RU2190238C1 - Radar device for prevention of motor vehicle collisions - Google Patents
Radar device for prevention of motor vehicle collisions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2190238C1 RU2190238C1 RU2001121722A RU2001121722A RU2190238C1 RU 2190238 C1 RU2190238 C1 RU 2190238C1 RU 2001121722 A RU2001121722 A RU 2001121722A RU 2001121722 A RU2001121722 A RU 2001121722A RU 2190238 C1 RU2190238 C1 RU 2190238C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- phase
- multiplier
- series
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в системах предотвращения столкновений транспортных средств, системах поддержания дистанции в транспортном потоке. The invention relates to radar and can be used in systems for preventing collisions of vehicles, systems for maintaining distance in the traffic stream.
Известны радиолокационные устройства для предотвращения столкновений автомобилей (авт. св. СССР 457054, G 01 S 9/68, 1975; 794575, G 01 S 15/08, 1976; 915035, G 01 S 13/93, 1980; 926611, G 01 S 13/93, 1980; патент РФ 2169929, G 01 S 13/93, 2000; патенты США 3841427, G 01 S 13/93, 1976; 3898652, G 01 S 13/93, 1976 и др). Known radar devices for preventing collisions of cars (ed. St. USSR 457054, G 01 S 9/68, 1975; 794575, G 01 S 15/08, 1976; 915035, G 01 S 13/93, 1980; 926611, G 01 S 13/93, 1980; RF patent 2169929, G 01 S 13/93, 2000; US patents 3841427, G 01 S 13/93, 1976; 3898652, G 01 S 13/93, 1976 and others).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Радиолокационное устройство для предотвращения столкновений автомобиля" (патент РФ 2169929, G 01 S 13/93, 2000 г.), которое и выбрано в качестве базового объекта. Of the known devices, the closest to the proposed one is the "Radar device for preventing collisions with a car" (RF patent 2169929, G 01 S 13/93, 2000), which is selected as the base object.
Данное устройство обеспечивает снижение суммарного уровня излучения датчиков при их массовом использовании, что уменьшает влияние сверхвысокочастотного поля на людей, уменьшает взаимное влияние датчиков друг на друга, что снижает вероятность ложных тревог, повышает точностные характеристики, а также уменьшает влияние излучения на другие сверхвысокочастотные устройства. This device reduces the total radiation level of the sensors during their mass use, which reduces the influence of the microwave field on people, reduces the mutual influence of the sensors on each other, which reduces the likelihood of false alarms, improves accuracy characteristics, and also reduces the effect of radiation on other microwave devices.
Однако в указанном устройстве одно и то же значение промежуточной частоты может быть получено в результате приема отраженного от впереди идущего транспортного средства сигнала на двух частотах ωc и ωз, т.е.:
ωпр = ωc-ωг и ωпр = ωг-ωз.
Следовательно, если частоту настройки ωc принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота ωз которого отличается от частоты ωc на 2ωпр и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты гетеродина ωг (фиг.2). Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования кпр, что и по основному каналу. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость устройства.However, in the specified device, the same value of the intermediate frequency can be obtained by receiving the signal reflected from the vehicle in front at the two frequencies ω c and ω s , i.e.:
ω ol = ω c -ω g and ω ol = ω g -ω s .
Therefore, if the tuning frequency ω c taken as the main receiving channel, along with it will be a mirror receiving channel frequency ω of which differs from the frequency ω c on the 2ω straight and located symmetrically (mirror) relative to the local oscillator frequency ω r (FIG. 2). The conversion on the mirror channel of the reception occurs with the same conversion coefficient to pr , as on the main channel. Therefore, it most significantly affects the selectivity and noise immunity of the device.
Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники сигнала с гармониками гетеродина малого порядка (второй, третьей и т.д.), т.к. чувствительность устройства по этим каналам близка к чувствительности основного канала. Так, двум комбинационным каналам при определенных условиях соответствуют частоты:
ωк1 = 2ωг-ωпр и ωк2 = 2ωг+ωпр,
где 2ωг - вторая гармоника частоты гетеродина.In addition to the mirror, there are other additional (combinational) reception channels. The most harmful combinational reception channels are those generated by the interaction of the first harmonic of the signal with the harmonics of the local oscillator of the small order (second, third, etc.), because The sensitivity of the device on these channels is close to the sensitivity of the main channel. So, under certain conditions, the frequencies correspond to two combinational channels:
ω k1 = 2ω g -ω pr and ω k2 = 2ω g + ω pr
where 2ω g is the second harmonic of the local oscillator frequency.
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационному каналам, приводит к снижению помехоустойчивости и точности измерения расстояния до впереди идущего транспортного средства. The presence of false signals (interference) received through the mirror and Raman channels leads to a decrease in noise immunity and accuracy of measuring the distance to the vehicle in front.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и точности измерения расстояния до впереди идущего транспортного средства путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам. An object of the invention is to increase the noise immunity and accuracy of measuring the distance to the vehicle in front by suppressing false signals (interference) received via additional channels.
Поставленная задача решается тем, что в радиолокационное устройство для предотвращения столкновений автомобиля, содержащее последовательно включенные датчик состояния дороги, формирователь управляющего сигнала, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости, аттенюатор и передающую антенну, последовательно включенные генератор высокой частоты, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, и усилитель мощности, выход которого соединен с вторым входом аттенюатора, последовательно включенные приемную антенну, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина, и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно подключенные к выходу датчика скорости блок выработки сигнала предупреждения, второй вход которого соединен с выходом датчика состояния дороги, и регистратор, последовательно подключенные к первому выходу блока регулируемой задержки первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя мощности, фильтр нижних частот и измерительный прибор, последовательно подключенные к выходу первого перемножителя первый узкополосный фильтр, фазометр, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина, и исполнительный блок, первый вход блока регулируемой задержки через экстремальный регулятор соединен с выходом фильтра нижних частот, введены второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, два фазовращателя на 90o, второй перемножитель, второй узкополосный фильтр, амплитудный детектор, сумматор и ключ, причем к второму выходу гетеродина последовательно подключены первый фазовращатель на 90o, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, второй усилитель промежуточной частоты, второй фазовращатель на 90o, сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, второй узкополосный фильтр, амплитудный детектор и ключ, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выход подключен к второму входу блока регулируемой задержки.The problem is solved in that in a radar device for preventing collisions with a vehicle, comprising a road condition sensor, a driver of a control signal, a second input of which is connected to an output of a speed sensor, an attenuator and a transmitting antenna, a high-frequency generator, a phase manipulator, and a second input which is connected to the output of the modulating code generator, and a power amplifier, the output of which is connected to the second input of the attenuator, of the A newly included receiving antenna, a first mixer, the second input of which is connected to the first output of the local oscillator, and a first intermediate frequency amplifier connected in series to the output of the speed sensor, a warning signal generating unit, the second input of which is connected to the output of the road condition sensor, and a recorder connected in series to the first output of the adjustable delay unit, the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the power amplifier, a low-pass filter and a measuring device, The first narrow-band filter, the phase meter, the second input of which is connected to the first output of the local oscillator, and the executive unit, the first input of the adjustable delay unit through the extreme regulator are connected to the output of the low-pass filter, are connected to the output of the first multiplier, and a second mixer, a second intermediate-frequency amplifier, are introduced phase shifter 90 o, the second multiplier, a second narrowband filter, the amplitude detector, an adder and a key, wherein a second output of the local oscillator are connected in series a first phase aschatel 90 o, a second mixer, a second input coupled to an output of the receiving antenna, a second intermediate-frequency amplifier, a second phase shifter 90 o, an adder, a second input coupled to an output of the first intermediate frequency amplifier, a second multiplier, a second input coupled to an output the first intermediate frequency amplifier, the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the receiving antenna, the second narrow-band filter, the amplitude detector and the key, the second input of which is connected to the output of the adder And an output connected to a second input of the adjustable delay unit.
Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1. Частотные диаграммы, поясняющие процесс образования дополнительных каналов приема, изображены на фиг. 2. The structural diagram of the proposed device is presented in figure 1. Frequency diagrams explaining the process of forming additional receiving channels are shown in FIG. 2.
Устройство содержит передатчик 3, приемник 7 и коррелятор 18. The device comprises a transmitter 3, a receiver 7 and a correlator 18.
К выходу генератора 12 высокой частоты последовательно подключены фазовый манипулятор 13, второй вход которого соединен с выходом генератора 11 модулирующего кода, усилитель 14 мощности, аттенюатор 2 и передающая антенна 1. К выходу датчика 6 состояния дороги подключен формирователь 4 управляющего сигнала, второй вход которого соединен с выходом датчика 5 скорости, а выход подключен к второму входу аттенюатора 2. К выходу приемной антенны 8 последовательно подключены первый смеситель 16, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина 15, первый усилитель промежуточной частоты 17, сумматор 31, второй перемножитель 32, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны 8, второй узкополосный фильтр 33, амплитудный детектор 34, ключ 35, второй вход которого соединен с выходом сумматора 31, блок 19 регулируемой задержки, первый перемножитель 20, второй вход которого соединен с выходом усилителя 14 мощности, первый узкополосный фильтр 24, фазометр 25, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 15, блок 9 выработки сигнала предупреждения, второй вход которого соединен с выходом датчика 5 скорости, а третий вход соединен с выходом датчика 6 состояния дороги, и регистратор 10. К второму выходу гетеродина 15 последовательно подключены первый фазовращатель 27 на 90o, второй смеситель 28, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны 8, второй усилитель 29 промежуточной частоты и второй фазовращатель 30 на 90o, выход которого соединен со вторым входом сумматора 31. К выходу первого перемножителя 20 последовательно подключены фильтр 21 нижних частот, экстремальный регулятор 22 и блок 19 регулируемой задержки, второй выход которого подключен к четвертому входу блока 9 выработки сигнала предупреждения. К выходу фильтра 21 нижних частот подключен измерительный прибор 23. К второму выходу блока 9 выработки сигнала предупреждения подключен исполнительный блок 26. При этом генератор 11 модулирующего кода, генератор 12 высокой частоты, фазовый манипулятор 13 и усилитель 14 мощности образуют передатчик 3. Гетеродин 15, смесители 16 и 28, фазовращатели 27, 30, усилители 17, 29 промежуточной частоты, сумматор 31, перемножитель 32, узкополосный фильтр 33, амплитудный детектор 34 и ключ 35 образуют универсальный преобразователь частоты. Блок 19 регулируемой задержки, перемножитель 20 и фильтр 21 нижних частот образуют коррелятор 18.A phase manipulator 13 is connected to the output of the high-frequency generator 12, the second input of which is connected to the output of the modulating code generator 11, a power amplifier 14, an attenuator 2, and a transmitting antenna 1. A control signal driver 4 is connected to the output of the road condition sensor 6, the second input of which is connected with the output of the speed sensor 5, and the output is connected to the second input of the attenuator 2. The first mixer 16 is connected in series to the output of the receiving antenna 8, the second input of which is connected to the first output of the local oscillator 15, the first intermediate frequency amplifier 17, the adder 31, the second multiplier 32, the second input of which is connected to the output of the receiving antenna 8, the second narrow-band filter 33, the amplitude detector 34, key 35, the second input of which is connected to the output of the adder 31, adjustable delay unit 19 , the first multiplier 20, the second input of which is connected to the output of the power amplifier 14, the first narrow-band filter 24, the phase meter 25, the second input of which is connected to the output of the local oscillator 15, the warning signal generation unit 9, the second input of which is connected to the output m of a speed sensor 5, and the third input is connected to the output of the road condition sensor 6, and a recorder 10. To the second output of the local oscillator 15, a first 90 ° phase shifter 27, a second mixer 28, the second input of which is connected to the output of the receiving antenna 8, are connected to the second amplifier 29, the intermediate frequency phase shifter 30 and second 90 o, the output of which is connected to the second input of the adder 31. to the output of the first multiplier 20 connected in series with a filter 21, a lowpass extreme regulator 22 and variable delay unit 19, the second you od which is connected to a fourth input of block 9 generate a warning signal. A measuring device 23 is connected to the output of the low-pass filter 21. An executive unit 26 is connected to the second output of the warning signal generating unit 9. In this case, the modulating code generator 11, the high-frequency generator 12, the phase manipulator 13 and the power amplifier 14 form a transmitter 3. The local oscillator 15, mixers 16 and 28, phase shifters 27, 30, intermediate frequency amplifiers 17, 29, adder 31, multiplier 32, narrow-band filter 33, amplitude detector 34 and key 35 form a universal frequency converter. The adjustable delay unit 19, the multiplier 20, and the low-pass filter 21 form a correlator 18.
Устройство работает следующим образом:
Датчик 5 определяет собственную скорость движения транспортного средства и вырабатывает сигнал, пропорциональный измеренной скорости. Датчик 6 измеряет коэффициент сцепления φ, зависящий от состояния дороги. Формирователь 4 вырабатывает напряжение
U = f(V, φ),
где V - скорость движения транспортного средства.The device operates as follows:
Sensor 5 determines the vehicle’s own speed and generates a signal proportional to the measured speed. The sensor 6 measures the coefficient of adhesion φ, depending on the state of the road. Shaper 4 generates voltage
U = f (V, φ),
where V is the vehicle speed.
Таким образом, чтобы излучаемая мощность в зависимости от скорости движения и коэффициента сцепления изменялась пропорционально V4/φ2. Напряжение воздействует на управляемый аттенюатор 2, представляющий собой "pin" - диод, установленный в волноводе и изменяющий в зависимости от V свою проводимость, т.е. пропускаемую мощность.Thus, so that the radiated power, depending on the speed of movement and the coefficient of adhesion, varies proportionally to V 4 / φ 2 . The voltage acts on the controlled attenuator 2, which is a "pin" - a diode installed in the waveguide and changing its conductivity depending on V, i.e. transmitted power.
Напряжение высокой частоты
U1(t) = V1cos(ωct+φc); 0≤t≤Tc
с выхода генератора 12 поступает на первый вход манипулятора 13, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с выхода генератора 11. На выходе фазового манипулятора 13 образуется фазоманипулированный (Фмн)-сигнал
U2(t) = V2cos(ωct+φк(t)+φc); 0≤t≤Tс,
где φк(t) = {0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем φк(t) = const при kτэ<t<(k+1)τэ и может изменяться скачком при t = kτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1,2,...,N-1);
τэN - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью
Tc(Tc = Nτэ),
который поступает на вход усилителя 14 мощности. На выходе последнего образуется Фмн-сигнал
Uc(t) = Vccos(ωct+φк(t)+φc); 0≤t≤Tc,
который, пройдя аттенюатор 2, излучается передающей антенной 1 в направлении впереди идущего транспортного средства.High frequency voltage
U 1 (t) = V 1 cos (ω c t + φ c ); 0≤t≤T c
output from the generator 12 is supplied to a first input of the manipulator 13, the second input of which is supplied to the modulating code M (t) output from the generator 11. The output of the phase manipulator 13 generated phase-shift keyed (F mn) is the signal
U 2 (t) = V 2 cos (ω c t + φ k (t) + φ c ); 0≤t≤T s ,
where φ к (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M (t), and φ к (t) = const for kτ e <t <(k + 1) τ e and can change abruptly at t = kτ e , i.e. at the borders between elementary premises (k = 1,2, ..., N-1);
τ e N - the duration and number of chips that make up the signal duration
T c (T c = Nτ e ),
which is fed to the input of the power amplifier 14. The output of the latter is formed f mn signal
U c (t) = V c cos (ω c t + φ к (t) + φ c ); 0≤t≤T c ,
which, having passed the attenuator 2, is radiated by the transmitting antenna 1 in the direction of the vehicle in front.
Отраженный от впереди идущего транспортного средства Фмн-сигнал
U0(t) = V0cos(ω(t-τ0)+φк(t-τ0)+φ0); 0≤t≤Tс,
где τ0 = 2R/C - задержка отраженного сигнала;
R - расстояние между собственным и впереди идущим транспортными средствами;
С - скорость распространения света,
поступает с выхода приемной антенны 8 на первые входы смесителей 16 и 28, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродина 15:
Uг1(t) = Vгcos(ωгt+φг);
Uг2(t) = Vгcos(ωгt+φг+90°).
На выходах смесителей 16 и 28 образуются напряжения комбинированных частот. Усилителями 17 и 29 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:
Uпр1(t) = Vпрcos[ωпр(t-τ0)+φк(t-τ0)+φпр]
Uпр2(t) = Vпрcos[ωпр(t-τ0)+φк(t-τ0)+φпр-90°], 0≤t≤Тс,
где Uпр=1/2k1V0Vг;
k1 - коэффициент передачи смесителей;
ωпр = ωc-ωг - промежуточная частота;
φпр = φ0-φг.
Напряжение Uпp1(t) поступает на первый вход сумматора 31. Напряжение Uпp2(t) поступает на вход фазовращателя 30 на 90o, на выходе которого образуется следующее напряжение
Это напряжение подается на второй вход сумматора 31, на выходе которого образуется суммарное напряжение
UΣ1(t) = VΣ1cos[ωпр(t-τ0)+φк(t-τ0)+φпр], 0≤t≤Тс,
где VΣ1 = 2Vпр.Reflected from the vehicle in front is the signal F mn
U 0 (t) = V 0 cos (ω (t-τ 0 ) + φ к (t-τ 0 ) + φ 0 ); 0≤t≤T s ,
where τ 0 = 2R / C is the delay of the reflected signal;
R is the distance between your own and the vehicles in front;
C is the speed of light propagation,
comes from the output of the receiving antenna 8 to the first inputs of the mixers 16 and 28, to the second inputs of which the voltage of the local oscillator 15 is applied:
U g1 (t) = V g cos (ω g t + φ g );
U g2 (t) = V g cos (ω g t + φ g +90 ° ).
At the outputs of the mixers 16 and 28, voltages of combined frequencies are generated. Amplifiers 17 and 29 are allocated voltage intermediate (differential) frequency:
U pr1 (t) = V pr cos [ω pr (t-τ 0 ) + φ to (t-τ 0 ) + φ pr ]
U pr2 (t) = V pr cos [ω pr (t-τ 0 ) + φ to (t-τ 0 ) + φ pr -90 ° ], 0≤t≤T s ,
where U CR = 1 / 2k 1 V 0 V g ;
k 1 - transfer coefficient of the mixers;
ω CR = ω c -ω g is the intermediate frequency;
φ ol = φ 0 -φ g .
The voltage U p1 (t) is supplied to the first input of the adder 31. The voltage U p2 (t) is supplied to the input of the phase shifter 30 by 90 ° , at the output of which the following voltage is generated
This voltage is supplied to the second input of the adder 31, the output of which is formed by the total voltage
U Σ1 (t) = V Σ1 cos [ω pr (t-τ 0 ) + φ к (t-τ 0 ) + φ pr ], 0≤t≤T s ,
where V Σ1 = 2V ave .
Данное напряжение подается на второй вход перемножителя 32, на первый вход которого поступает отраженный от впереди идущего транспортного средства Фмн-сигнал U0(t). На выходе перемножителя образуется гармоническое напряжение
U3(t) = V3cos(ωгt+φг), 0≤t≤Тс,
где U3 = 1/2k2V0VΣ1;
k2 - коэффициент передачи перемножителя.This voltage is supplied to the second input of the multiplier 32, the first input of which receives reflected from the front of the vehicle in advance F mn signal U 0 (t). A harmonic voltage is generated at the output of the multiplier
U 3 (t) = V 3 cos (ω g t + φ g ), 0≤t≤T s ,
where U 3 = 1 / 2k 2 V 0 V Σ1 ;
k 2 - transfer coefficient of the multiplier.
Так как частота настройки ωн = узкокополосного фильтра 33 выбирается равной частоте гетеродина ωг(ωн = ωг), негармоническое напряжение U3(t) выделяется узкополосным фильтром 33, детектируемая амплитудным детектором 34, и поступает на управляющий вход ключа 35, открывая его. В исходном состоянии ключ 35 всегда закрыт.Since the tuning frequency ω n = narrow-band filter 33 is chosen equal to the local oscillator frequency ω g (ω n = ω g ), the inharmonious voltage U 3 (t) is emitted by the narrow-band filter 33 detected by the amplitude detector 34 and is supplied to the control input of the key 35, opening his. In the initial state, the key 35 is always closed.
Напряжение UΣ1(t) с выхода сумматора 31 через открытый ключ 35 поступает на первый вход блока 19 регулируемой задержки, который вместе с перемножителем 20, на второй вход которого поступает Фмн-сигнал Uc(t) с выхода усилителя 14 мощности, и фильтром 21 нижних частот образуют коррелятор 18. Получаемая на выходе коррелятора 18 корреляционная функция R(τ) имеет максимум при значении введенного регулируемого запаздывания τ0. Корреляционная функция R(τ0) регистрируется измерительным прибором 23. Максимальное значение R(τ0) поддерживается с помощью экстремального регулятора 22, воздействующего на блок 19 регулируемой задержки. При компенсации временной задержки τ0 с помощью блока 19 регулируемой задержки на первый вход перемножителя поступает Фмн-сигнал промежуточной частоты.The voltage U Σ1 (t) from the output of the adder 31 through the public key 35 is supplied to the first input of the adjustable delay unit 19, which, together with the multiplier 20, the second input of which receives the F mn signal U c (t) from the output of the power amplifier 14, and the low-pass filter 21 forms a correlator 18. The correlation function R (τ) obtained at the output of the correlator 18 has a maximum at the value of the introduced adjustable delay τ 0 . The correlation function R (τ 0 ) is recorded by the measuring device 23. The maximum value of R (τ 0 ) is maintained using the extreme controller 22 acting on the adjustable delay unit 19. When compensating for the time delay τ 0 using the block 19 adjustable delay to the first input of the multiplier receives F mn signal of intermediate frequency.
UΣ2(t) = VΣ1cos[ωпрt+φк(t)+φпр], 0≤t≤Тс.U Σ2 (t) = V Σ1 cos [ω pr t + φ k (t) + φ pr ], 0≤t≤T s .
На выходе перемножителя 20 образуется гармоническое напряжение
U4(t) = V4cos[ωгt+φг(t)+Δφ], 0≤t≤Тс,
где U4 = 1/2k2VcVΣ1;
Δφ = φc-φ0 = ωc2R/C,
которое выделяется узкополосным фильтром 24, настроенным на частоту гетеродина и поступает на первый вход фазометра 25, на второй вход которого подается напряжение Uг(t) гетеродина 15. Фазометр 25 измеряет фазовый сдвиг Δφ, по которому точно определяется расстояние Rт до впереди идущего транспортного средства. Так формируется фазовая шкала измерения, которая является точной, но неоднозначной. Измененный фазовый сдвиг поступает в блок 9 выработки сигнала предупреждения.The output of the multiplier 20 produces a harmonic voltage
U 4 (t) = V 4 cos [ω g t + φ g (t) + Δφ], 0≤t≤T s ,
where U 4 = 1 / 2k 2 V c V Σ1 ;
Δφ = φ c -φ 0 = ω c 2R / C,
which is allocated by a narrow-band filter 24 tuned to the local oscillator frequency and enters the first input of the phase meter 25, the second input of which is supplied with the voltage U g (t) of the local oscillator 15. The phase meter 25 measures the phase shift Δφ, which accurately determines the distance R t to the vehicle in front. This forms the phase scale of the measurement, which is accurate, but ambiguous. The changed phase shift enters the block 9 generate a warning signal.
Временной сдвиг τ0 определяется по шкале блока 19 регулируемой задержки, с второго выхода которого он также поступает в блок 9 выработки сигнала предупреждения. Так формируется временная шкала измерений дальности Rгp до впереди идущего транспортного средства, которая является грубой, но однозначной. Таким образом, точно и однозначно измеряется дистанция до впереди идущего транспортного средства.The time shift τ 0 is determined by the scale of the adjustable delay unit 19, from the second output of which it also enters the warning signal generation unit 9. Thus, a time scale for measuring the range R gp to the vehicle in front is formed, which is rough, but unambiguous. Thus, the distance to the vehicle in front is measured accurately and unambiguously.
Следует отметить, что фазовая шкала, позволяющая измерить расстояние до впереди идущего транспортного средства с высокой точностью, является неоднозначной, т.е. фазометр 25 измеряет разность фаз только по модулю 2π:
ΔΦ = k+Δφ,
где k - целое число периодов полной разности фаз (в фазовых циклах);
Δφ - разность фаз, измеряемая фазовой шкалой (измеряется в долях разового цикла, 0≤Δφ≤π).It should be noted that the phase scale, which allows measuring the distance to the vehicle in front with high accuracy, is ambiguous, i.e. a phase meter 25 measures the phase difference only modulo 2π:
ΔΦ = k + Δφ,
where k is the integer number of periods of the total phase difference (in phase cycles);
Δφ is the phase difference measured by the phase scale (measured in fractions of a single cycle, 0≤Δφ≤π).
Для определения целого числа периодов полной разности фаз k используется временная шкала измерений. Условие согласования фазовой и временной шкал состоит в том, чтобы удвоенная максимальная ошибка измерения расстояния Rгp по грубой (временной) шкале была меньше, чем интервал однозначного измерения Rт по точной (фазовой) шкале.To determine the integer number of periods of the total phase difference k, the time scale of measurements is used. The condition for matching the phase and time scales is that the doubled maximum error of measuring the distance R gp on the rough (time) scale is less than the interval of unambiguous measurement of R t on the exact (phase) scale.
2δRгр<ΔRодн
δRгр = (C/Rгр)δτ:δ
где qвх 2 - отношение сигнал/шум по мощности на входе приемника;
ΔF - ширина выходной полосы системы измерения временного запаздывания отраженного Фмн-сигнала по отношению к зондирующему;
Δfc - ширина полосы частот линейной системы, согласованной со спектром используемого Фмн-сигнала.2δ Rgr <ΔR one
δ Rgr = (C / R gr ) δ τ : δ
where q I 2 - the signal-to-noise power ratio at the input of the receiver;
ΔF is the width of the output strip of the system for measuring the time delay of the reflected F mn signal with respect to the probing one;
Δf c is the bandwidth of the linear system, consistent with the spectrum of the used f mn signal.
Учитывая, что τэ = 1/Δfc, можно условие согласования фазовой и временной шкал заменить в виде
где m - некоторый коэффициент, связанный с Рнад следующим соотношением: m = Ф-1(Рнад);
Ф-1( ) - обратная функция интеграла вероятности;
Рнад - вероятность надежности согласования шкал (например, при Рнад= 0,9973 m=3).Given that τ e = 1 / Δf c , it is possible to replace the condition for matching the phase and time scales in the form
where m is a coefficient associated with P over the following relationship: m = Ф -1 (P over );
F -1 () is the inverse function of the probability integral;
P over - the probability of reliability of the matching scales (for example, when P over = 0,9973 m = 3).
Из приведенного выражения следует, что надежность согласования измерительных шкал не зависит от расстояния R между транспортными средствами, а определяется характеристиками сложного Фмн-сигнала и его энергетикой, а также выходной полосой частот временной шкалы измерения.From the above expression it follows that the reliability of matching the measuring scales does not depend on the distance R between the vehicles, but is determined by the characteristics of the complex F mn signal and its energy, as well as the output frequency band of the measurement time scale.
При этом, если R>R0, где R0 - безопасная дистанция, то в регистраторе 10 фиксируется сигнал о наличии резерва безопасной дистанции. Если R<R0, то регистратор 10 выдает сигнал тревоги, например звуковой или световой, а исполнительный блок 26, например тормозная система автомобиля, автоматически замедляет движение собственного транспортного средства с интенсивностью, пропорциональной величине дефицита безопасной дистанции, в результате которого дистанция до впереди идущего транспорта увеличивается до безопасной.Moreover, if R> R 0 , where R 0 is a safe distance, then a signal about the presence of a reserve of a safe distance is recorded in the recorder 10. If R <R 0 , then the recorder 10 gives an alarm, for example, sound or light, and the executive unit 26, for example, the brake system of the car, automatically slows down the movement of your own vehicle with an intensity proportional to the deficit of the safe distance, as a result of which the distance to the front Transport increases to safe.
Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема отраженного полезного Фмн-сигнала от впереди идущего транспортного средства по основному каналу на частоте ωc (фиг.2).The operation of the device described above corresponds to the case of receiving the reflected useful f mn signal from the vehicle in front through the main channel at a frequency ω c (Fig. 2).
Если ложный сигнал (помеха) принимается по зеркальному каналу на частоте ωз:
Uз(t) = Vзcos[ωзt+φз], 0≤t≤Tс,
то усилителями 17 и 29 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
Uпр4(t) = Vпр4cos[ωпрt+φпр4],
Uпр5(t) = Vпр4cos[ωпрt+φпр4+90°], 0≤t≤T3,
где Vпр4=1/2k1V3Vг1;
ωпр = ωг-ωз - промежуточная частота.If a false signal (interference) is received on the mirror channel at a frequency ω s :
U s (t) = V s cos [ω s t + φ s ], 0≤t≤T s ,
then the amplifiers 17 and 29 of the intermediate frequency are allocated the following voltages:
WP4 U (t) = V WP4 cos [ω t + φ straight WP4]
Np5 U (t) = V WP4 cos [ω t + φ straight WP4 +90 °], 0≤t≤T 3
where V CR4 = 1 / 2k 1 V 3 V g1 ;
straight ω = ω r -ω s - intermediate frequency.
Напряжение Uпp4(t) с выхода усилителя 29 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 30 на 90o, на выходе которого образуется напряжение:
0≤t≤T3.The voltage U p4 (t) from the output of the intermediate frequency amplifier 29 is supplied to the input of the phase shifter 30 by 90 ° , at the output of which a voltage is generated:
0≤t≤T 3 .
Напряжения Uпp4(t) и Uпp6(t), поступающие на два входа сумматора 31, на его выходе компенсируются.The voltages U p4 (t) and U p6 (t) supplied to the two inputs of the adder 31 are compensated at its output.
Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте ωз, подавляется.Therefore, a false signal (interference) received on the mirror channel at a frequency ω s is suppressed.
По аналогичной причине подавляется и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте ωк1.
Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму комбинационному каналу на частоте ωк2
Uк2(t) = Vк2cos[ωк2t+φк2], 0≤t≤Tк2,
то усилителями 17 и 29 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
Uпр7(t) = Vпр7cos[ωпрt+φпр7],
Uпр8(t) = Vпр7cos[ωпрt+φпр7-90°], 0≤t≤Tк2,
где Vпр7=1/2k1Vк2Vг3;
ωпр = ωк2-2ωг;
φпр7 = φк2-φг.For a similar reason, a false signal (interference) received on the first combination channel at a frequency ω k1 is also suppressed.
If a false signal (interference) is received on the second combination channel at a frequency ω k2
U к2 (t) = V к2 cos [ω к2 t + φ к2 ], 0≤t≤T к2 ,
then the amplifiers 17 and 29 of the intermediate frequency are allocated the following voltages:
Pr7 U (t) = V pr7 cos [ω t + φ straight pr7]
Pr8 U (t) = V pr7 cos [ω t + φ straight pr7 -90 °], 0≤t≤T k2
where V pr7 = 1 / 2k 1 V k2 V g3 ;
ω = ω ave k2 -2ω g;
φ pr7 = φ k2 -φ g .
Напряжение Uпp8(t) с выхода усилителя 29 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 30 на 90o, на входе которого образуется напряжение
0≤t≤Tк2.The voltage U p8 (t) from the output of the intermediate frequency amplifier 29 is supplied to the input of the phase shifter 30 by 90 ° , at the input of which a voltage is generated
0≤t≤T k2 .
Напряжения Uпp7(t) и Uпp9(t) поступают на два входа сумматора 31, на выходе которого образуется напряжение
UΣ3(t) = VΣ3cos[ωпрt+φпр7], 0≤t≤Tк2,
где VΣ3 = 2Vпр7.Voltages U p7 (t) and U p9 (t) are supplied to the two inputs of the adder 31, the output of which produces a voltage
U Σ3 (t) = V Σ3 cos [ω t + φ straight pr7], 0≤t≤T k2
where V Σ3 = 2V pr7 .
Данное напряжение перемножается в перемножителе 32 с принимаемым ложным сигналом (помехой) Uк2(t).This voltage is multiplied in the multiplier 32 with the received false signal (interference) U k2 (t).
В результате перемножения образуется гармоническое напряжение
U5(t) = V5cos[2ωгt+φг], 0≤t≤Tк2,
где V5 = 1/2k2Vк2VΣ3,
которое не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 33, ключ 35 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте ωк2, подавляется.As a result of multiplication, a harmonic voltage is formed
U 5 (t) = V 5 cos [2ω g t + φ g ], 0≤t≤T k2 ,
where V 5 = 1 / 2k 2 V к2 V Σ3 ,
which does not fall into the passband of the narrow-band filter 33, the key 35 does not open and the false signal (interference) received on the second combinational channel at a frequency ω k2 is suppressed.
Таким образом, для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и первому комбинационному каналу, используется фазокомпенсационный метод. Thus, to suppress false signals (interference) received via the mirror and the first Raman channel, the phase-compensation method is used.
Для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по второму комбинационному каналу на частоте ωк2, используется метод узкополосной фильтрации.To suppress false signals (interference) received on the second combinational channel at a frequency ω k2 , the method of narrow-band filtering is used.
Данное устройство обеспечивает снижение суммарного уровня излучения датчиков при их массовом использовании, что уменьшает влияние сверхвысокочастотного поля на людей, уменьшает взаимное влияние датчиков друг на друга, что снижает вероятность ложных тревог, повышает точностные характеристики, а также уменьшает влияние излучения на другие сверхвысокочастотные устройства. This device reduces the total radiation level of the sensors during their mass use, which reduces the influence of the microwave field on people, reduces the mutual influence of the sensors on each other, which reduces the likelihood of false alarms, improves accuracy characteristics, and also reduces the effect of radiation on other microwave devices.
Использование данного устройства позволяет исключить основную причину дорожно-транспортных проишествий, связанных с несоблюдением дистанции. За счет точного измерения расстояния до впереди идущего транспортного средства создаются резервы увеличения плотности транспортных потоков на дорогах; тем самым увеличивается их пропускная способность. Устройство своевременно информирует водителя о скорости автомобиля, состоянии дороги и о дистанции до впереди идущего транспортного средства, а также позволяет упростить процесс управления автомобилем в напряженной обстановке оживленной транспортной магистрали, благодаря освобождению водителя от функции оценки и сохранения безопасной дистанции до впереди идущего транспортного средства. Using this device eliminates the main cause of road traffic accidents associated with non-compliance with the distance. By accurately measuring the distance to the vehicle in front, reserves are created to increase the density of traffic on roads; thereby increasing their throughput. The device promptly informs the driver about the speed of the car, the condition of the road and the distance to the vehicle in front, and also allows to simplify the process of driving a car in a tense situation on a busy highway, by freeing the driver from the function of evaluating and maintaining a safe distance to the vehicle in front.
Причем измерение фазового сдвига Δφ осуществляется на фиксированной частоте ωг гетеродина. Поэтому нестабильность несущей частоты отраженного Фмн-сигнала, обусловленная различными дестабилизирующими факторами, не оказывает влияния на результаты измерений. Кроме того, указанное устройство позволяет реализовать преимущества, присущие сложным Фмн-сигналам, в том числе повысить чувствительность при низком отошении сигнал/шум. Это достигается сверткой спектра сложного Фмн-сигнала, который преобразуется в узкополосное гармоническое напряжение, что позволяет выделить его с помощью узкополосного фильтра, отфильтровав при этом значительную часть шумов и помех, т. е. повысить реальную чувствительность устройства при низком отношении сигнал/шум.Moreover, the measurement of the phase shift Δφ is carried out at a fixed frequency ω g of the local oscillator. Therefore, the instability of the carrier frequency of the reflected F mn signal, due to various destabilizing factors, does not affect the measurement results. In addition, this device allows you to realize the advantages inherent in complex F mn signals, including increasing sensitivity with a low signal-to-noise ratio. This is achieved by convolution of the spectrum of a complex F mn signal, which is converted into a narrow-band harmonic voltage, which allows you to select it with a narrow-band filter, filtering out a significant part of noise and interference, i.e., to increase the real sensitivity of the device with a low signal to noise ratio.
Сложные сигналы обладают также энергетической и структурной скрытностью и позволяют осуществить структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность выделить эти сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени с другими сигналами и помехами. Complex signals also have energy and structural secrecy and allow structural selection. This means that there is a new opportunity to isolate these signals operating in the same frequency band and at the same time intervals with other signals and interference.
Предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом обеспечивает повышение помехоустойчивости и точности измерения расстояния до впереди идущего транспортного средства. Это достигается путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным (зеркальному и комбинационным) каналам. The proposed device in comparison with the base object provides increased noise immunity and accuracy of measuring the distance to the vehicle in front. This is achieved by suppressing false signals (interference) received via additional (mirror and Raman) channels.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001121722A RU2190238C1 (en) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | Radar device for prevention of motor vehicle collisions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001121722A RU2190238C1 (en) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | Radar device for prevention of motor vehicle collisions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2190238C1 true RU2190238C1 (en) | 2002-09-27 |
Family
ID=20252317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001121722A RU2190238C1 (en) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | Radar device for prevention of motor vehicle collisions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2190238C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108072150A (en) * | 2016-11-14 | 2018-05-25 | 浙江盾安自控科技有限公司 | A kind of narrowband networking temperature control system and its network-building method |
CN109658715A (en) * | 2019-01-31 | 2019-04-19 | 厦门精益远达智能科技有限公司 | Statistical method of traffic flow, device, equipment and the storage medium of multilane |
RU2741668C1 (en) * | 2019-11-08 | 2021-01-28 | Роман Евгеньевич Стахно | Vehicle movement parameters monitoring device |
RU2778626C1 (en) * | 2021-10-08 | 2022-08-22 | Общество с ограниченной ответственностью «В2-Лаб» | Collision avoidance system and the method for this system's operation |
-
2001
- 2001-07-31 RU RU2001121722A patent/RU2190238C1/en active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108072150A (en) * | 2016-11-14 | 2018-05-25 | 浙江盾安自控科技有限公司 | A kind of narrowband networking temperature control system and its network-building method |
CN109658715A (en) * | 2019-01-31 | 2019-04-19 | 厦门精益远达智能科技有限公司 | Statistical method of traffic flow, device, equipment and the storage medium of multilane |
CN109658715B (en) * | 2019-01-31 | 2021-01-22 | 厦门精益远达智能科技有限公司 | Multilane traffic flow statistical method, device, equipment and storage medium |
RU2741668C1 (en) * | 2019-11-08 | 2021-01-28 | Роман Евгеньевич Стахно | Vehicle movement parameters monitoring device |
RU2778626C1 (en) * | 2021-10-08 | 2022-08-22 | Общество с ограниченной ответственностью «В2-Лаб» | Collision avoidance system and the method for this system's operation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7932855B2 (en) | Distance measuring device and distance measuring method | |
US7148840B2 (en) | Radar apparatus, radar apparatus controlling method | |
JP4015261B2 (en) | Detection method and apparatus for frequency modulation continuous wave radar to remove ambiguity between distance and speed | |
US6147638A (en) | Method for operating a radar system | |
JP4724694B2 (en) | Radio radar equipment | |
EP1253441B1 (en) | Distance measuring device | |
US6563454B2 (en) | FM-CW radar apparatus | |
EP0777133A1 (en) | FM-CW radar apparatus for measuring relative speed of and distance to an object | |
US5987395A (en) | Process for measuring the distance between a motor vehicle and an object | |
JP5138935B2 (en) | Measuring device for automobile | |
RU2190238C1 (en) | Radar device for prevention of motor vehicle collisions | |
US3065465A (en) | Distance measuring devices | |
JPH08304541A (en) | Laser radar equipment | |
RU2435171C1 (en) | Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method | |
JPH0145593B2 (en) | ||
JP2909822B2 (en) | FM radar equipment | |
EP0727676A1 (en) | Multichannel radar | |
RU2169929C1 (en) | Radar to prevent automobile collisions | |
JP2909823B2 (en) | FM radar equipment | |
RU2243592C1 (en) | System for remote control of building materials transportation | |
RU2234735C1 (en) | Device for registering runs of dump-trucks | |
RU2619200C1 (en) | System of remote control for transportating high-tech construction modules | |
JP2000046932A (en) | Fm-cw radar apparatus | |
RU2117964C1 (en) | Small-sized radar of motor vehicle | |
RU2048685C1 (en) | Method for determining error of radio range finder |