, som kan fungere både som sende- og mottakerantenner, og derfor er forbundet henholdsvis med sendere og mottakere. Individuelle, korte radiofrekvente pulser sendes i tur av hver av de tre senderne, mens de tre mottakerne alltid er i drift samtidig. Individuelle pulser utsendes derfor suksessivt i rekkefølge fra antenne A, antenne B og antenne C. La oss nå anta at det forekommer bare én hindring, som befinner seg helt innen sektor A (se fig. 2), i avstand R fra antenne A. Pulsen som utsendes av antenne A i sektor A, reflekteres av hindringen, og et ekkosignal fra denne refleksjonen mottas etter en viss tids forsinkelse av antenne A. De pulser som deretter utsendes av antennene B og C, møter ingen hindring, og derfor mottas intet ekkosignal av antennene B og C. Dersom hindringen befinner seg i overlappings-sektoren A + B, reflekteres pulsene som utsendes etter hverandre fra antennene A og B, og ekkosignaler mottas av både antenne A og antenne B; pulsen som utsendes av antenne C, reflekteres ikke, og intet ekkosignal mottas av denne. Analoge situasjoner gjelder for hindringer som befinner seg i sektor B eller B + C eller C.

Det skal forstås at to eller til og med tre diskrete hindringer på linje og som befinner seg i samme avstand R fra antennene, og med den første i sektor A, den andre i sektor B og eventuelt den tredje i sektor C - uten å påvirke overlap-pingssektorene A+BogB+C- kan detekteres distinkt ved hjelp av dette apparatet. I realiteten mottar systemet i dette tilfellet ved et første tidspunkt et ekkosignal bare i antenne A, ved andre tidspunkt et ekkosignal bare i antenne B, og ved et tredje tidspunkt et ekkosignal bare i antenne C. Videre mottas i dette tilfellet aldri ekkosignaler samtidig i antennene A og B eller antennene B og C.

Bare for å forklare nærmere, kan det tillegges at ekkosignaler kan mottas samtidig, av geometriske hensyn, bare når en hindring befinner seg i en av de felles sektorer, dvs. overlappings-sektorene, eksempelvis i sektor A + B eller i sektor B + C, en avstand R fra antennene. I dette tilfellet treffer faktisk en puls som sendes fra antenne A, hindringen, og reflekteres fra denne, og ekkosignaler mottas samtidig av både antenne A og antenne B. Også den etterfølgende puls som utsendes av antenne B, møter samme hindring, reflekteres fra denne, og ekkosignaler mottas samtidig av både antenne B og A.

For fullstendighetens skyld skal det også bemerkes at den ovennevnte situasjonen (hindring i sektor A + B og ekkoer mottatt i begge antenner A og B) forekommer uavhengig av hvorvidt det i tillegg til en hindring i overlappings-sektor A + B, forekommer eller ikke forekommer andre hindringer også i sektoren A og/eller B, i samme avstand R. I realiteten, med mindre ekkosignalet behandles videre, er det når begge antenner A og B mottar ekkosignaler, ikke mulig å skjelne hvorvidt (a) en hindring forekommer i overlappings-sektor A + B, og (b) diskrete hindringer forekommer i sektorene A og B; (c) diskrete hindringer forekommer i sektorene A, B og B + C; og (d) en stor hindring samtidig opptar minst delvis begge sektorer A og B (og selvfølgelig også den mellomliggende overlappings-sektor A + B).

For å unngå slik videre behandling, er det fornuftig å anta det verste tilfelle, hvor diskrete hindringer (eller en enkelt, stor hindring) er til stede i alle sektorer A, A + B og B i samme avstand R: i dette tilfellet kan en indikasjon gis på en enkelt hindring i avstand R med et spenn som dekker alle tre sektorer A, A + B og B. Dette valget bør ikke anses som en begrensning av systemet, siden foreliggende oppfinnelse har det formål å tilveiebringe en hjelpeanordning for å føre et kjøretøy i tåke, og siden dette er spesielt farlige forhold, er det bedre å være litt mer forsiktig enn mindre forsiktig, og å motvirke farlige manøvrer.

De forklaringer som er gitt ovenfor kan utvides til sektorene B + C og C med de samme konklusjoner.

Med det beskrevne radarsystemet med flere mottaker/sende-antenner oppnås det full vinkelmessig informasjon om hvordan man skal kunne kjøre videre i tåken.

Det skal også for fullstendighetens skyld bemerkes at dersom det er ønskelig, og dersom systemet benyttes i vei-kjøretøyer, kan autovern som avgrenser veibanen, eller andre radar-detekterbare overflater fremvises på fremvisningsanordningen for å tilveiebringe et fullstendig bilde av planrommet foran kjøretøyet. Slike mikrobølge-reflekterende overflater kan faktisk tilveiebringes relativt enkelt langs veiskuldre for å gi trygg kjøring, eller for å avgrense overgangsområder, markere grøfter, skjæringer o.l.

Når en hindring detekteres, f.eks. i sektor A i en avstand R = 50 meter, er fremvisningsanordningen konstruert slik at ikke bare den flekk eller celle som strengt tatt tilsvarer de ovennevnte parametre ved hindringen, opplyses på passende måte, men også alle flekker eller celler bak hindringen opplyses på fremvisningsanordningen. Dette reflekterer det faktum at når en hindring foreligger foran et kjøretøy, mas-kerer den eller skygger den for alle gjenstander eller omgiv-elsestrekk som ligger i dens skygge-konus, slik det vanligvis forekommer i optikken.

Med henvisning til fig. 1, som på sin venstre side viser et planriss over en bil som kjører på en vei og er utstyrt med et radarsystem i samsvar med foreliggende oppfinnelse, hvor n = 4 og på den høyre siden viser et skjematisk riss av en fremvisningsanordning som består av en oppstilling med 7 x 10 flekker eller celler, kan man se at den første radarstrålen treffer veiens venstre skulder ved en avstand på 40 meter, den fjerde radarstrålen treffer veiens høyre skulder i en avstand på 30 meter, og de mellomliggende radarstrålene skjærer veiens høyre skulder ved økende avstander. I denne situasjonen fremvises en vei som har en kurve mot venstre.

Utformingen av apparatet foregår via tre trinn: det første trinnet angår et bredt studium av den elektromagnetiske bølgeforplantningen, og angår også valget av mikrobølgeanord-ningene med de n sende/mottaker-seksjonene med tilhørende antenner. Det andre trinnet angår utforming av alle de kretser som er nødvendige for å modulere, forsterke og kombi-nere eller sammenligne de utsendte og mottatte signalene, for å frembringe de data som er nødvendige for beregning av R og Z. Det tredje trinnet dreier seg om behandling av de forskjellige data (R og Z) som angår ikke bare en enkelt hindring, men også komplekse oppstillinger av hindringer som skal vises på fremvisningsanordningen. Spesielt kan de svake ekko-signalene som mottas av mottakerne, etter egnet forsterkning, evalueres i samsvar med de ovenfor beskrevne kriterier ved hjelp av dedikerte kretser som kan være av digital type og med høy behandlingshastighet. Den effektive implementeringen av disse kretsene kan utføres uten særlige vanskeligheter med mer eller mindre sofistikerte løsninger, som en fagmann innen slik teknikk kan utforme når de resultater som skal oppnås, tas i betraktning. Ingen spesiell implementering utlegges i detalj her, fordi en spesiell slik implementering ikke utgjør noen del av foreliggende oppfinnelse.

De behandlede signalene skal brukes til drift av en todimensjonal rekke-fremvisningsanordning, slik som den som vises i fig. 1. Drift av en slik rekke- eller matrise-fremvisningsanordning er kjent innen teknikken.

På samme måte synes det ufruktbart å forklare dyptgående de kretser som skal forsterke de svake ekkosignalene som mottas av mottakerne, fordi en mengde slike kretser er kjent innen teknikken. De samme bemerkninger gjelder sendere, antenner og komparatorer.

Vedrørende tegningene, så er

fig. 1 et skjematisk, todelt riss som viser på venstre side et planriss over en bil som kjører på en vei som svinger mot venstre, og på høyre side, en fremvisningsanordning som består av en 7 x 10 -oppstilling med lysende celler;

fig. 2 et skjematisk riss over strålings-sektorene for tre sende/mottaker-antenner A, B, C;

fig. 3 en polar-representasjon lagt oppå en x-y-representasjon av en hindring H som befinner seg ved en avstand R og er vinkelmessig forskjøvet en vinkel Z (som dannes med y-aksen) i forhold til et kjøretøy som befinner seg i 0;

fig. 4 en firkant-bølgeform som veksler med periode T mellom en frekvens f2 med varighet t og en frekvens ^ med varighet T-t;

fig. 5 tidsforholdet mellom tiden t, tellingen k på en teller og avstandssignalet R når to hindringer ved avstander 20 og 50 meter detekteres; og

fig. 6 et blokkdiagram over radarsystemet ifølge oppfinnelsen.

Idet det nå henvises til tegningene, skal en foretrukket og grunnleggende utførelse av oppfinnelsen beskrives for å bekrefte gyldigheten av systemet. Kretsene er basert på bruk av tre identiske resonanshulrom (en såkalt "Gunnplekser") A, B og C, som f.eks. har en driftsfrekvens på 10 GHz. Slike resonanshulrom er i og for seg velkjente og kommersielt tilgjengelige. Hvert av disse resonanshulrommene innbefatter en Gunn- og en varaktor-diode samt en Schottky-diode. Derfor er slike resonanshulrom innrettet for å generere og modulere et radiofrekvent signal ved hjelp av de nevnte Gunn- og varaktor-diodene og for å detektere ekkosignaler ved hjelp av den omtalte Schottky-dioden.

Tre små og retningsbestemte antenner av horn- eller parabol-type er tilknyttet slike resonanshulrom for å danne tre smalt divergente stråler, slik det fremgår av fig. 2.

I denne oppfinnelsen fungerer resonanshulrom-Gunnplekser-ne A, B og C på konvensjonell måte. Dersom en spesifikk forsyningsspenning leveres til hver Gunn-diode, genererer denne derfor et signal som oscillerer med radiofrekvens i hulrommet. Frekvensen til et slikt oscillerende signal avhenger også av spenningen som tilføres varaktor-dioden som er innbefattet i samme hulrom. Med andre ord, dersom en spenning "v^ påtrykkes varaktor-dioden, er frekvensen for det oscillerende signalet f 1; når spenningen som påtrykkes varaktor-dioden blir V2, blir frekvensen for det oscillerende signalet f2 lik f1 + fb, hvor fb avhenger av spenningsforskjel-len V2 - Vx.

Slik det fremgår av fig. 6 omfatter apparatet en oscillatorkrets som er forbundet med en modulatorkrets. Modulatorkretsen kan være av en hvilken som helst velkjent type for fagfolk. Modulatorkretsen forsyner normalt varaktor-diodene i de tre resonanshulrommene med en spenning Vlf men med jevnlige tidsmellomrom T og med en svært kort tidsvarighet r, forsyner den varaktor-diodene i de tre resonanshulrommene suksessivt med en spenning V2.

Dette betyr at hvert resonanshulrom utsender et kontinuerlig mikrobølge-tog som normalt har en frekvens flf men med de nevnte jevnlige tidsmellomrom T og med svært kort tidsvarighet t, har mikrobølge-toget en frekvens f2. Siden et mikrobølge-tog med frekvens f2 utsendes suksessivt fra hver antenne, og som ovenfor nevnt en mottaker/sende-antenne er tilknyttet hvert resonanshulrom, forplantes mikrobølge-toget på normal måte i rommet foran kjøretøyet, og dersom en hindring befinner seg ved en avstand R, treffer toget hindringen, reflekteres fra denne og returnerer til antennene. Tidsrommet fra sende-øyeblikket til mottaks-øyeblikket er t = 2R/c, hvor R er avstanden og c er forplantningshastigheten for mikro-bølgetoget. Retur- eller ekko-signalet fra antennen formidles så til den mottakende Schottky-dioden innbefattet i resonanshulrommet. I mellomtiden har resonanshulrommet gått tilbake til å oscillere ved den normale frekvens f1, og en liten del av dette oscillerende signalet oppfanges av Schottky-dioden i samme resonanshulrom. Denne Schottky-dioden tilveiebringer produktet av de to ovennevnte oscillerende signalene den mottar ved frekvensene f2 og flf slik det er velkjent for fagfolk. Som konklusjon, når en hindring er til stede foran kjøretøyet, foreligger et signal av følgende type: u(t) = r(t) • m(t) = A2 cos (27rf2t <+> ø2) • A± cos(27T ^t + ( p^ = A COS [277 (f 2 <+> fx)t <+> ( <p2 <+> øi) ] + A cos [27r(f2 - <f>x)t +

(02 " Øl) ] '

hvor r(t) er ekkosignalet og A = (A2 ■ , og

irt(t) er den del av det oscillerende signalet med frekvens f2 som oppfanges av Schottky-dioden,

på utgangsstiften på Schottky-dioden innbefattet i resonanshulrommet.

Det resulterende signalet u(t) er det såkalte svevnings-signalet for de to signalene r(t) og m(t), og består av to komponenter med lik amplitude A: den første komponenten har en frekvens (f2 + f2) , den andre komponenten har en frekvens (f2 - f'i) • Siden det er antatt at f1 = f2 = 10 GHz, har den første komponenten en frekvens på omkring 20 GHz, som ikke er av noen interesse, slik at denne komponenten filtreres bort; den andre komponenten har en frekvens (f2 - f1) som selvfølgelig er mye lavere, slik at denne komponenten har betydning og representerer det nyttige signalet som utledes fra de mikrobølger s'om reflekteres fra hindringen.

Tilsvarende hendelser foregår i hvert resonanshulrom i systemet.

Endelig kan avstanden mellom angjeldende resonanshulrom og hindringen beregnes ut fra målingen av tidsrommet t mellom det øyeblikk hvor et kort, oscillerende tog med frekvens f2 utsendes og det øyeblikk hvor et oscillerende signal med frekvens fb utmates fra Schottky-dioden, med basis i følgende ligning: R = c • t/2.

Bruk av denne type modulasjon med egenskaper som pulsmodulasjon med pulsvarighet r, muliggjør at hindringene kan diskrimineres i dybde, eller med andre ord muliggjøre at flere hindringer beliggende suksessivt lengre unna resonanshulrommet kan skjelnes med en oppløsning r som er forbundet med puls-varigheten t gjennom ligningen r = c • t/2.

Den maksimale avstand (rekkevidde) R^x av interesse for å detektere hindringer, bestemmer pulsrepetisjonsfrekvensen (P.R.F.) eller pulsperioden T (T = l/P.R.F.) i samsvar med ligningen Tmin <=><H>^^/ c. Når uheldige superponeringer eller overlappinger av ekkosignaler (annen gangs-ekkoer) skal unn-gås, er det nødvendig å bruke T-verdier som er minst dobbelt så store som Tmin. Når f.eks. en rekkevidde R,^ på 100 meter velges (hvorved Tmin = 0,67 mikrosekunder), er således T-verdien som skal brukes, 2 mikrosekunder.

Fig. 4, som ikke er tegnet i skala, indikerer bare kvali-tativt forholdet mellom f1# f2, r og T.

I fig. 1 er den maksimale rekkevidden Rmax = 100 meter oppdelt i ti segmenter som hvert har lengde 10 meter. Denne oppdelingen er valgt fordi det er funnet tilstrekkelig å gjenkjenne de soner som er fri for hindringer i forskjellige avstander foran kjøretøyet. For å sikre evnen til å diskrimi-nere mellom hindringer som befinner seg i avstand fra hverandre i retning R på minst 10 meter, er det nødvendig med en avstands-oppløsning r = 10 meter: dette betyr at det ikke er nødvendig med lenger pulsvarighet enn t = 67 nanosekunder.

Idet vi oppsummerer og viser til fig. 6, innbefatter den foretrukne utførelse av apparatet ifølge oppfinnelsen hoved-sakelig enkle og i og for seg velkjente kretser, nemlig en oscillator, en modulator, en frekvensdeler, en teller, tre resonanshulrom som er utstyrt med Gunn-dioder, varaktor-dioder og Schottky-dioder og har sende/mottaker-hornantenner tilknyttet seg, forsterker- og komparator-kretser samt logikk- og fremvisnings-kretser.

Som nevnt ovenfor foregår driften av hele apparatet som følger: kretsen genererer et firkantbølgesignal med periode t (fortrinnsvis kan t velges t = 67 ns); dette signalet påtrykkes en modulatorkrets, en tellekrets og en frekvensdelekrets. Delekretsen tilveiebringer som utgangssignal en firkantbølge med periode T. Modulatorkretsen mottar så et firkantbølge-signal med periode t fra oscillatoren og et firkantbølge-signal med periode T fra frekvensdeleren. Modulatorkretsen er forbundet med de tre resonanshulrommene A, B og C og spesielt med varaktor-diodene som er innbefattet i disse. Dette betyr at modulatorkretsen normalt forsyner de tre varaktor-diodene med en spenning Vx, men med tidsintervaller på T sekunder genererer den med varighet r en spenning V2 som ved hjelp av velkjente multipleks-kretser påtrykkes de tre nevnte varaktor-diodene suksessivt én etter én: på denne måten utsender normalt de tre resonanshulrommene et mikrobølge-tog med frekvens flf men med intervaller på T sekunder og med varighet r sekunder, utsender hvert resonanshulrom i rekkefølge et mikrobølgetog med frekvens f2.

Mikrobølgetogene mottas av én eller flere antenner etter refleksjon fra hindringene, dersom det finnes noen slike, i samsvar med de bemerkninger som allerede er fremsatt med hensyn til fig. 2, og når de respektive Schottky-diodene som svake signaler med varighet t. Utgangssignalene fra Schottky-diodene påtrykkes tre respektive forsterkerkretser, slik det vises i fig. 6 med en tredelt forsterkerblokk.

Verdien av R (fig. 3), nemlig avstanden mellom antennen og hindringen, beregnes på basis av den ovenfor fremstilte formelen R = c • t/2 ved å måle tiden t mellom det øyeblikk hvor et mikrobølge-tog utsendes med frekvens f2 og det øyeblikk hvor det reflekterte ekkosignalet avsløres av Schottky-diodene.

Denne målingen kan enkelt utføres ved hjelp av den ovennevnte tellekretsen som drives av oscillatorkretsen. Når man antar at tellingen k på telleren er null i det øyeblikk hvor mikrobølge-toget med frekvens f2 utsendes, representerer faktisk den telling k som nås når ekkosignalet avsløres av Schottky-dioden, den tid som er nødvendig for mikrobølge-toget til å nå hindringen og returnere fra denne til Schottky-dioden. Med andre ord representerer den avstanden fra hindringen til antennen: mer presist representerer den en avstand som er den doble av den effektive avstanden.

Kombinasjonen av tellingen k med ekkosignalene for å oppnå et slikt avstandssignal R utføres ved hjelp av kompara-torkretser hvis innganger er forbundet med forsterkerkretsen på den ene side og med tellerkretsen på den annen side.

Med den antatte betingelse at det er valgt en avstands-oppløsning på 10 meter, har oscillatorkretsen en periode r = 67 ns, og tellingen k for telleren inkrementeres med en rate på 1 enhet pr. 67 ns. Denne tiden er i realiteten den tid som er nødvendig for at den elektromagnetiske strålingen kan nå en hindring i en avstand på 10 meter og returnere til antennen (total frem/tilbake-avstand = 20 meter).

Som nevnt ovenfor må telleren nullstilles i samme øyeblikk som mikrobølge-toget med frekvens f2 utsendes. Denne funksjonen utføres ved å tilføre til telleren samme P.R.F.-signal som tilføres modulatorkretsen for å genere spenningen V2 som brukes for å drive varaktor-diodene i resonanshulrommene.

Fig. 5 viser klart hvordan nærværet av to hindringer ved avstander på henholdsvis 20 og 50 meter kan lokaliseres: utgangssignalet fra en av forsterkerkretsene vises på aksen t; utmatet telling for tellekretsen vises på akse k; utgangssignalet fra den tilhørende komparatorkretsen vises på akse R, direkte uttrykt i meter.

Siden ekkosignalene ved økende avstander mellom hindringene og antennen blir svakere og svakere, har forsterkerkretsene variabel forsterkning, og forsterkningen økes av tellekretsen, idet tellesignalet fra tellekretsen derved virker som et forsterknings-styresignal.

Komparatorkretsene er i og for seg kjente og kommersielt tilgjengelige. I tillegg til å sammenligne de utmatede signalene fra forsterkerkretsene med utgangssignalet fra tellekretsen for å oppnå R-signalet, er slike kjente kompara-torkretser innrettet for å sammenligne utgangssignalene fra forsterkerkretsene med hverandre, for å fastlegge hvorvidt et visst ekkosignal mottas av antenne A eller B eller C, eller av fler enn én av antennene A, B og C, i samsvar med de betrakt-ninger som allerede er gjort i sammenheng med fig. 2, for derved å tilveiebringe et Z-signal som inneholder den vinkelmessige informasjon vedrørende hindringen.

Slik det vises i fig. 6 påtrykkes de tre signalene P.R.F., R og Z på en logikk- og fremvisningskretsinnretning for å drive rekke-fremvisningsanordningen som vises i fig. l på i og for seg kjent måte.

Et riktig krav for systemet er at det ikke må påvirkes av støy som bevirkes av selve kjøretøyet. Derfor er det av betydelig viktighet i elektromagnetisk sammenheng at den utsendte bølgeformen ikke er amplitude-modulert (med korte pulser): den må være frekvens-modulert. Hovedlæren ved foreliggende oppfinnelse er å benytte frekvens-pulsmodulasjon, og spesielt å bruke resonanshulrom. Det antas at dette er en ny anvendelse av resonanshulrom, fordi de vanligvis er ment å operere med kontinuerlige bølger og vanligvis benyttes i tele-kommunikasjonssystemer eller i Doppler-radarsystemer.

Som konklusjon kan det sies at driftsmåten for dette radarsystemet er fullstendig annerledes enn alle kjente radarsystemer. I realiteten utsender alle eksisterende radarsystemer radiofrekvente pulser med høy effekt (generert av klystron-rør, magnetron-rør og lignende) som veksler med død-perioder under hvilke senderen er avslått og ekko-signalene mottas; i alle eksisterende radarsystemer gjøres det bruk av flytende antenner (som er klumpete, ømtålige og stygge) eller svært kostbare og knapt retningsbestemte fasegruppe-antenner ("phase-array antennas"). De driftsmessige aspekter ved foreliggende oppfinnelse som antas å være nye og fordelaktige, er som følger: a) kontinuerlige men frekvensmodulerte bølger sendes (i støt med kort varighet r) ved å benytte enklere og mer økono-miske anordninger (resonanshulrom) og faste antenner av horn-eller parabol-type og med høy forsterkning og sterk retnings-virkning; og b) "amplitude-diskrimeringsteknikken" utnyttes, basert på n divergerende og faste stråler for bestemmelse av vinkelmessig informasjon (Z).

Systemet ifølge foreliggende oppfinnelse skiller seg fra den énpulsede målfølgings-radaren med amplitude-sammenligning, som anvender overlappende antenne-mønstre for å oppnå den vinkelmessige informasjonen. Dette systemet er ikke noe radiofyr, siden det er helt selvforsynt og ikke har noe behov for transpondere montert f.eks. på andre kjøretøyer. Dette systemet kan ikke betraktes som noen utvikling av en radio-høydemåler basert på Doppler-effekten, fordi Doppler-effekten ikke benyttes på noen måte i foreliggende oppfinnelse. Foreliggende system utfører i stedet for en enkelt måling, slik som avstanden mellom bakken og et fly, faktisk like mange og forskjellige målinger som det er hindringer i kontinuerlig bevegelse foran kjøretøyet (innbefattet deres vinkelmessige posisjon Z), for å oppnå en fullstendig kartlegging av det frie rom og av det opptatte rom foran et kjøretøy, slik det fremgår av fig. 1, venstre del.

Claims (7)

1. Antikollisjons-radarsystem for kjøretøy, omfattende en todimensjonal fremvisningsanordning innrettet for direkte syn eller for å projisere et bilde av rommet foran kjøretøyet på frontruten slik at det tilveiebringes en symbolsk representasjon av en hindring med informasjon vedrørende avstanden (R) og vinkelposisjonen (Z) til hindringen i forhold til kjøre-tøyet , karakterisert ved at systemet omfatter en oscillatorkrets innrettet for å generere et kontinuerlig firkantbølge-signal med periode t, forbundet med en modulatorkrets, en frekvensdelekrets og en tellekrets; hvor frekvensdelekretsen er innrettet for å generere et firkantbølge-signal (P.R.F.) med periode T og er forbundet med tellekretsen og med modulatorkretsen; hvor modulatorkretsen har et antall n utgangsklemmer og er innrettet for å generere en første spenning (V-^) som reaksjon på firkantbølge-signalet fra oscillatorkretsen og en andre spenning (V2) som reaksjon på det nevnte frekvensdelte firkantbølge-signal fra frekvensdelekretsen; hvor modulatorkretsen også er innrettet for normalt å levere den første spenningen (V-l) via de n utgangsklemmer og suksessivt å levere den andre spenningen (V2) via de n utgangsklemmer i tur til n varaktor-dioder innbefattet i n resonanshulrom som hver også innbefatter henholdsvis en Gunn-diode og en Schottky-diode; hvor Gunn-diodene genererer et radiofrekvent signal og er enkeltvis forbundet med n faste sende/mottakerantenner av horn- eller paraboltype; og hvor Schottky-diodene er innrettet for å avdekke ekkosignaler som mottas av antennene og er forbundet med n forsterkerkretser med variabel forsterkning, hvis utganger er enkeltvis forbundet med n kompara-torkretser som telleren også er forbundet med, og hvor sammen-ligninger foretas mellom utgangssignalene fra forsterkerkretsene og tellesignalet (k) fra tellekretsen, slik at det tilveiebringes et første signal (R) som reaksjon på den tid som er nødvendig for et signal som utsendes fra en av antennene til å nå en hindring og returnere etter refleksjon fra denne, til en eller flere av antennene, og et andre signal (Z) som reaksjon på og representerende den av antennene som mottar et ekkosignal, samt en logikk- og fremvisningskrets som er forbundet med frekvensdelekretsen og komparatorkretsene for å motta de nevnte P.R.F., R og Z-signaler for å drive den todimensjonale fremvisningsanordningen i samsvar med disse.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at den todimensjonale fremvisningsanordningen er en fremvisningsanordning som består av en oppstilling eller matrise av lysende flekker eller celler arrangert i rader og kolonner og opplyst for å indikere en hindrings avstand og vinkelposisjon i forhold til kjøre-tøyet .

3. System ifølge krav l, karakterisert ved at frekvensdelekretsen også er forbundet med tellekretsen for å forsyne denne med sitt frekvensdelte utgangssignal ((P.R.F.) som nullstillingssignal for telleren.

4. System ifølge krav 1, karakterisert ved at tellekretsen også er forbundet med forsterkerkretsene slik at dens telle-utgangssignal virker som et forsterknings-styresignal for forsterkerkretsen.

5. System ifølge krav 1, hvor Gunn-dioden i hvert av resonanshulrommene genererer et oscillerende signal ved en radiofrekvens f-^ når den første spenning (V-jj påtrykkes varaktor-dioden og ved en radiofrekvens f2 når den andre spenning (V2) påtrykkes varaktor-dioden, og Schottky-dioden genererer et svevningssignal for signalene med frekvens f^ og f2, karakterisert ved filteranordninger for å utfiltrere en hvilken som helst uønsket komponent fra svev-ningssignalet.

6. System ifølge krav 1, karakterisert ved at modulatorkretsen også innbefatter en anordning for å fordele (multiplekse) spenningssignalet V2 til resonanshulrommenenes varaktor-dioder.

7. System ifølge krav 5, karakterisert ved at filteranordningene utfiltrerer en hvilken som helst komponent med frekvens f^+ ±2-