DE69722344T2

DE69722344T2 - Objektdetektionsgerät

Info

Publication number: DE69722344T2
Application number: DE69722344T
Authority: DE
Inventors: David Patrick BEASLEY
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: GB9608368D0; EP0836712A1; EP0836712B1; DE69722344D1; US6169512B1; JPH11508696A; WO1997040399A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gegenstandsdetektionsgerät und insbesondere auf ein Einbrecherdetektionssysteme, die ein Bild des Detektionsgebietes erzeugen. Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Kalibrieren eines derartigen Detektionsgeräts.
Die Verwendung von Radar ist durchaus bekannt zum Detektieren der Lage und eventuell der Geschwindigkeit von Gegenständen innerhalb des Bereichs des Radargeräts. Es wurde bereits vorgeschlagen, Radar zu benutzen zum Detektieren des Vorhandenseins oder der Bewegung von Einbrechern in einem definierten Gebiet, beispielsweise zum Schaffen eines Alarmsystems.
Wenn ein Radarbilderzeugungssystem zur Überwachung eines Gebietes mit Hindernissen, wie diese in einem Haus oder einem Garten vorhanden sind, benutzt wird, wird die Empfindlichkeit des Systems für bestimmte Gebiete weitgehend reduziert durch das Vorhandensein dieser Hindernisse. Eine mögliche Lösung dieses Problems ist, eine Übertragungsintensität zu wählen, die derart ist, dass alle Punkte innerhalb des Detektionsgebietes eine erforderliche minimale Empfindlichkeit haben um eine Einbrecherdetektion zu ermöglichen. Ein Problem bei dieser Annäherung ist, dass die Signalintensität unnötig hoch sein wird in Gebieten, die keine Hindernisse aufweisen, Eine mögliche Folge davon ist Interferenz mit Systemen, die außerhalb des Detektionsgebietes arbeiten.
Richtantennen sind bekannt zum Übertragen elektromagnetischer Wellen im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Kalibrieren eines Gegenstandsdetektionsgeräts, wobei dieses Gerät Bilderzeugungsmittel mit einem Sender zum Ausstrahlen einer Signalwelle im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung, und einen Empfänger zum Empfangen eines reflektierten Signals, im Wesentlichen aus der vorbestimmten Richtung aufweist, wobei Mittel vorgesehen sind zum Ändern der vorbestimmten Richtung, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:

– das bildliche Darstellen eines Detektionsgebietes mit einer Abgrenzung durch Übertragung von Signalwellen in einer Anzahl Richtungen und das Analysieren der empfangenen, reflektierten Signalwellen;
– das Positionieren von Signalwellenreflektormitteln einer bekannten Reflexionsantwort an einer Vielzahl von Positionen um die Begrenzung des Detektionsgebietes herum;
– das bildliche Darstellen des Detektionsgebietes mit den positionierten Signalwellenreflektormitteln, indem Signalwellen in die verschiedenen Richtungen ausgestrahlt werden und das Analysieren der empfangenen reflektierten Signalwellen;
– das Verarbeiten der detektierten Bilder zum Erhalten von Information in Bezug auf einen Begrenzungsparameter der Bilderzeugungsmittel an der Begrenzung; und
– das Kalibrieren eines Übertragungsparameters des Senders für jede Richtung zum Erhal ten eines gewünschten Wertes des Begrenzungsparameters an einem Teil der Begrenzung entsprechend der betreffenden Richtung.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Kalibrierung eines Detektionsgeräts, das eine Richtantenne enthält und eine Modifikation eines Übertragungsparameters für verschiedene Richtungen ermöglicht. Das Kalibrierungsverfahren ermöglicht es, dass der Übertragungsparameter entsprechend der Richtung der Antenne zum Erhalten gewünschter Begrenzungsparameter eingestellt wird.
Der Begrenzungsparameter kann die Empfindlichkeit der Bilderzeugungsmittel an der Grenze sein. Dies ermöglicht es, dass die Detektion eines Gegenstandes an jeder Stelle innerhalb des Detektionsgebietes gewährleistet ist. Die Empfindlichkeit wird vorzugsweise durch Subtraktion des Bildes des Detektionsgebietes ohne die Signalwellenreflektoren von dem Bild des Detektionsgebietes mit den Signalwellenreflektormitteln erhalten.
Der Begrenzungsparameter kann auch die Signalintensität an der Grenze des Detektionsgebietes sein. In diesem Fall ist es, weil die Reflexion, hervorgerufen durch die Signalwellenreflektoren bekannt ist, und weil die Dämpfung des reflektierten Signals zwischen dem Reflektor und dem Empfänger gleichwertig ist mit der Dämpfung des ursprünglich übertragenen Signals zwischen dem Sender und dem Reflektor möglich, die Signalintensität an der Grenze zu berechnen, und zwar aus einer Analyse des reflektierten Signals.
Das Kennen der Grenzsignalintensität ermöglicht es, dass der Übertragungsparameter derart kalibriert wird, dass die Signalintensität außerhalb der Grenze eine vorbestimmten Schwelle nicht übersteigt.
Der Übernagungsparameter kann die übertragene Signalintensität umfassen und diese Intensität kann dann für jede Übertragungsrichtung kalibriert werden.
Die Kalibrierung kann die Signalintensität an der Grenze und die Empfindlichkeit berücksichtigen, so dass eine maximale Signalintensität an der Grenze geschaffen wird und, wo es diese maximale Intensität erlaubt, wird auch eine minimale Empfindlichkeit erhalten. Dort, wo diese zwei Anforderungen nicht kompatibel sind, kann der Übertragungsparameter außerdem oder auf alternative Weise die Übertragungszeit in der vorbestimmten Richtung enthalten, und zwar die Verweilzeit des Senders in der betreffenden Richtung. Steigerung der Verweilzeit hat den Effekt, dass der Rauschabstand der Bilderzeugungsmittel zur Zieldetektion an der Grenze gesteigert wird, was zu einer besseren Empfindlichkeit führt, ohne Steigerung der Übertragungsintensität.
Die Signalwelle ist vorzugsweise eine elektromagnetische Welle in dem Mikrowellenbereich.
Die vorliegende Erfindung schafft ebenfalls ein Gegenstandsdetektionsgerät zur bildlichen Darstellung eines Detektionsgebietes mit einer Begrenzung durch Übertragung von Signalwellen und durch Analyse der empfangenen reflektierten Signalwellen, wobei dieses Gerät die nachfolgenden Elemente umfasst:

– Bilderzeugungsmittel mit einem Sender zum Ausstrahlen einer Signalwelle im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung,
– einen Empfänger zum Empfangen eines reflektierten Signals aus im Wesentlichen der vorbestimmten Richtung,
– Mittel zum Ändern der vorbestimmten Richtung, und
– Mittel zum Ändern eines Übertragungsparameters des Senders für jede vorbestimmte Richtung, wobei der Übertragungsparameter für jede vorbestimmte Richtung derart selektiert wird, dass die Detektionsempfindlichkeit des Geräts an der Begrenzung größer ist als eine vorbestimmte Empfindlichkeitsschwelle und wobei die Signalintensität an der Begrenzung unterhalb einer vorbestimmten Intensitätsschwelle liegt.

In dem Gerät nach der vorliegenden Erfindung ist die Grenzempfindlichkeit für den Hauptteil der Grenze vorzugsweise konstant und liegt über einem minimalen Pegel, so dass Detektion innerhalb der Grenze gewährleistet wird. Außerdem wird die Signalintensität an der Grenze begrenzt.
Die vorliegende Erfindung schafft ebenfalls einen Satz von Teilen, der Folgendes umfasst:

– ein Gegenstandsdetektionsgerät, das die nachfolgenden Elemente umfasst:
– Bilderzeugungsmittel mit einem Sender zum Ausstrahlen einer Signalwelle im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung,
– einen Empfänger zum Empfangen eines reflektierten Signals aus im Wesentlichen der vorbestimmten Richtung,
– Mittel zum Ändern der vorbestimmten Richtung, und
– Mittel zum Ändern eines Übertragungsparameters des Senders für jede vorbestimmte Richtung, und
– ein Kalibriergerät, das die nachfolgenden Elemente umfasst:
– Mittel zum Verarbeiten eines ersten und eines zweiten Bildsignals von dem Gegenstandsdetektionsgerät zum Analysieren von Differenzen zwischen dem ersten und dem zweiten Bildsignal; und
– Signalwellenreflektormittel mit einer bekannten Reflexionsantwort, wobei die Mittel zum Verarbeiten des ersten und des zweiten Bildsignals Daten in Bezug auf die Reflexionsantwort der Signalwelienreflektormittel enthalten.

Dieser Satz mit Teilen schafft ein geeignetes Detektionssystem und ermöglicht eine Kalibrierung nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Beispiel eines bekannten Radarsystems, implementiert in einem Gerät nach der vorliegenden Erfindung,
2 eine Darstellung eines bestehenden Sicherheitssystems zur Erläuterung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung, und
3 einen Eckreflektor, der bei dem Kalibrierverfahren nach der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann.
1 zeigt in vereinfachter schematischer Form ein Radarsystem, das einen Sender 2, beispielsweise einen Oszillator, umfasst, der von einem Modulator 4 gesteuert wird zum Modifizieren des Sendersignals. Es sind mehrere Modulationstechniken für Ra darsysteme bekannt und die Verwendung kontinuierlicher Wellenformen (CW) für den Oszillator wird nachstehend beschrieben. In einem Basis-CW-Radar ermöglicht die Doppler-Frequenzverschiebung eine Trennung des empfangenen Echosignals von dem übertragenen Signal. Ein derartiges System detektiert Bewegung, aber eine nicht modulierte kontinuierliche Wellenform kann nicht einen Bereich messen. Bereichsmessung kann aber dadurch gemacht werden, dass Frequenz- oder Phasenmodulation angewandt wird.
Das System nach 1 basiert auf Frequenzmodulation (FMCW-Radar), und der Modulator 4 ändert die Sendefrequenz als Funktion der Zeit auf bekannte Art und Weise. Typischerweise erzeugt der Sender 2 elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz, die innerhalb des Mikrowellengebietes liegen, und zwar etwa 300 MHz bis 30 GHz.
Die von dem Sender und dem Modulator 4 erzeugten Signale werden über einen Duplexer 8 einer Antenne 6 zugeführt. Die von dem Sender 2 erzeugte Wellenform wird durch die Antenne 6 in den Raum gestrahlt. Die Antenne 6 kann auch als Signalempfänger für die Empfangsschaltung wirksam sein und der Duplexer 8 kanalisiert die zurückgekehrten Echosignale zu dem Empfängerteil der Schaltungsanordnung.
Bei FMCW-Radar umfasst das empfangene Echosignal ein zeitverschobenes Signal, hergeleitet von dem ursprünglich übertragenen Signal. Durch Mischung des Übertragungssignals und des Echosignals ist es möglich, ein Taktsignal zu schaffen, das ein Maß des Zielbereichs schafft. Diese Techniken sind dem Fachmann durchaus bekannt.
Dazu ist der Mischer 9 vorgesehen, der die Echosignale von dem Duplexer 8 und das Sendesignal von dem Sender 2 empfängt. Die Senderschaltung 10 umfasst Verstärkungs- und Filterstufen und Frequenzanalyse zum Identifizieren der Takte innerhalb des gemischten Signals. Herkömmlicherweise ist eine Wiedergabeanordnung 12 vorgesehen zum Schaffen einer sichtbaren Interpretation der analysierten Echosignale.
Die obenstehende Beschreibung bezieht sich auf die Elemente, die bei FMCW-Radar herkömmlich sind. Andere Formen aber eines Radarsystems können bei dem Gerät nach der vorliegenden Erfindung benutzt werden. So kann beispielsweise ein Impulsradarsystem benutzt werden, wodurch der Bereich eines aus einer gemessenen Verzögerung des Echos zu ermittelnden Ziels und die Signalintensität des Echosignals benutzt werden zum Ermitteln der Größe des Ziels, und zwar entsprechend dem Pegel der Reflexion.
In dem Detektionssystem nach der vorliegenden Erfindung wird eine Richt antenne 6 verwendet und es ist ein Drehtisch 14 vorgesehen zum Drehen der Antenne um eine gerichtete Signalübertragung über 360 Grad zu ermöglichen. Der Drehtisch wird von einem Prozessor 16 gesteuert, der ebenfalls den Modulator steuert um zu ermöglichen, dass ein oder mehrere Übertragungsparameter des Detektionssystems synchron zu der Drehung der Antenne variiert werden, wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht. Der Prozessor empfängt ebenfalls Signale von der Empfängerschaltung 10.
2 zeigt ein Sensorsystem, auf das die Kalibrierungsmethode nach der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann.
Ein Detektionsgebiet 20 wird durch eine Begrenzung 22 definiert, die eine unregelmäßige Form haben kann. Ein Radarsender- und – Empfängersystem 24 ermöglicht es, dass das Bild innerhalb der Begrenzung 22 entsprechend einem bekannten Radarvorgang abgetastet wird.
Das Radarsystem 24 hat eine Richtantenne 6, die über 360° gedreht werden kann, so dass das Detektionsgebiet 20 abgetastet wird. Die Antenne 6 kann beispielsweise eine planare gedruckte Antenne, eine Trichterantenne oder einen Schlitzwellenleiter aufweisen. Diese und weitere Möglichkeiten dürften dem Fachmann klar sein.
Das Detektionsgebiet 20 aus 2 stellt ein Gebäude das, und das Radarsystem 24 kann zum Detektieren von Einbrechern in das Gebäude sein. Das Gebäude ist in einfacher Form dargestellt um eine Anzahl Wände 28 zu umfassen, die eine Dämpfung der Signalwellen verursachen, bevor diese die Grenze 22 erreichen.
So erreicht beispielsweise die Signalwelle A die Grenze 27 ohne Hindernisse von Wänden 28 und die Dämpfung des Strahles (der Abfall in der Stromdichte) wird nur durch Dispersion der ausgestrahlten Signalwelle diktiert.
Für eine Richtantenne reduziert die Leistungsdichte der elektromagnetischen Strahlung (in dem freien Raum), je nachdem der Abstand von der Quelle zunimmt, und zwar auf eine An und Weise, gegeben durch die nachfolgende Gleichung:
P_t stellt die Leistung des Radarsenders dar, G stellt die Verstärkung der Richtantenne dar, was ein Maß der zugenommenen Leistung ist, ausgestrahlt in der Richtung des Ziels im Vergleich zu der Leistung, die von einer isotropen Antenne ausgestrahlt werden würde (einer Antenne, die einheitlich in allen Richtungen ausstrahlt), und R stellt den Abstand von der Quelle dar In 2 soll die Anzahl paralleler Pfeile die Leistungsdichte des Signals darstellen, aber die oben beschriebene Dispersion ist zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung ignoriert.
Durch Ignorierung der oben beschriebenen Dispersion erfährt die Signalwelle A keine Dämpfung zwischen der Antenne 26 und der Begrenzung 22. Die Signalwelle B geht durch die eine Wand 28, bevor sie die Begrenzung 22 erreicht und wird dadurch gedämpft, dargestellt durch zwei Pfeile, welche die Begrenzung 22 erreichen. Das Signal B' wird ebenfalls an der Wand 28 reflektiert, wobei ein Teil davon in der Richtung der Antenne 26 reflektiert wird, wodurch das Detektionssystem imstande ist, das Vorhandensein der Wand zu detektieren. Die Signalwelle C geht durch zwei Wände 28, bevor sie die Grenze 22 erreicht und wird dadurch wesentlich gedämpft. Die Signale C' und C" werden auch an den Wänden 28 reflektiert, wodurch das Detektionssystem imstande ist, das Vorhandensein dieser Hindernisse auf bekannte Art und Weise zu detektieren. Selbstverständlich wird die Signaldämpfung und -reflexion komplizierter sein als in 2 dargestellt.
Das System nach 2 ist dargestellt zum Übertragen einer einheitlichen Leistungsdichte von dem Sender 24 in allen Winkellagen der Antenne 26. Der Drehtisch 14 kann gesteuert werden um eine Übertragung in beispielsweise jeweils 5 Grad zu schaffen. In 2 sind nur drei Übertragungsrichtungen dargestellt. Die konstante Intensität des Übertragungssignals führt zu Signalen an der Grenze A_B, B_B, C_B mit verschiedenen Leistungsdichten. Auf gleiche Weise ist die Empfindlichkeit des Detektionssystems an verschiedenen Stellen der Grenze verschieden. So wird beispielsweise an Stellen um die Begrenzung mit einer schwachen Leistungsdichte das reflektierte Signal von einem bestimmten Ziel kleiner sein als an Stellen hoher Leistungsdichte.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Kalibrieren des Detektionssystems nach 2 zum Gewährleisten einer konstanten Empfindlichkeit um die Begrenzung 22 und/oder zum Schaffen einer maximalen Leistungsdichte an der Grenze 22 um Interferenz des einen Detektionssystems mit einem System, das in einem angrenzenden Detektionsgebiet arbeitet, zu vermeiden.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Bild des Detektionsgebietes 20 genommen, das die Interpretation der Echosignale betrifft, wie B', C' und C''. Auf diese Weise kann ein Bild des Detektionsgebietes mit Bereichszellen und Azimuthzellen aufgebaut werden, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Zum Erhalten von Information in Bezug auf die Begrenzung 22 sind an die Grenze Reflektoren aufgestellt, die in Richtung des Senders zeigen, um das detektierte Bild zu ändern.
Es sind mehrere Reflektoren mit einem bekannten Reflexionsvermögen bekannt. Ein effizienter Reflektor (d. h. mit einem hohen Reflexionsvermögen) ist ein Rechteck-Reflektor, wie in 3 dargestellt. Dieser umfasst drei Seiten 30 eines Würfels, die je eine gemeinsame Ecke 32 haben. Bei dem Kalibrierverfahren nach der vorliegenden Erfindung können solche Eckreflektoren mit regelmäßigen Intervallen an die Grenze 22 aufgestellt werden und schaffen ein reflektiertes Signal, das eine bekannte Funktion der Leistungsdichte des auf den Reflektor gerichteten Signals ist.
Wenn Reflektoren an der Grenze 22 stehen, wird ein neues Bild des Detektionsgebietes 20 genommen, das dann Echosignale, die von den Eckreflektoren erzeugt worden sind, enthält.
Subtraktion der Echosignale von der ersten Bilddetektion (ohne Reflektoren) von den Echosignalen der zweiten Bilddetektion (mit Eckreflektoren) ermöglicht eine Analyse der zusätzlichen Signale, die von den Reflektoren erzeugt worden sind. Diese Analyse kann von dem Prozessor durchgeführt werden, der dazu einen geeigneten Speicher hat zum Speichern der Signalinformation. Auf alternative Weise können die erforderlichen Vergleiche von einem einzelnen Prozessor durchgeführt werden, der nur während der Installation verwendet wird.
Die Reflektorsignale können benutzt werden zum Ermitteln der Empfindlichkeit des Detektionssystems an der Grenze 22 für die bestimmte Übertragungsrichtung. Es ist dann möglich, den Prozessor 16 zu benutzen um die Ausgangsleistung des Senders für jede Richtung einzustellen, so dass die Systemempfindlichkeit an der Grenze für alle Richtungen konstant ist. Diese Annäherung ermöglicht es, dass Detektion eines Einbrechers gewährleistet ist, da das System an allen Stellen des Detektionsgebietes 20 eine minimale Empfindlichkeit hat (die Grenzempfindlichkeit).
Es können sich aber Situationen dartun, in denen es sein kann, dass die erforderliche Ausgangsleistung des Senders zum Erhalten der gewünschten Signalempfindlichkeit nicht praktisch ist. Dies kann der Fall sein, wo es eine hohe Dämpfung gibt. Sogar wenn die Senderleistung zum Erreichen der gewünschten Empfindlichkeit an der Grenze auf den erforderlichen Pegel gesteigert werden kann, kann es eine unakzeptierbar hohe Leistungsdichte an der Grenze geben. Es kann sein, dass dies aus Gesundheitsgründen nicht erwünscht ist und dass Regelungen in Bezug auf Signalübertragung verletzt werden können. Außerdem können dort, wo eine hohe Senderleistungsdichte erforderlich ist zum Erzielen der gewünschten Signalintensität an der Grenze, nahe liegende Ziele den Empfänger überlasten.
Es ist auch möglich aus den Reflektorsignalen die Signalintensität an der Grenze zu ermitteln. Dies ist möglich, weil die Dämpfung des reflektierten Signals von dem Reflektor zu dem Empfänger die gleiche ist wie die Dämpfung des übertragenen Signals zwischen dem Sender und dem Reflektor. Folglich ist es auch möglich, die Ausgangsleistung des Senders einzustellen, zum Erhalten einer gewünschten Signalintensität an der Grenze 22. Auf diese Weise kann das System derart kalibriert werden, dass eine maximale Signalintensität an der Grenze 22 vorhanden ist um eine Verletzung der Strahlungsgrenzen in Bezug auf die Gesundheit zu vermeiden und um Interferenz zwischen Benutzern von Systemen, die nahe beieinander liegen, zu vermeiden. Eine maximale Senderleistungsdichte kann erwünscht sein um eine Überlastung des Empfängers, wie oben beschrieben, zu vermeiden, aber dies kann dadurch vermieden werden, dass die Verstärkung des Empfängers entsprechend dem Bereich und der Azimuthlage des Ziels variiert wird.
Selbstverständlich kann die Senderleistung eingestellt werden um die beiden oben genannten Faktoren zu berücksichtigen. Auf diese Weise kann es möglich sein, die maximale Signalintensität an der Grenze beizubehalten, aber wenn möglich die erforderliche Empfindlichkeit an der Grenze zu gewährleisten. Es kann Situationen geben, wo es nicht möglich ist, diese beiden Ziele zu erreichen durch eine Steuerung nur der Senderleistung. In einem derartigen Fall ist es auch möglich, die Empfindlichkeit der Grenze ohne Steigerung der Signalintensität dadurch zu steigern, dass die Verweilzeit des Senders in der bestimmten Richtung einzustellen. Auf alternative Weise kann die Antennenverstärkung derart gesteigert werden, dass eine zusätzliche Senderleistung nicht erforderlich ist. Der Effekt der Steigerung der Verweilzeit des Senders in einer bestimmten Richtung ist den Rauschabstand der Signale zu verbessern, die aus der betreffenden Richtung empfangen werden. Dies hat den Effekt einer Steigerung der Empfindlichkeit des Detektionssystems in dieser Richtung, ohne Steigerung der Senderleistung.
Aus einem funktionellen Gesichtspunkt ist die wichtigste Erwägung, dass die Empfindlichkeit an der Grenze über der Schwelle liegt. Wenn aber die Kalibrierung der oben beschriebenen Übertragungsparameter es nicht ermöglicht, dass die gewünschte Empfindlichkeit ohne Steigerung der Intensität des Grenzsignals über einer Intensitätsschwelle erzielt wird, kann eine reduzierte Empfindlichkeit für Teile der Grenze erlaubt werden, damit die reduzierte Signalintensität ermöglicht wird.
In diesem Fall kann es innerhalb der Grenze "tote Zonen" gegen, in denen das Detektionssystem eine reduzierte Empfindlichkeit hat. Ein weiterer Vorteil des Kalibriersystems nach der vorliegenden Erfindung ist aber, dass das Kennen der Systemempfindlichkeit an einer bestimmten Stelle innerhalb der Begrenzung erhalten werden kann. Insbesondere können, obschon beschrieben worden ist, dass Reflektoren um die Begrenzung herum aufgestellt worden sind, zusätzliche Reflektoren innerhalb des Detektionsgebietes 20 hinter inneren Hindernissen, wie Wänden, vorgesehen werden, so dass die Empfindlichkeit in jedem Gebiet innerhalb der Begrenzung bekannt ist. Dazu würde ein Reflektor in jedem Gebiet innerhalb der Begrenzung erforderlich sein, für den eine ähnliche Dämpfung von dem Sender erfahren wird. Dies ermöglicht es, dass der Benutzer des Systems entscheiden kann, aus einer Analyse des Detektionsgebietes und der assoziierten Empfindlichkeiten in jedem Gebiet ob die Position einer derartigen "toten Zone" erlaubt ist.
Wenn die Kalibrierung durchgeführt wird zum Erhalten von Empfindlichkeitsinformation für alle Gebiete innerhalb der Begrenzung, können die Signale, die während der Anwendung des Systems empfangen werden, verarbeitet werden um Information über die Art des detektierten Ziels (Einbrecher) zu erteilen. Auf diese Weise kann das System zwischen großen Zielen und kleinen Zielen, wie Menschen und kleinen Tieren, unterscheiden.
Wenn es nicht möglich ist, unerwünschte "tote Zonen" zu eliminieren, kann es notwendig sein, einen zusätzlichen Sender vorzusehen. Selbstverständlich ermöglicht die Analyse der Empfindlichkeit, dass die erforderliche Position eines derartigen zusätzlichen Senders ermittelt wird.
Ein weiterer Vorteil des Kalibrierverfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist, dass das System imstande ist, eine Karte der Form der Grenze zu formulieren, so dass von Körpern außerhalb der Grenze kein Falschalarm ausgelöst wird.
Obschon die vorliegende Erfindung anhand von Radar beschrieben worden ist, könnte an einen Sender gedacht werden, der Signalwellen erzeugt außerhalb des Gebietes von Wellenlängen, die normalerweise mit Radar assoziiert sind. Weiterhin kann jede bekannte Radarkonfiguration, die eine gerichtete Steuerung ermöglicht, in der vorliegenden Erfindung angewandt werden. Das Detektionssystem kann innerhalb eines Gebäudes, wie in dem gegebenen Beispiel, angewandt werden. Das Detektionsgebiet kann aber auch ein Gebiet draußen sein, beispielsweise das Gebiet innerhalb einer Einzäunung.
In der Beschreibung und in der Fassung der Patentansprüche folgt der Bilddarstellung des Detektionsgebietes mit den aufgestellten Reflektoren die Bilddarstellung des Gebietes ohne Reflektoren. Selbstverständlich können diese Schritte in der entgegengesetzten Reihenfolge durchgeführt werden und die Patentansprüche des Verfahrens sollen nicht als die Reihenfolge dieser Schritte begrenzend betrachtet werden.
Es ist ebenfalls beschrieben, dass eine Anzahl Reflektoren benutzt wird zum Erhalten des modifizierten Bildes. Selbstverständlich kann ein einziger Reflektor vorgesehen und während der Bilddetektion um die Detektionsbegrenzung bewegt werden, obschon dies die Kalibrierzeit wesentlich steigern wird. Diese Möglichkeit wird aber von der Erfindung, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert, nicht ausgeschlossen.
Aus der Lektüre der vorliegenden Beschreibung dürften dem Fachmann andere Abwandlungen einfallen. Obschon in dieser Patentanmeldung Ansprüche für bestimmte Kombinationen von Merkmalen formuliert worden sind, dürfte es einleuchten, dass der Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ebenfalls jede neue Kombination von Merkmalen explizit oder implizit oder jede Verallgemeinerung eines oder mehrerer dieser Merkmale umfasst, die dem Fachmann einfallen würden, ob diese sich ggf. auf dieselbe Erfindung beziehen. Die Anmelderin bemerkt an dieser Stelle, dass für solche Merkmale und/oder Kombinationen solcher Merkmale während der Behandlung der vorliegenden Anmeldung oder einer weiteren hiervon hergeleiteten Anmeldung neue Patentansprüche formuliert werden sollen.

Text in der Zeichnung

2: Sender
4: Modulator
8: Duplexer
9: Mischer
10: Empfänger
12: Wiedergabeanordnung
14: Drehtisch
16: Prozessor

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines Gegenstandsdetetektionsgeräts, wobei dieses Gerät Bilderzeugungsmittel mit einem Sender zum Ausstrahlen einer Signalwelle im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung, und einen Empfänger zum Empfangen eines reflektierten Signals, im Wesentlichen aus der vorbestimmten Richtung aufweist, wobei Mittel vorgesehen sind zum Ändern der vorbestimmten Richtung, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das bildliche Darstellen eines Detektionsgebietes mit einer Abgrenzung durch Übertragung von Signalwellen in einer Anzahl Richtungen und das Analysieren der empfangenen, reflektierten Signalwellen; – das Positionieren von Signalwellenreflektormitteln einer bekannten Reflexionsantwort an einer Vielzahl von Positionen um die Begrenzung des Detektionsgebietes herum; – das bildliche Darstellen des Detektionsgebietes mit den positionierten Signalwellenreflektormitteln, indem Signalwellen in die verschiedenen Richtungen ausgestrahlt werden und das Analysieren der empfangenen reflektierten Signalwellen; – das Verarbeiten der detektierten Bilder zum Erhalten von Information in Bezug auf einen Begrenzungsparameter der Bilderzeugungsmittel an der Begrenzung; und – das Kalibrieren eines Übertragungsparameters des Senders für jede Richtung zum Erhalten eines gewünschten Wertes des Begrenzungsparameters an einem Teil der Begrenzung entsprechend der betreffenden Richtung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Begrenzungsparameter die Empfindlichkeit der Bilderzeugungsmittel an der Begrenzung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Empfindlichkeit dadurch gefunden wird, dass das detektierte Bild des Detektionsgebietes ohne positionierte Signalwellenreflektoren von dem detektierten Bild des Detektionsgebietes mit positionierten Signalwellenreflektoren subtrahiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Begrenzungsparameter die nachfolgenden Elemente umfasst oder weiterhin die nachfolgenden Elemente umfasst: die Signalempfindlichkeit des übertragenen Signals an der Begrenzung.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Signalintensität dadurch gefunden wird, dass die Signaldämpfung in dem Detektionsgebiet in der vorbestimmten Richtung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Übertragungsparameter die Signalintensität der übertragenen Signalwelle und/oder die Zeit der Übertragung in der vorbestimmten Richtung umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Signalwelle eine elektromagnetische Welle, beispielsweise eine Mikrowelle ist.
Gegenstandsdetektionsgerät zur bildlichen Darstellung eines Detektionsgebietes mit einer Begrenzung dadurch, dass Signalwellen ausgestrahlt werden und dass die empfangenen, reflektierten Signalwellen analysiert werden, wobei dieses Gerät die nachfolgenden Elemente umfasst: – Bilderzeugungsmittel mit einem Sender zum Ausstrahlen einer Signalwelle im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung, – einen Empfänger zum Empfangen eines reflektierten Signals aus im Wesentlichen der vorbestimmten Richtung, – Mittel zum Ändern der vorbestimmten Richtung, und – Mittel zum Ändern eines Übertragungsparameters des Senders für jede vorbestimmte Richtung, wobei der Übertragungsparameter für jede vorbestimmte Richtung derart selektiert wird, dass die Detektionsempfindlichkeit des Geräts an der Begrenzung größer ist als eine vorbestimmte Empfindlichkeitsschwelle und wobei die Signalintensität an der Begrenzung unterhalb einer vorbestimmten Intensitätsschwelle liegt.
Gerät nach Anspruch 8, wobei der Übertragungsparameter die Signalintensität der übertragenen Signalwelle ist.
Eine Sammlung von Teilen, die aus den folgenden Elementen bestehen: – einem Gegenstandsdetektionsgerät, das die nachfolgenden Elemente umfasst: – Bilderzeugungsmittel mit einem Sender zum Übertragen einer Signalwelle, im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung, – einen Empfänger zum Empfangen eines reflektierten Signals aus im Wesentlichen der vorbestimmten Richtung, – Mittel zum Ändern der vorbestimmten Richtung, und – Mittel zum Ändern eines Übertragungsparameters des Senders für jede vorbestimmte Richtung, und – einem Kalibriergerät, das die nachfolgenden Elemente umfasst: – Mittel zum Verarbeiten eines ersten und eines zweiten Bildsignals von dem Gegenstandsdetektionsgerät zum Analysieren von Differenzen zwischen dem ersten und dem zweiten Bildsignal; und – Signalwellenreflektormittel mit einer bekannten Reflexionsantwort, wobei die Mittel zum Verarbeiten des ersten und des zweiten Bildsignals Daten in Bezug auf die Reflexionsantwort der Signalwellenreflektormittel enthalten.
Einen Satz von Teilen nach Anspruch 10, wobei der Übertragungsparameter die Signalintensität der übertragenen Signalwelle ist.
Gegenstandsdetektionsgerät zur bildlichen Darstellung eines Detektionsgebietes mit einer Begrenzung, indem Signalwellen ausgesendet und die empfangenen, reflektierten Signalwellen analysiert werden, wobei das Gerät entsprechend einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 kalibriert wird.