DE69709100T2

DE69709100T2 - Radarsystem für fahrzeuge

Info

Publication number: DE69709100T2
Application number: DE69709100T
Authority: DE
Inventors: Nicol Clouston; John Kerry; Kenneth Oswald; Peter Smith
Original assignee: Cambridge Consultants Ltd
Current assignee: Cambridge Consultants Ltd
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2017-07-01
Also published as: WO1998000728A1; EP0906581A1; WO1998000729A1; DE69709100D1; US6215438B1; EP0906581B1; GB9613645D0

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein für den Einbau in einem Straßenkraftfahrzeug geeignetes Radarsystem und auf ein solches mit einem Radarsystem ausgerüstetes Fahrzeug.

Vorgeschichte der Erfindung

Der Einbau von Radarsystemen in Straßenkraftfahrzeugen und an anderen Maschineneinrichtungen wurde bereits vorgeschlagen. Solche Systeme verwenden im allgemeinen an gleicher Stelle angeordnete und eng angekoppelte Sender und Empfänger, die die Gegenwart oder die Annäherung von Objekten in einer bestimmten Richtung oder einer bestimmten Situation, zum Beispiel bei Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs, detektieren.
Die bekannten Systeme waren jedoch aufwendig und ließen sich nur in einem engen Bereich bestimmter Anwendungsfälle einsetzen. Zum Beispiel zeigt die US- PS 3 737 398 ein Kraftfahrzeugsystem, das bei Verwendung von Techniken zum Messen des Abstands in Verbindung mit Daten über die Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs nur festsstellt, ob ein Zusammenstoßen des Kraftfahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit bevorsteht.
EP 0 717 290 A2 zeigt ein Radarsystem für Kraftfahrzeuge, bei dem auf und entlang der Außenfläche des Fahrzeugs eine große Anzahl von Sensoren vorgesehen sind, die zum Detektieren von Objekten in irgendeiner Lage außerhalb des Fahrzeugs verwendet werden. Das System bietet dem Fahrer des Fahrzeugs eine visuelle Darstellung und eine gewisse Audiorepräsentation sämtlicher solcher Objekte. Damit wird dem Fahrer eine große Informationsmenge über die ihn umgebenden Objekte geboten. Ein großer Teil dieser Information ist unwichtig.

Die Erfindung

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Straßenkraftfahrzeug- Radarsystem zum Überwachen eines das Straßenkraftfahrzeug umgebenden Raums und zum Detektieren von Gegenständen in dem überwachten Raum vorgesehen mit:
- Sendemitteln zum Senden eines Radarsignals,
- Empfängermitteln zum Empfangen eines reflektierten Signals nach der Reflexion von einem zu detektierenden Gegenstand,
- Sensormitteln zum Erkennen einer oder mehrerer Betriebseigenschaften des Straßenkraftfahrzeuges,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Straßenkraftfahrzeug-Radarsystem innerhalb des überwachten Raumes Objekte in jedem aus einer Vielzahl von verschiedenen möglichen Gesichtsfeldern ausgewählten Gesichtsfeld detektieren kann und weiter aufweist:
- Steuermittel zum Selektieren mindestens eines aus der Vielzahl der Gesichtsfelder des Systems nach Maßgabe der Ausgabe des Sensormittels und zum Steuern des Systems zu einem Betrieb nur zum Detektieren von Objekten in dem ausgewählten Gesichtsfeld,
- Torschaltungmittel zum Tasten des von dem Empfängermittel während einer Tastperiode empfangenen reflektierten Signales,
- einen Zeitgenerator, der die Torschaltungmittel die Ausgabe des Empfängermittels tasten läßt bei mindestens einer aus einer Auswahl von vorgegebenen Zeitverzögerungen aus der Übertragung eines besonderen gesendeten Radarsignals, um damit mindestens eine imaginäre Bereichshülle zu definieren, und wobei das Steuermittel das System nur zum Detektieren von Objekten in einem ausgewählten Gesichtsfeld steuert durch Steuern, welche aus der Auswahl der vorgegebenen Zeitverzögerungen durch den Zeitgenerator eingesetzt wird, wodurch das System nur ein Objekt mit einer reflektierenden Oberfläche an einer imaginären Bereichshülle detektiert.
Eine einzige Antenne kann sowohl das Sende- als auch das Empfängermittel einschließen. Vorzugsweise bestehen jedoch das Sende- und das Empfängermittel aus einer Vielzahl von Antennen.
Das ausgewählte Gesichtsfeld des Systems entspricht der Stellung (den Stellungen) der Bereichshülle gegenüber dem Fahrzeug und legt damit die möglichen Lagen jedes vom System detektierbaren Objekts fest.
Falls das System somit nur einen Sender und einen Empfänger aufweist, die Objekte nur in einem Sektor in bezug auf das Fahrzeug (zum Beispiel hinter dem Fahrzeug) detektieren können, läßt sich eine Änderung des Gesichtsfeldes leicht durch Ändern des Abstandes der Bereichshülle vom Fahrzeug ändern. Falls das System jedoch eine Vielzahl von geeignet positionierten Sendern oder Empfängern aufweist, hängt die Winkelstellung der jeweiligen Bereichshülle in bezug auf das Fahrzeug davon ab, welcher Sender und welcher Empfänger verwendet wird, und das System kann entsprechend durch Verwendung eines anderen Empfängers oder Senders geändert werden, und damit wird auch das Gesichtsfeld des Systems geändert.
Abhängig von der Konfiguration des Sende- und des Empfängermittels wird die Steuerung des Gesichtsfeldes des Systems damit durch Steuern entweder des Abstandes (das heißt des Bereichs) jeder Bereichshülle oder durch Auswahl der Antenne (oder der Antennenpaare) und der zugehörigen zu verwendenden Antennenstrahlen erreicht, und damit wird die Winkelstellung der Bereichshülle oder sowohl der Abstand als auch die Winkelstellung der Bereichshülle gesteuert.
Vorzugsweise ist das Radarsystem ein gepulstes Radarsystem, bei dem das gesendete Signal aus einer Folge von Impulsen besteht, von denen jeder einen der Abschnitte des gesendeten Signals darstellt.
Vorzugsweise detektiert das Steuermittel Schwankungen in dem in einer Folge von Abtastperioden empfangenen Signal. Diese Schwankungen entsprechen einem in eine Bereichshülle eintretenden oder sie verlassenden Objekt. Alternativ kann das Steuermittel eine Gleichspannungsversetzung des über einer Folge von Abtastperioden empfangenen Signals gegenüber einer Bezugshöhe detektieren, um damit festzustellen, ob sich ein Objekt an der Bereichshülle befindet, wobei dieses Objekt dann gegenüber der Bereichshülle ortsfest ist.
In dem früheren Fall analysiert das Steuermittel vorzugsweise auch die empfangenen Signale, um damit ihre Hauptfrequenz oder die Zeitverzögerung zwischen den Detektionen verschiedener Bereichshüllen festzustellen und damit die Geschwindigkeit des Objekts gegenüber den Bereichshüllen abzuschätzen.
Vorzugsweise lassen sich die Sender- und Empfängermittel auf dem Fahrzeug in solchen Stellungen befestigen, daß das System im Betrieb die Gegenwart von Objekten in jeder beliebigen Stellung um das Fahrzeug herum detektieren kann.
Zu diesem Zweck sind die Sender- und Empfängermittel vorzugsweise in den Gebieten der Ecken des Fahrzeugs anzuordnen und lassen sich zweckmäßig auch in seine Stoßfänger einbauen.
In einem solchen Fall kann das System Objekte vor, neben und hinter dem Fahrzeug detektieren.
Dies läßt sich mit Sendermitteln erreichen, die zwei an einander diagonal gegenüberliegenden Eckgebieten des Fahrzeugs befestigbare Antennen aufweisen, und Empfängermitteln aus zwei an den anderen Eckgebieten des Fahrzeugs befestigbaren Antennen.
Die hintere Senderantenne wird damit zum Ausbilden von Signalen verwendet, die von Objekten hinter dem Fahrzeug reflektiert und von der Empfängerantenne an der anderen hinteren Ecke empfangen werden. Sie bildet auch Signale aus, die zum Detektieren von Objekten an der eigenen Seite des Fahrzeugs verwendet und von der Empfängerantenne an der vorderen Ecke auf der gleichen Seite empfangen werden. Ähnlich kann die vordere Sendeantenne Signale ausbilden, die zum Detektieren von Objekten vor und an der anderen Seite des Fahrzeugs verwendet werden. Dieses Merkmal ermöglicht damit das Erreichen einer verhältnismäßig großen Flächenabdeckung bei Verwendung von weniger Sender/Empfängerantennen, als in dem Fall benötigt würden, in dem das System am gleichen Ort angeordnete Sender- und Empfängermittel verwendet.
Das Sensormittel kann Sensoren enthalten, die auf den Betrieb der Richtungsanzeiger oder auf die Lenkradbewegung des Fahrzeugs oder auf den Betrieb der Fahrzeugbremsen ansprechen.
Im letzteren Fall kann das Steuermittel so angeordnet werden, daß die Bereichshüllen bei Betätigen der Fahrzeugbremsen verhältnismäßig dicht am Fahrzeug liegen. Die auf den Betrieb der Richtungsanzeiger oder die Lenkradbewegung ansprechenden Sensoren können eine Auswahl der Bereichshüllen auf der Seite des Fahrzeugs bewirken, auf der die Anzeiger betrieben werden oder in die das Lenkrad gedreht wird, was auch immer der Fall sein mag.
Das Sensormittel kann zusätzlich oder alternativ die Fahrzeuggeschwindigkeit oder den zunehmenden Abstand der Bereichsgates vom Fahrzeug ermitteln, falls die detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit Zunimmt.
Das Sensormittel kann einen Sensor enthalten, um festzustellen, ob am Fahrzeug der Rückwärtsgang eingelegt wurde. Als Folge hiervon aktiviert das Steuermittel die rückwärtigen Antennen des Fahrzeugs.
Zusätzlich oder alternativ kann das Sensormittel mit Vorteil auch die Geschwindigkeit feststellen, mit der das Fahrzeug rückwärts fährt.
In einem solchen Fall setzt das Steuermittel bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs vorzugsweise die Bereichshülle auf eine Entfernung, die mit zunehmender Geschwindigkeit nach Maßgabe einer vorgegebenen Beziehung ansteigt.
Diese Beziehung ist vorzugsweise so, daß die Bereichshüllenentfernung der Geschwindigkeit der Rückwärtsfahrt unmittelbar proportional ist, abhängig von einem minimalen Bereichshüllenabstand bei ortsfestem oder sich langsam bewegendem Fahrzeug.
Zusätzlich oder alternativ erhöht oder vermindert das Steuermittel die Zeitverzögerung für aufeinanderfolgende Abschnitte progressiv, so daß die Abstände aufeinanderfolgender Bereichshüllen zwischen dem vorgegebenen minimalen Abstand und dem maximalen Abstand zunehmen oder abnehmen, wobei sie nach Maßgabe der Beziehung bestimmt werden, so daß die Bereichshüllen die Fläche zwischen den minimalen und den maximalen Abtastabständen überstreichen. Eine solche Folge von Bereichshüllen wird als abtastende Bereichshülle angesehen.
Die Geschwindigkeit, mit der die Zeitverzögerung erhöht oder abgesenkt wird, kann proportional zu der Fahrzeuggeschwindigkeit sein und/oder zur Richtung des Fahrzeugs in Beziehung gesetzt werden. Bei einer Vorbewegung des Fahrzeugs können die Verzögerungen beim Abtasten des Ausgangs der vorderen Antenne weiter progressiv abnehmen und damit bewirken, daß die abtastende Hülle vor dem Fahrzeug in Richtung auf dieses nach innen bewegt wird, während die mit der hinteren Empfängerantenne verbundenen Verzögerungen progressiv zunehmen, so daß die hintere Hülle weg von der Rückseite des Fahrzeugs abtastet. Die vordere und die hintere Hülle können dann bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs in entgegengesetzten Richtungen abtasten.
In beiden Fällen ist die Abtastrichtung jeder dieser Abtasthüllen vorzugsweise so, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Hülle herabgesetzt wird, um die von der Hülle reflektierte(n) dopplerversetzte(n) Frequenz(en) jedes Signals entsprechend herabzusetzen. Dies setzt seinerseits die Rauschbandbreite des Systems herab.
Dieses Abtasten ermöglicht auch, daß das System Objekte detektiert, die bei maximalem Abstand auf einer Seite der Fläche Liegen, gegenüber der das System empfindlich ist, die sich aber anschließend gegenüber dem Fahrzeug seitwärts in die Bahn des Fahrzeugs bewegen, zum Beispiel, wenn das Fahrzeug um eine Ecke herum rückwärts fährt.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein mit einem gepulsten Radardetektionssystem ausgerüstetes Fahrzeug vorgesehen. Das System enthält zwei Übertragungsantennen, die eine Folge von Impulsen aussenden können, und an einander diagonal gegenüberliegenden Eckgebieten des Fahrzeugs befestigt sind, und zwei Empfängerantennen, die von anderen Objekten reflektierte Impulse empfangen können und die an den anderen Eckgebieten des Fahrzeugs befestigt sind.
Vorzugsweise steuert das Steuermittel bei Detektion eines Objekts an einer gegebenen Hülle die Zeitverzögerungen, so daß die entsprechenden Bereichshüllen sämtlich in die Nachbarschaft des Objekts verlaufen und so in Wirklichkeit das Objekt verfolgen.
In diesem Fall wird dann das Herabsetzen der Bereichshüllen teilweise durch die Detektion der Objekte an den vorhergehenen Hüllen gesteuert.
Die Erfindung liegt auch in einem mit einem Radarsystem ausgerüsteten Fahrzeug, wobei sich sowohl die Sender als auch die Empfänger an sämtlichen (vier oder mehr) Ecken des Fahrzeugs befinden.
Die Erfindung sieht auch zur Anordnung auf einem Fahrzeug ein Radarsystem vor, das Objekte in verschiedenen Gesichtsfeldern des Systems detektiert und Sender- und Antennenmittel zum Senden von Radarsignalen, Empfänger- und Antennenmittel zum Empfangen dieser Signale, Mittel zum Detektieren der Gegenwart oder der Abwesenheit eines reflektierenden Ziels an einer vorgegebenen Gruppe von ellipsoiden, um das Fahrzeug herum angeordneten Bereichshüllen, Auswahlmittel zum Selektieren des Gesichtsfeldes des Systems und an die Auswahlmittel angeschlossene Sensormittel zum Detektieren eines Merkmals oder mehrerer Merkmale des Betriebszustandes des Fahrzeugs aufweist, wobei diese Merkmale das erforderte Gesichtsfeld bestimmen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun nur als Beispiel unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei ist:
Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf ein mit einem erfindungsgemäßen Radarsystem ausgerüstetes Kraftfahrzeug, wobei das System hinter dem Fahrzeug befindliche Objekte detektiert,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des in Fig. 1 gezeigten Radarsystems;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform des Systems,
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Fahrzeugs mit Darstellung der abgeänderten Ausführungsform des Radarsystems und insbesondere der dadurch generierten Bereichsgates,
Fig. 5 ein Schaubild mit Darstellung der Beziehung zwischen dem Abstand eines der in Fig. 4 gezeigten Bereichsgates zu der Geschwindigkeit, mit der das Fahrzeug rückwärts fährt.
Fig. 6 ist eine schematische Aufsicht auf ein mit einer weiter abgewandelten Ausführungsform des Systems ausgerüstetes Fahrzeug und zeigt einige der vom System generierbaren Bereichshüllen, wobei das System Objekte vor, hinter oder neben dem Fahrzeug detektieren kann.
Fig. 7 zeigt eine weitere Abwandlung am erfindungsgemäßen System, wobei diese Abwandlung dem System das Orten von hinter dem Fahrzeug befindlichen Hinternissen gestattet, und
Fig. 8 und Fig. 9 zeigen die durch das System bei Detektion eines Fahrzeugs erzeugte "Stereosignatur".

Einzelbeschreibung

Gemäß Fig. 1 ist ein Motorfahrzeug 1 mit einem Radarsystem mit einer Sendeantenne 2 und einer Empfangsantenne 3 ausgerüstet. Beide Antennen sind von der flachen formgleichen Bauart und im hinteren Stoßfänger 5 des Fahrzeugs angeordnet. Die Sende- und die Empfangsantenne sind in den Gebieten der rückwärtig nah- bzw. lenkradseitigen Ecken des Fahrzeugs angeordnet.
Im Betrieb überträgt die Antenne 2 eine Folge kurzer Hochfrequenzimpulse, von denen jeder im typischen Fall in Abhängigkeit von der An- und der Abstiegszeit und der Frequenzcharakteristik der Antenne 2 eine Dauer von 0,1 bis 5 Nanosekunden aufweist. Im allgemeinen enthält jeder Impuls nur wenige Zyklen der vorherrschenden Hochfrequenz. Die Impulse sind jedoch von denen zu unterscheiden, die bei der Klasse der "ultrabreitbandigen Radarsysteme" verwendet werden, bei denen eine Übergangswellenform ein sehr weites Frequenzspektrum enthält und damit den Anforderungen einer elektromagnetischen Kompatibilität wahrscheinlich nicht entspricht. Die Frequenz des Auftretens der Impulse liegt in der Größenordnung von MHz.
Gemäß Fig. 2 wird das Ausstrahlen der Impulse durch die Antenne 2 durch einen Taktgeber 4 ausgelöst, der mittels eines stabilen Oszillators einen Sendergenerator 8 eines Senders 8 für die Antenne 2 über ein Bandpaßfrequenzfiltermittel 10 triggert.
Vor dem Übermitteln durch die Antenne 2 werden die von dem Generator generierten Impulse in dem Filtermittel 10 gefiltert, das den Durchgang von Frequenzen in einem Arbeitsbereich von 5,7 bis 7,2 GHz zwecks Übertragung zur Antenne zuläßt.
Der Taktgeber 4 ist auch an einen Gate-Empfänger 12 angeschlossen, der seinerseits an die Empfangsantenne 3 über ein Verstärker- und Filtermittel 14 angeschlossen ist, das die von der Antenne 3 empfangenen Signale verstärkt und filtert, um das gleiche Frequenzband durchzulassen wie das Filter 10.
Der Gate-Empfänger 12 tastet die von der Antenne 3 empfangenen Signale nach ihrem Filtern und Verstärken nach Maßgabe eines Signals vom Taktgeber 4 aus.
Der Ausgang des Gate-Empfängers 12 ist an eine Detektorschaltung 28 angeschlossen, die die Gegenwart oder das Fehlen eines Hindernisses in Abhängigkeit davon feststellt, ob ein reflektiertes Signal von der Antenne 3 aufgenommen wurde, und ein die Gegenwart oder das Fehlen einer solchen Reflexion darstellendes Ausgangssignal O erzeugt. Der Betrieb des Detektors 28, des Taktgebers 4 (und damit des Senders 8 und des Empfängers 12) wird mit einem Selektor 32 gesteuert, der Signale von einem Sensor 30 empfängt, der den Status der Steuerung/des Betriebes des Fahrzeugs anzeigende Signale ausbildet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Sensor 30 ein Geschwindigkeitssensor, der die Geschwindigkeit detektiert, mit der das Fahrzeug 1 rückwärts fährt. Der Selektor 32 steuert die Verzögerung zwischen dem Erzeugen jedes gesendeten Impulses und dem jeweiligen Austasten der Ausgangsspannung vom Verstärker/Filter 14 gemäß der nachstehend erläuterten Beziehung.
Im allgemeinen bewirkt der Taktgeber 14, der unter der Steuerung des Selektors 32 arbeitet, daß der Gate-Empfänger 12 das Ausgangssignal der Empfangsantenne 3 während eines vorbestimmten Abschnittes (einer Austastperiode von zum Beispiel 0,05 bis 2,5 Nanosekunden) bei einer oder mehreren vorbestimmten Verzögerungen (normalerweise zwischen 1 und 200 Nanosekunden entsprechend den Bereichen von 15 cm bis 30 m hinter dem Fahrzeug) nach der Übertragung eines vorgegebenen Impulses durch die Antenne 2 austastet. Falls die Antenne 3 die Reflexion eines solchen Impulses während einer gegebenen Austastperiode empfängt, zeigt dies an, daß der Sendeimpuls von der Antenne 2 zu einer reflektierenden Oberfläche und zurück zu der Antenne 3 in der Verzögerung zwischen dem Senden des Impulses und der jeweiligen Austastperiode gewandert ist.
Aus dieser Information kann abgeleitet werden, daß die reflektierende Oberfläche irgendwo auf einer Bereichshülle (im folgenden Bereichsgate genannt), zum Beispiel dem Bereichsgate 33 in Fig. 1, liegt, wobei der Abstand dieses Gates vom Fahrzeug 1 derart ist, daß die von einem Impuls für den Weg zum Bereichsgate und zurück zum Fahrzeug 1 benötigte Zeit die gleiche ist wie die Verzögerung zwischen dem Aussenden des Impulses und der Austastperiode.
Damit kann angenommen werden, daß das Bereichsgate die Form einer teilweise ellipsoiden Hülle mit Antennen 2 und 3 in ihren Brennpunkten aufweist. Das Bereichsgate nimmt nicht die Form einer das Fahrzeug 1 umhüllenden vollen Ellipse an, da die Sende- und die Empfangsantennen 2 und 3 keine vollständige Abdeckung bieten. In der Tat wird die seitliche Ausdehnung des Bereichs des Systems durch Zusammenmultiplizieren der Richtdiagramme der Antennen bestimmt. In Fig. 1 stellt die schattierte Fläche 6 den Abschnitt der Fläche in dem Bereich des Systems zwischen dem Gate 33 und dem Fahrzeug 1 dar.
Der Abstand des Bereichsgates 33 vom hinteren Ende des Fahrzeugs 1 wird vom Selektor 32 nach Maßgabe der in Fig. 5 dargestellten Beziehung bestimmt. Wenn damit die Rückwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs unter einem Meter pro Sekunde liegt, wird das Bereichsgate 33 auf einen vorgegebenen minimalen Abstand von zwei Metern vom hinteren Ende des Fahrzeugs 1 gesetzt, wie dies durch den horizontalen Abschnitt 31 der Kurve angezeigt wird. Bei zunehmender Rückwärtsgeschwindigkeit muß der Fahrer des Fahrzeugs jedoch vor weiter vom Heck abliegenden Hindernissen gewarnt werden, so daß er bei Notwendigkeit Zeit zum Anhalten des Fahrzeugs hat. Falls die Rückwärtsgeschwindigkeit damit über einen Meter pro Sekunde ansteigt, erhöht sich der Abstand des Bereichsgates 33 entsprechend, wie dies vom geneigten Abschnitt 35 der Kurve angezeigt wird.
Das in Fig. 3 gezeigte System ist in vieler Hinsicht dem System in Fig. 2 ähnlich. Das System weist jedoch eine Anzahl von Gatevorrichtungen auf, zum Beispiel 62, 64 und 70, die zum Empfangen von Reflexionen von von einer Sendeantenne 52 (die der Antenne 2 entspricht) ausgesendeten Impulsen an eine Empfangsantenne 53 (die der Antenne 3 entspricht) angeschlossen sind.
Das Aussenden der Impulse durch die Antenne 52 wird von einem Taktgeber 54 ausgelöst, der mit Hilfe eines stabilen Oszillators einen Sendegenerator 56 eines an die Antenne 52 angeschlossenen Senders 58 triggert. Diese Impulse sind den vom Sender 8 erzeugten Impulsen ähnlich und werden vor ihrer Zuleitung zur Antenne 52 zum Entfernen von Frequenzbestandteilen, die mit in der Nähe befindlicher Funkausrüstung in dem gleichen Fahrzeug oder in anderen Fahrzeugen interferieren könnten, in einem Bandpaßfilter 60 ausgefiltert.
Der Taktgeber 54 ist auch an die Gatevorrichtungen 62, 64 und 70 angeschlossen, die sämtlich einen jeweiligen Sampler 66 enthalten, der die Ausgangsspannung der Antenne 53 nach Maßgabe eines Signals vom Taktgeber 54 austastet. Zwischen den Samplern 66 und der Antenne 53 liegende Hochfrequenzfilter 68 filtern sämtliche von der letzteren aufgenommenen Signale zum Entfernen von Interferenzen aus kontinuierlich arbeitenden Wellenquellen, zum Beispiel aus Sendungen von Rundfunksendern oder Mobilphonen. Die Gatevorrichtungen 62, 64 und 70 enthalten sämtlich nicht gezeigte Verstärkungsmittel zum Verstärken der empfangenen Signale.
Die Ausgänge der Gatevorrichtungen 62, 64 und 70 sind an entsprechende Signalverarbeitungseinheiten 72, 74 und 76 angeschlossen, die dann die bearbeiteten Signale einem Steuermittel in Form eines Steuerprozessors 78 zum Analysieren der Signale von den Prozessoren zuführen, um zu bestimmen, ob der Betrieb einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 80 ausgelöst wird oder nicht, was ein sicht- oder hörbarer Alarm sein kann.
Jede Signalverarbeitungseinheit enthält damit einen entsprechenden Empfänger zum Detektieren der durch die Gatevorrichtungen empfangenen Signale. Abhängig von der Natur des zu analysierenden Signals ist die Bandbreite des Empfängers veränderlich. Der Steuerprozessor 78 sendet auch Signale an den Taktgeber 54, damit dieser das Aussenden von Impulsen und das Tasten der Ausgabe der Antenne durch die Gatevorrichtungen 62, 64 und 70 an vom Prozessor 78 gesteuerten Zeitpunkten auslöst.
Der Prozessor 78 ist auch an einen nicht gezeigten Bewegungssensor angeschlossen, der die Geschwindigkeit mißt, mit der das Fahrzeug 1 rückwärts fährt.
Im Betrieb bewirkt der Taktgeber 54, daß eine ausgewählte Gatevorrichtung die Ausgabe der Empfangsantenne 53 während einer verhältnismäßig kurzen Tastperiode tastet. Vorzugsweise liegt diese unter der Anstiegszeit der zum Erzeugen der Sendeimpulse bei einer vorgegebenen Verzögerung verwendeten Flanke. Die Verzögerung liegt normalerweise bei 1 bis 200 Nanosekunden (entsprechend den Entfernungen von 15 cm bis 30 m). Damit wird eine zugehörige Bereichshülle ähnlich wie bei dem System nach den Fig. 1 und 2 kreiert.
Das Steuermittel ist zum Ausbilden von Zeitverzögerungen, die für eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt werden können, anpaßbar. Sie können (zum Erzeugen eines abtastenden Bereichsgates) regelmäßig mit der Zeit zu- oder abnehmen. Die Zeit kann veränderlich sein, so daß sich das Bereichsgate zum Verfolgen eines vom System entdeckten Hindernisses bewegt, oder sie kann nach Maßgabe der Geschwindigkeit des Fahrzeugs selbst veränderlich sein. Das Steuermittel kann weiter Schaltungen enthalten, die zum Ermöglichen der Analyse der bestimmten, festen oder einstellbaren Verzögerungswerten entsprechenden Signale weiteres Abtasten durchführen, während die Zeitverzögerung für das Bereichsgate zwischen einem Minimum- und einem Maximumwert regelmäßig ansteigt oder abfällt.
Gemäß Fig. 4 erzeugt jede Gatevorrichtung ein entsprechendes Bereichsgate. Die Gatevorrichtung 64 erzeugt das Gate 33, das sich in einem bestimmten Abstand (für mindestens 1000 Betriebszyklen des Systems) bei einer gegebenen Rückwärtsgeschwindigkeit vom Heck des Kraftfahrzeugs 1 befindet. Die Beziehung zwischen dem Abstand des Gates 33 vom Heck des Kraftfahrzeugs ist die gleiche wie die vom System der Fig. 1 und 2 für das Gate 33 erzeugte Beziehung.
Die Gatevorrichtung 62 wird so gesteuert, daß sie die Ausgabe der Antenne 53 in aufeinanderfolgenden Tastperioden tastet, die mit sukzessiv zunehmenden Verzögerungen gegenüber ihren jeweiligen Impulsen auftreten. Falls zum Beispiel die erste Tastperiode der Vorrichtung 62 zehn Nanosekunden nach dem Aussenden des entsprechenden Impulses erfolgt, kann die Zeitverzögerung zwischen dem Aussenden des nächsten Impulses und der nächsten Tastperiode elf Nanosekunden betragen, und diese Erhöhung in der Verzögerung kann bis zum Erreichen eines Maximums anhalten, worauf die minimalen Verzögerung noch einmal verwendet wird.
Als Ergebnis erzeugt die Gatevorrichtung 62 ein Bereichsgate, das eine Fläche hinter einem Fahrzeug abtastet. Die beiden möglichen Positionen des tastenden Bereichsgates werden in Fig. 4 bei 34 und 36 gezeigt. In diesem Beispiel tastet das tastende Bereichsgate von 0,1 m hinter dem Fahrzeug bis zu der Stellung des "fixierten" Bereichsgates ab. Für Rückwärtsgeschwindigkeiten bis zu einem Meter pro Sekunde zum Beispiel wird der Tastbereich damit zwischen 0,1 und 2 m liegen. Das tastende Gate überstreicht die in Fig. 1 gezeigte schattierte Zone 6.
Das tastende Bereichsgate ermöglicht dem Radarsystem das Detektieren eines sich bewegenden Hindernisses, wie zum Beispiel des Hindernisses 40 in Fig. 1, das außerhalb des seitlichen Bereiches des Gates 33 liegt, wenn es sich in diesem Abstand befindet, das aber in den Weg des Kraftfahrzeugs eintritt, nachdem das Bereichsgate 33 vorbei kam. Ein solches Objekt wird nicht an dem von der Gatevorrichtung 64 erzeugten Bereichsgate 32, aber an dem von der Gatevorrichtung 62 erzeugten tastenden Bereichsgate detektiert.
Eine der anderen Gatevorrichtungen kann zum Ausbilden eines Bereichsgates benutzt werden, das ein hinter dem Kraftfahrzeug detektiertes Objekt verfolgt und damit eine genaue Anzeige der Geschwindigkeit der Annäherung dieses Objekts gegenüber dem Kraftfahrzeug ergibt. Dies wird durch stetiges Einstellen der Abtastverzögerung für die in Frage stehende Gatevorrichtung unter der Steuerung des Prozessors 78 bewirkt. In einem Beispiel nimmt das verfolgende Bereichsgate (wie das Gate 42 in Fig. 4) die Form eines abtastenden Bereichsgates an, das zwischen verhältnismäßig schmalen Grenzen überstreicht, die nach jeder auf die Ausgabe des Abtasters gestützten Abtastung eingestellt werden.
Ein möglicher Algorithmus zur Verwendung beim Bestimmen der Grenzen ist ein Algorithmus, der die Position in der empfangenen Signatur nach jeder Abtastung und die Breite der Spitze zwischen zum Beispiel benachbarten Minimum- oder Null-Durchgängen mißt. Die Spitzenposition und deren Änderung über einer Anzahl von Abtastungen kann zum Erzielen einer Schätzung der Zielposition und der Geschwindigkeit unter Verwendung von Algorithmen, wie zum Beispiel Kalman-Filtern, verwendet werden. Dann kann eine Voraussage zu der Objektposition für die nächste Abtastung und die auf beiden Seiten der vorausgesagten Position gesetzten Abtastgrenzen gemacht werden. Die Abtastgrenzen werden auch so eingestellt, daß sie die Möglichkeit von Vorhersagefehlern und die Breite der Spitze berücksichtigen, um sicherzustellen, daß die gleiche Spitze in der nächsten Abtastung gefunden wird.
Eine Vorwärtsbewegung des Kraftfahrzeugs wird durch den an den Steuerprozessor 78 angeschlossenen Sensor detektiert. In diesem Fall setzt der Prozessor 28 ein fixiertes hinteres Gate 33 auf einen Abstand, der größer ist als der von der Kurve in Fig. 5 angegebene Abstand und der von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig ist. Das Bereichsgate wird dann zum Detektieren von sich dem Kraftfahrzeug von hinten nähernden Fahrzeugen verwendet, so daß das System bei Bedarf den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 davor warnen kann, die Spur zu ändern oder andere Fahrzeuge zu überholen.
Der Prozessor 78 kann die empfangenen reflektierten Signale analysieren zum Erzielen einer Anzeige über die Geschwindigkeit des anderen Fahrzeugs gegenüber dem Bereichsgate 33 unter Verwendung der Beziehung
= 2v/λ Hz
Dabei ist die vorherrschende Frequenz des empfangenen Signals, v die Geschwindigkeit des anderen Fahrzeugs senkrecht zum Bereichsgate und λ die vorherrschende Wellenlänge der ausgestrahlten Impulse.
Zusätzlich kann das System die Gegenwart eines statischen Objekts in einer bestimmten Stellung gegenüber dem Kraftfahrzeug 1 unter Verwendung eines entsprechenden fixierten Bereichsgates detektieren. Hierzu mißt das System die Änderung in der Stärke des empfangenen Signals und des Empfängers, verglichen mit dem bei Abwesenheit eines Objekts gemessenen Hintergrundpegel. Dies verlangt eine gute, langanhaltende Stabilität der Empfängerschaltung und daß der Empfängerausgang gleichspannungsgekoppelt ist. Ein solches Objekt kann auch mit Verwendung eines tastenden Bereichsgates detektiert werden, da dies ein Signal ausbildet, das dem Signal entspricht, das durch ein sich bewegendes, durch ein fixiertes Bereichsgate durchtretendes Objekt erzeugt wird.
Falls das Radar Impulse von einer Nanosekunde Dauer verwendet und sich ein Objekt gegenüber einem Bereichsgate mit einer Geschwindigkeit von zehn Metern pro Sekunde bewegt, liegt die vorherrschende Energie in dem getasteten Signal bei einer Frequenz von annähernd 67 Hz. In der Praxis kann die Empfängerbandbreite für das System von Gleichspannung bis 200 Hz oder mehr eingestellt werden, damit sich in einem interessierenden Geschwindigkeitsbereich bewegende Objekte detektiert werden können.
Im allgemeinen sind tastende oder nachfolgende Bereichsgates, wie sie oben beschrieben wurden, zum Detektieren von gegenüber dem Kraftfahrzeug 1 fixierten Objekten geeigneter als fixierte Bereichsgates, da die Objekte dann nicht zu einem Anstieg in einem Gleichspannungssignal führen, und als Folge hiervon muß die Empfangsschaltung des Systems weder gleichspannungsgekoppelt sein noch eine gute, langanhaltende Stabilität aufweisen. Weiter braucht die Empfangsschaltung keine so große Bandbreite wie die zum Detektieren einer Gleichspannungsversetzung erforderliche Schaltung aufzuweisen, insbesondere falls nachverfolgende Bereichsgates verwendet werden, da deren Ablenkgeschwindigkeit verhältnismäßig niedrig ist. Die herabgesetzte Bandbreite kann zum Zurückweisen von Geräusch sowohl in der Empfangsschaltung als auch von äußeren Quellen verwendet werden und verbessert damit das Signal/Rauschverhältnis des Systems im Vergleich zu fixierten Bereichsgates, insbesondere falls nachverfolgende Bereichsgates verwendet werden, da diese die Dopplerbandbreite des empfangenen Signals herabsetzen.
Es leuchtet ein, daß die Natur des von jeder Gatevorrichtung generierten Bereichsgates vom Steuerprozessor 78 überwacht wird. Damit kann jede Gatevorrichtung abhängig von dem ihr durch den Steuerprozessor 78 zugeführten Signal fixierte, austastende oder nachverfolgende Bereichsgates erzeugen.
Eine weitere Erörterung der möglichen Anwendungen der Bereichsgates und der sich anschließenden Analyse folgt nachstehend:
Die Gegenwart eines Objekts in einer (gegenüber dem Kraftfahrzeug 1) fixierten Stellung kann auch mit Verwendung eines Bereichsgates detektiert werden, das zwischen Verzögerungen beide Seiten überstreicht, die der interessierenden fixierten Position entsprechen. Das empfangene Signal wird durch die Normalgeschwindigkeit des Objekts gegenüber dem Bereichsgate bestimmt, so daß die Mittelfrequenz des Empfängers unter Verwendung der obigen Analyse, bei der v jetzt die Ablenkgeschwindigkeit des Bereichsgates ist, ausgewählt wird. Die Bandbreite der Empfangsschaltung wird im allgemeinen so gewählt, daß sie mit der Mittelfrequenz entsprechend der Breitbandnatur des ausgestrahlten Radarimpulses vergleichbar ist.
Bei Verwendung dieses Verfahrens führen ortsfeste Objekte nicht zu einem Anstieg des Gleichspannungssignals, so daß der Empfänger weder gleichspannungsgekoppelt sein noch eine gute, langanhaltende Stabilität aufweisen muß.
Es sei bemerkt, daß es Vorteile bringt, die Bandbreite der Empfängerschaltung so weit einzuschränken, wie es das empfangene Signal zuläßt, um Geräusche zurückzuweisen, die entweder durch thermisches Rauschen in der Empfängerschaltung verursacht werden oder aus äußeren Quellen stammen.
Die Gegenwart eines sich bewegenden Objekts kann auch mit einem gewobbelten Bereichsgate detektiert werden: Die Empfangerbandbreite muß zum Ermöglichen höherer (oder niedrigerer) relativer Normalgeschwindigkeiten der Objekte erhöht werden.
Die Entfernung eines Gegenstandes kann durch Detektieren seiner Stellung an einem von mehreren Bereichsgates (fest oder gewobbelt) detektiert werden, die durch Tasten bei verschiedenen Verzögerungen nach dem Augenblick der Ausstrahlung gebildet werden.
Statische Bereichsgates können in kurzen Abständen gebildet werden, vorzugsweise weniger als einem Viertel der Wellenlänge des ausgestrahlten Impulses. Ein interessierendes Gebiet, das sich bis zu einer oberen Entfernung von annähernd zehn Metern erstreckt, läßt sich mit einer übertragenen Wellenlänge von 0,3 m mit Verwendung von 134 getrennten fixierten Bereichsgates 0 m, 0,075 m, 0,15 m usw. abdecken.
Gewobbelte Bereichsgates können auch in kürzeren Abständen gebildet werden, entweder mit Überlappung oder Nichtüberlappung der Abstreifgebiete, vorzugsweise nicht weniger als die Wellenlänge des ausgestrahlten Impulses. Zum Beispiel läßt sich die Abdeckung eines interessierenden Gebiets, das bis zu einer oberen Entfernung von annähernd 10 m verläuft, mit einer ausgestrahlten Wellenlänge von 0,3 m erreichen unter Verwendung von 33 getrennten, gewobbelten Bereichsgates, die Bereiche von 0-0,3 m, 0,3-0,6 m, 0,6-0,9 m usw. abdecken, oder unter Verwendung der gleichen Zahl von getrennten, gewobbelten Bereichsgates, die den Bereich 0-0,6 m, 0,3-0,9 m, 0,6-1,2 m usw. abdecken.
Unter Verwendung dieses Verfahrens läßt sich der Abstand eines Objekts aus dem Abstand entsprechend dem Bereichsgate, auf dem es detektiert wird, bestimmen. In der Praxis bedeutet die verlängerte Signatur des Objekts, daß es wahrscheinlich an mehreren Bereichsgates detektiert wird. In diesem Fall kann der mittlere Abstand dieser Gates verwendet werden.
Der Abstand eines Objekts läßt sich bei Verwendung einer kleineren Zahl von Gates, die einzeln ein größeres interessierendes Gebiet abdecken, vorzugsweise mehr als viermal die Wellenlänge des ausgesendeten Impulses, mit höherer Auflösung bestimmen. Während das Bereichsgate das Gebiet überstreicht, kann die höchste Spitze oder irgendein anderes identifizierbares Merkmal in dem empfangenen Signal geortet werden. Der Abstand des Objekts wird dann für die Abtastung, an der die Spitze auftritt, aus der Abtastverzögerung bestimmt.
Mehrere technisch hochentwickelte Signalbearbeitungstechniken können zum weiteren Erhöhen der Abstandsauflösung verwendet werden.
Bei der Abstandsmessung bekannter Objekte läßt sich eine verbesserte Genauigkeit durch Vergleich des empfangenen Signals mit kalibrierten gemessenen Signaturen, die die Stellung des physikalischen Objekts mit besonderen Charakteristiken von dessen Radarsignatur in Beziehung setzen, erzielen.
Die Bewegung eines Objekts läßt sich unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Techniken durch Messen der Änderung in seiner Stellung oder seinem Abstand über der Zeit bestimmen.
Signalverarbeitungstechniken können zum Verbessern der Auflösung oder Genauigkeit, mit der die Bewegung eines Objekts, verglichen mit einer differentiellen Stellungsmessung, die naturbedingt rauscherfüllt ist, bestimmt wird, verwendet werden.
Die oben erörterten fixierten und gewobbelten Bereichsgates wurden unter Verwendung einer Einstellung "mit offener Schleife" der Abtastverzögerung und damit des Bereichsgatebereichs generiert: Auf der anderen Seite hängt die Abtastverzögerung für die nachverfolgenden Bereichsgates von den empfangenen reflektierten Signalen ab und ist damit an die Bewegung der detektierten Objekte angepaßt.
Zum Beispiel kann die Bewegung eines Objekts durch sein Nachverfolgen in einem Bereich mit einem gewobbelten Bereichsgate bestimmt werden: Das Gate wird wiederholt durch die Bereiche gewobbelt, in denen das Objekt liegt. Bei jedem Überstreichen wird die Position und die Geschwindigkeit des Objekts hochgerechnet und der abzustreichende Bereich eingestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere konfigurierbare Bereichsgates vorgesehen. Eins oder mehrere statische Bereichsgates werden in einem "Überwachungs"modus für die ursprüngliche Detektion verwendet. Anschließend wird ein Bereichsgate und seine zugehörige Abtastung dem Nachverfolgen der Bewegung jedes Objekts in dem interessierenden Gebiet zugeordnet.
Das in Fig. 6 gezeigte System enthält die Merkmale der Systeme nach den Fig. 1 und 2 (angezeigt durch gleiche Bezugszeichen), und ein weiterer Sender 44 und Empfänger 46 sind in einander gegenüberliegenden Endgebieten des vorderen Stoßfängers des Kraftfahrzeugs angeordnet. Ein mit dem abgewandelten System ausgerüstetes Kraftfahrzeug weist damit eine Antenne in jedem seiner vier Eckgebiete auf, und jede Antenne hat in der Horizontalebene ein Gesichtsfeld von 270º. Ein mit diesem System ausgerüstetes Kraftfahrzeug weist damit eine entsprechende Antenne in jedem seiner vier Eckgebiete auf. Die schattierten Gebiete 6, 7, 9 und 11 stellen die zusammengefaßten Richtdiagramme der Antennenpaare 2 und 3, 44 und 46, 46 und 2 bzw. 44 und 3 dar, wenn sie von den Bereichshüllen 33, 56, 62 bzw. 64 begrenzt werden.
Die Antennen 44 und 46 sind jeweils an eine Anzahl von Austast-Nerstärkungsvorrichtungen und einen Impulssender und ein Filter angeschlossen, die die in Fig. 2 gezeigte Bauart (8, 10) aufweisen, und diese Bauteile sind ihrerseits an einen dem Geber 4 ähnlichen Taktgeber angeschlossen. Der für das System vorgesehene Steuerprozessor, das heißt der Selektor 42, steuert den Betrieb sowohl der Impulsgeneratoren als auch sämtlicher Gatevorrichtungen und wählt, welche Antennen und Gatevorrichtungen in Abhängigkeit vom Zustand der Bewegung und der Steuerung des Fahrzeug verwendet werden sollten.
Die Antennen 44 und 46 können somit zum Generieren von Bereichsgates, wie zum Beispiel dem Gate 56 vor dem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden. Zusätzlich kann die Antenne 3 von der Antenne 44 ausgestrahlte reflektierte Signale empfangen, während die Antenne 46 reflektierte Signale empfängt, die vom Empfänger 2 ausgestrahlt wurden, so daß Bereichsgates auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs 1 gebildet werden. Mit gerade zwei Sendern und zwei Empfängern kann das Radarsystem damit um das ganze Kraftfahrzeug herum befindliche Objekte detektieren, da es Bereichsgates am Bug, am Heck und an den Seiten des Kraftfahrzeugs generieren kann. Bei Vorwärtsbewegung des Kraftfahrzeugs 1 generieren die Antennen 2 und 3 das rückwärtige fixierte Bereichsgate 33 in zum Beispiel 30 m. Das Bereichsgate 56 stammt aus dem Paar der Bereichsgates 56 und 58, die die Gebiete vor bzw. hinter dem Kraftfahrzeug 1 abtasten. Ähnliche (nicht gezeigte) Bereichsgates tasten die Gebiete auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs 1 ab. Falls irgendeins der abtastenden oder fixieren Bereichsgates ein anderes Fahrzeug auf der Straße detektiert, ein nachverfolgendes Bereichsgate, zum Beispiel 62 oder 64, so daß die Relativgeschwindigkeit und die Position des anderen Fahrzeugs genau überwacht werden können.
Falls damit zum Beispiel ein anderes, von einem vorderen Bereichsgate überwachtes Fahrzeug seine Geschwindigkeit plötzlich herabsetzt, kann der zugehörige Anstieg in der Relativgeschwindigkeit und die Abnahme des Abstandes vom Kraftfahrzeug 1 einen Alarm auslösen. Der Selektor des Radarsystems ist an die Lenkradsensoren angeschlossen. Als Folge hiervon kann das System feststellen, ob der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 die Fahrspur ändern will, und den Fahrer warnen, wenn dies zu einem Kollisionsrisiko führen sollte. Falls der Fahrer zum Beispiel ein vorausfahrendes Fahrzeug überholen will, warnt das System vor der Gegenwart eines Fahrzeugs rechts vom Kraftfahrzeug 1.
Die von dem gleichen Objekt an jeder der beiden horizontal auseinanderliegenden Antennen (zum Beispiel 3 und 46) empfangenen Signale als Folge der Reflexion des Signals von der gleichen Sendeantenne (zum Beispiel Antenne 2) werden in den Fig. 8 und 9 gezeigt. In diesem Beispiel weist das Objekt gleichen Abstand von den Empfangsantennen auf, und dies bedingt eine gleichzeitige Detektion der reflektierten Impulse. Im Fall eines außermittigen Objekts wird eine der Kurven nach den Fig. 8 und 9 gegenüber der anderen entlang der Zeitachse verschoben.
Fig. 7 zeigt eine weitere Abwandlung am Radarsystem, bei dem dann jedes Eckengebiet des Kraftfahrzeugs vier Antennen aufweist, eine Senderantenne und drei zugehörige Empfängerantennen. Die Figur zeigt den Bug des Kraftfahrzeugs und in Einzelheiten die Antennengruppe im vorderen rechten Eckengebiet. Wie ersichtlich ist, weist diese Gruppe eine gerade unterhalb der beiden seitlich auseinanderliegenden Empfangsantennen 102 und 104 angeordnete Senderantenne 100 und oben eine dritte Empfangsantenne 106 auf, die vertikal und seitlich in einem Abstand von den Antennen 102 und 104 liegt. Die Sendeantenne ist an einen dem Sender und dem Filter 10 ähnlichen Sender und Filter angeschlossen, während jede der Empfangsantennen 102, 104 und 106 an einen entsprechenden, dem Empfänger 12 und dem Verstärker/Filter 14 ähnlichen Abtastempfänger und Verstärker/Filter derart angeschlossen ist, daß jede der Empfangsantennen zum Generieren eines entsprechenden Bereichsgates in Zusammenwirkung mit der Sendeantenne 100 eingesetzt werden kann. Die räumliche Trennung der Antennen führt zu drei Bereichen für den Hauptreflexionspunkt auf einem Gegenstand, zum Beispiel 108 vor dem Kraftfahrzeug 1, und das System kann damit zum Bestimmen der Stellung des Objekts mit Hilfe einer Triangulation verwendet werden.
Die Längen der die Antennen verbindenden imaginären Linien und die Winkel zwischen diesen und die imaginären Linien 110, die die Antennen mit dem Hindernis verbinden, bestimmen die Unterschiede zwischen den Längen (d1, d2 und d3) der Linien 110. Diese Unterschiede werden in der Tat unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Abtasttechnik mit dem Radarsystem gemessen.
Das von einem Gegenstand empfangene Signal hängt von der übertragenen Energie (Pt), der Reflexionsleistung des Gegenstandes (pobst), der Verstärkung der Sendeantenne (Gt(θ,φ)), der Verstärkung des Empfängers (Gr(θ,φ)), der Entfernung vom Empfänger zum Hindernis (Kro) und vom Sender zum Hindernis (Rto) und der wirksamen Fläche des Empfängers (Ae) ab, gemäß der Gleichung:
Da die Stellung des Hindernisses Pt, Ae und die Verstärkung jeder Antenne als Funktion der Polarwinkel θ (Elevation) und φ (Azimuth) bekannt sind, kann die Reflexionsleistung unmittelbar aus der empfangenen Energie errechnet werden, die vom Radar unmittelbar gemessen wird.
Die Erfindung stellt damit einen Radarsensor zur Verfügung, der an einem Straßenkraftfahrzeug zum Überwachen verschiedener Raumvolumina in der Nähe des Fahrzeugs eingebaut werden kann, wobei die besondere Ausgestaltung des Radars das Durchführen einer Anzahl von Funktionen gestattet, die bisher als getrennt angesehen wurden, abhängig vom Inhalt des nahegelegenen Raumes und dem Zustand des Fahrzeugs.

Claims

1. Ein Straßenkraftfahrzeug-Radarsystem zum Überwachen eines das Straßenkraftfahrzeug umgebenden Raums und zum Detektieren von Gegenständen in dem überwachten Raum mit:

- Sendemitteln (2, 8; 52, 58; 44; 100) zum Senden eines Radarsignals,

- Empfängermitteln (3, 14; 53; 62, 64, 70; 46; 102, 104, 106) zum Empfangen eines reflektierten Signals nach der Reflexion von einem zu detektierenden Gegenstand,

- Sensormitteln (30) zum Erkennen einer oder mehrerer Betriebseigenschaften des Straßenkraftfahrzeuges,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Straßenkraftfahrzeug-Radarsystem innerhalb des überwachten Raumes Objekte in jedem aus einer Vielzahl von verschiedenen möglichen Gesichtsfeldern (6, 33; 7, 9, 11) ausgewählten Gesichtsfeld detektieren kann und weiter aufweist:

- Steuermittel (32; 78) zum Selektieren mindestens eines aus der Vielzahl der Gesichtsfelder des Systems nach Maßgabe der Ausgabe des Sensormittels (30) und zum Steuern des Systems zu einem Betrieb nur zum Detektieren von Objekten in dem ausgewählten Gesichtsfeld,

- Tormittel (12; 66) zum Tasten des von dem Empfängermittel während einer Tastperiode empfangenen reflektierten Signales,

- einen Zeitgenerator (4; 54), der die Tormittel (12; 66) die Ausgabe des Empfängermittels (3, 14; 53, 62, 64, 70; 46; 102, 104, 106) tasten läßt bei mindestens einer aus einer Auswahl von vorgegebenen Zeitverzögerungen aus der Übertragung eines besonderen gesendeten Radarsignals, um damit mindestens eine imaginäre Bereichshülle (33) zu definieren, und wobei das Steuermittel (32; 78) das System nur zum Detektieren von Objekten in einem ausgewählten Gesichtsfeld steuert durch Steuern, welche aus der Auswahl der vorgegebenen Zeitverzögerungen durch den Zeitgenerator (4; 54) eingesetzt wird, wodurch das System nur ein Objekt mit einer reflektierenden Oberfläche an einer imaginären Bereichshülle detektiert.

2. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach Anspruch 1, bei dem entweder das Sendemittel (2, 8; 52, 58; 44; 100) oder das Empfängermittel (3, 14; 53, 62, 64, 70; 46; 102, 104, 106) eine Vielzahl von Antennen (2, 3; 52, 53; 44, 46; 102, 104, 106) aufweist und bei dem das Steuermittel das System weiter so steuert, daß es nur Objekte in einem ausgewählten Gesichtsfeld detektiert durch Selektieren, durch welches Paar (welche Paare) aus der Vielzahl der Antennen Signale gesendet und empfangen werden, wodurch ein ausgewähttes Gesichtsfeld des Systems durch die kombinierten Strahlungsmuster eines Antennenpaares in Kombination mit der imaginären Bereichshülle (33) oder sämtlichen imaginären Bereichshüllen (33, 56, 62, 64) definiert wird.

3. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach Anspruch 1, bei dem sowohl das Sendemittel (2, 8; 52, 58; 44; 100) als auch das Empfängermittel (3, 14; 53, 62, 64, 70; 46; 102, 104, 106) jeweils eine Vielzahl von Antennen (44, 46, 2, 3) aufweisen und bei dem das Steuermittel (78) das System so steuert, daß es nur Objekte in einem ausgewählten Gesichtsfeld detektiert durch Selektieren, durch welches Paar (welche Paare) aus der Vielzahl der Antennen Signale gesendet und empfangen werden, wodurch ein ausgewähltes Gesichtsfeld des Systems durch die kombinierten Strahlungsmuster eines Antennenpaares in Kombination mit der imaginären Bereichshülle oder sämtlichen imaginären Bereichshüllen definiert wird.

4. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach Anspruch 1, bei dem das Sender- und das Empfängermittel eine Sendeantenne (100) und drei Empfängerantennen (102, 104, 106) aufweisen und bei dem die Selektion der besonderen Gesichtsfelder das Selektieren aus den Empfängerantennen der Antenne zum Empfangen des von der Senderantenne ausgestrahlten reflektierten Radarsignals einschließt, wobei die kombinierten Strahlungsmuster das besondere Gesichtsfeld definieren.

5. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Empfängermittel eine Vielzahl von in verschiedenen Höhen an dem Straßenkraftfahrzeug befestigbaren Empfängerantennen (102, 104, 106) aufweist, so daß diese vertikal in einem Abstand voneinander liegen.

6. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach Anspruch 5, bei dem die Empfängerantennen (102, 104, 106) sich auch an seitlich in einem Absstand voneinander liegenden Stellen befestigen lassen.

7. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach Anspruch 6, bei dem das Steuermittel (78) auch die Lage eines vom System ermittelten Objektes gegenüber der Lage des Straßenkraftfahrzeuges feststellen kann.

8. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach Anspruch 7, bei dem das System weiter die Reflexionsleistung des Objektes unter Verwendung von Informationen zu Antennenempfindlichkeiten des Systems in dieser Lage berechnen kann.

9. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 8, bei dem die Antennen (44, 46, 2, 3) sich in die Stoßfänger des Motorkraftfahrzeugs einbauen lassen und von der flachen konformen Bauart sind.

10. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach Anspruch 9, bei dem zwei Senderantennen (2, 44) in zwei einander diagonal gegenüberliegenden Eckgebieten des Straßenkraftfahrzeuges und zwei Empfängerantennen (3, 46) in den beiden anderen Eckgebieten des Straßenkraftfahrzeuges einbaubar sind.

11. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 10, bei dem Antennen (44, 46, 2, 3) sich in jedem der vier Eckgebiete des Straßenkraftfahrzeuges einbauen lassen und jede Antenne in der horizontalen Ebene ein Gesichtsfeld von 270 Grad aufweist.

12. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Sensormittel (30) ermitteln kann, ob sich das Straßenkraftfahrzeug in Bewegung befindet und mit welcher Geschwindigkeit es sich bewegt.

13. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach Anspruch 12, bei dem das Steuermittel das System steuert, um nur Objekte innerhalb einer bestimmten imaginären Bereichshülle (33) zu detektieren, welche bestimmte Bereichshülle sich in einem Abstand von dem Straßenkraftfahrzeug befindet, der sich mit zunehmender Geschwindigkeit des Straßenkraftfahrzeuges nach Maßgabe einer vorgegebenen Beziehung erhöht.

14. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach Anspruch 13, bei dem die vorgegebene Beziehung derart ist, daß der Abstand der Geschwindigkeit unmittelbar proportional ist, außer bei einem minimalen Abstand, wenn das Straßenkraftfahrzeug steht oder sich langsam bewegt.

15. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 14, bei dem das Sensormittel (30) auf den Betrieb von Richtungsanzeigern oder auf die Lenkradbewegung des Straßenkraftfahrzeuges ansprechende Sensoren aufweist und das Steuermittel Antennen zum Bestimmen eines Gesichtsfeldes auf den Seiten des Fahrzeugs nach Maßgabe von Signalen von den Sensormitteln auswählt.

16. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 15, bei dem das Sensormittel (30) die Auswahl des Rückwärtsgangs am Fahrzeug detektiert und das Steuermittel (32; 78) Antennen zum Bestimmen eines Gesichtsfeldes hinter dem Fahrzeug nach Maßgabe des Einlegens des Rückwärtsgangs auswählt.

17. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 16, bei dem das Steuermittel (3, 2; 78) die Zeitverzögerung für aufeinanderfolgende Abtastperioden erhöht oder vermindert, so daß der Abstand aufeinanderfolgender imaginärer Bereichshüllen progressiv ansteigt oder abnimmt, so daß die imaginären Bereichshüllen eine vorgegebene Fläche abtasten.

18. Ein Sfraßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Radarsystem ein Impulsradarsystem ist.

19. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Steuermittel (32; 78) Schwankungen in dem in einer Aufeinanderfolge von Abtastperioden empfangenen Signal detektiert und die Schwankungen einem in eine Bereichshülle eintretenden oder diese verlassenden Objekt entsprechen.

20. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Steuermittel (32; 78) jede Gleichspannungsversetzung des über einer Aufeinanderfolge von Abtastperioden empfangenen Signals gegenüber einer Bezugshöhe detektiert, um zu ermitteln, ob sich an der Bereichshülle ein Objekt befindet, das gegenüber dieser ortsfest ist.

21. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Steuermittel (32; 78) die empfangenen Signale analysiert, um deren Hauptfrequenz zu ermitteln, oder die Zeitverzögerung zwischen Detektionen an verschiedenen Bereichshüllen, um damit die Geschwindigkeit der Objekte gegenüber den Bereichshüllen zu schätzen.

22. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 11, bei dem bei Detektion eines Gegenstandes an einer vorgegebenen Bereichshülle das Steuermittel (32; 78) weitere Bereichshüllen in der Nachbarschaft der gegebenen Bereichshülle auswählt, so daß die Bereichshüllen in Wirklichkeit das Objekt verfolgen.

23. Ein Straßenkraftfahrzeug-System nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das System für jede Empfängerantenne an verschiedenen Objekten multiple Bereichshüllen generiert.

24. Ein Straßenkraftfahrzeug mit einem Radarsystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 23.