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Patent Searching and Data


Title:
RADAR EQUIPMENT, SPECIALLY FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/048476
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to radar equipment, specially for a motor vehicle, wherein high-resolution image representation of radar data is achieved using a small number of devices. The antenna elements are arranged on a rotating carrier module and are multi-controlled during rotation of said module.

Inventors:
SCHNEIDER ROBERT (DE)
WANIELIK GERD (DE)
WENGER JOSEF (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/001915
Publication Date:
October 29, 1998
Filing Date:
April 02, 1998
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER BENZ AG (DE)
SCHNEIDER ROBERT (DE)
WANIELIK GERD (DE)
WENGER JOSEF (DE)
International Classes:
G01S13/931; G01S7/03; H01Q1/32; H01Q3/14; H01Q19/06; (IPC1-7): H01Q3/14; H01Q19/06; H01Q1/32; G01S13/93; G01S7/03
Domestic Patent References:
WO1997002496A11997-01-23
Foreign References:
DE4412770A11995-10-19
US2895131A1959-07-14
US4243991A1981-01-06
US3543271A1970-11-24
US3713163A1973-01-23
Attorney, Agent or Firm:
Fr�hling, Werner (Intellectual Property Management Geb�ude 1, Sedanstrasse 10 Ulm, DE)
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Claims:
PatentansPruche
1. Radaranordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit HochfrequenzSchaltungseinrichtungen zur Verarbeitung und Umsetzung hochfrequenter Signale und mit einer Antennenan ordnung, die ein strahlungsbündelndes Fokussierungselement und in dessen Fokusfläche eine Elementanordnung mit mehre ren Antennenelementen zur Gewinnung einer räumlichen Bildinformation des uberwachten Raumbereichs umfaBt, da durch gekennzeichnet, daB die Elementanordnung um eine Rotationsachse drehbar ist, daB das Fokuselement rotationssymmetrisch bezüglich der genannten Rotations achse ausgebildet ist, und daB Mittel zur mehrfachen An steuerung von Antennenelementen während einer Umdrehung der Elementanordnung bei unterschiedlichen Positionen der Antennenelemente in der Fokusflache vorgesehen sind.
2. Anordnung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daB die HochfrequenzSchaltungseinrichtungen ganz oder teil weise mit der Elementanordnung mitrotierend auf einem Tra germodul verbunden sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daB das Fokussierungselement eine dielektri sche Linse ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dal3 die rotierenden Antennnenelemente sich entlang einer nicht ebenen Flache bewegen, die der Fokus flache des Fokussierungselements angenähert geformt ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn zeichnet durch eine Koaxialleitung als Versorgungsleitung und/oder Signalleitung.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche l bis 5, dadurch gekennzeichnet, daB die mehreren Antennenelemente über ein Leitungsnetzwerk mit den HochfrequenzSchaltungseinrich tungen verbindbar sind.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daB die mehreren Antennenelemente im Zeit multiplex mit gemeinsamen HochfrequenzSchaltungseinrich tungen verbindbar sind.
Description:
Radaranordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuae Die Erfindung betrifft eine Radaranordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zur Gewinnung einer räumlichen Bildin- formation des überwachungsbereichs.

Diese sogennanten bildgebenden Radaranordnungen weisen üb- licherweise ein Fokuselement, _insbesondere eine dielektri- sche Linse, und in dessen Fokusfläche eine Vielzahl von Antennenelementen auf. Über das Fokuselement ist jedem An- tennenelement ein eng gebündelter Raumwinkelausschnitt zu- geordnet, so daB aus der Gesamtheit der Radarsignale aller Antennenelemente eine flächige Bilddarstellung möglich ist, die durch die Signallaufzeitinformation zu einer räumlichen

Bildinformation ergänzt ist.

Für den Einsatz in Kraftfahrzeugen werden an solche Radaranordnungen ergänzend die Anforderungen nach geringem Platzbedarf und niedrigen Herstellungskosten gestellt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radaranordnung anzugeben, die diesen Anforderungen gerecht wird.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Un- teranspruche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung ermöglicht eine hohe Bildpunktdichte in der aus den Radarsignalen erzeugbaren Bilddarstellung mit nur geringem Aufwand bei den Hochfrequenzkomponenten. Die Er- findung macht sich den Umstand zunutze, daB die für ein Kfz-Radar erforderliche Bilderneuerungszeit auch mit der erfindungsgemäßen Zeitmultiplex-Ansteuerung'der Bildpunkte erreichbar ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend beschrieben.

Dabei zeigt FIG. 1 eine Draufsicht auf ein rotierendes Trägermodul FIG. 2 eine Seitenansicht auf eine Radaranordnung Das in FIG. 1 skizzierte Trägermodul T ist um eine Achse M drehbar und rotiert im Uberwachungsbetrieb mit gleichför- miger Drehgeschwindigkeit um diese Achse. Auf dem Trager-

modul T sind Hochfrequenzschaltungseinrichtungen S und An- tennenelemente A fest angeordnet und uber Verbindungslei- tungen N miteinander verbunden. tuber AnschluBleitungen V sind die Schaltungseinrichtungen mit einer als Koaxiallei- tung K um die Drehachse M ausgeführten Versorgungs-und Signalleitung verbunden.

Bei Ansteuerung der Antennenelemente A durch die Schal- tungseinrichtungen S in verschiedenen Drehwinkelpositionen des Trägermoduls T ergibt sich eine hohe Bildpunktzahl in der von den Antennenelementen überstrichenen Flache. Für die Anordnung der Antennenelemente auf dem Trägermodul und. deren zeitliche Ansteuerung sind eine Vielzahl von Mög- lichkeiten gegeben, beispielsweise a) gleichmäßige radiale Staffelung der Antennenelemente wie skizziert und gleich häufige Ansteuerung in konstanten Drehwinkelschritten zu einer radial nach auben abnehmenden Bildpunktdichte in der Flache b) bei der Anordnung nach a) kann die Bildpunktdichte homogenisiert werden, indem die Winkelschritte aufeinananderfolgender Ansteuerungen für radial weiter außen liegende Antennenelemente veringert werden c) die Bildpunktdichte kann gegenüber a) homo- genisiert werden, indem die Antennenelemente mit zunehmendem Abstand von der Drehachse in geringerem radialem Abstand angeordnet oder für gr8Zere Radien

mehrere Elemente mit gleichem Achsenabstand vorgesehen sind.

Die beispielhaft genannten Möglichkeiten können in sich weiter variiert sowie untereinander oder mit anderen Aus- fuhrungsformen kombiniert werden. Wesentlich ist die wäh- rend einer Umdrehung mehrfache Ansteuerung von Antennen- elementen zur Erhöhung der Bildpunktzahl der Bilddarstel- lung des Überwachungsbereichs, wobei die Bilddarstellung nicht notwendigerweise eine flächige Anzeige einschlieBt, sondern die Repräsentation der Radarsignale in Form von als Bildpunkte einer Bildfläche beschreibbaren Information bedeuten soll.

Die Verbindungsleitungen zwischen den Schaltungseinrich- tungen S und den Antennenelementen A können einzelne par- allele Direktverbindungen sein, können aber auch ein Netz- werk, z. B. in Baumstruktur, mit schaltbaren Leitungsab- schnitten sein. Die mehreren Antennenelemente können gleichzeitig oder im Zeitmultiplex durch die Schaltungs- einrichtungen angesteuert werden. Die Antennenelemente können weitgehend beliebig in der Fläche des Trägermoduls verteilt sein und als Sende-und/oder Empfangselemente mit beliebiger Polarisation ausgeführt sein. Als eine von der Drehbewegung weitgehend unabhängige Basis bietet sich die zirkulare Polarisation an.

Die Schaltungseinrichtungen S können beispielsweise Steuereinrichtungen zur zeitrichtigen Ansteuerung der ein- zelnen Antennenelemente, Hochfrequenzverstärker für Sende- und/oder Empfangssignale, Oszillatoren, Frequenzumsetzer, Modulatoren, Demodulatoren, A/D-Wandler, D/A-Wandler etc.

enthalten. In einer Ausführungsform mit hoher Funktionsin- tegration in den Schaltungseinrichtungen S erzeugen diese uber Oszillatoren die Sendefrequenz und Überlagerungsfre- quenz selbst, verstärken Sende-und Empfangssignale ein- schlieBlich einer eventuellen Modulation/Demodulation, steuern die Antennenelemente und benutzen die Koaxialver- bindung K lediglich als Versorgungsleitung und zur Über- tragung niederfrequenter analoger oder digitaler Datensi- gnale. Die Winkelsynchronisation kann beispielsweise aber einen feststehenden Referenzsignalgeber R und einen mit diesem z. B. optisch oder induktiv korrespondierenden mit- rotierenden Sensor R'erfolgen.

Die FIG. 2 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsge- malien Radaranordnung mit einer nichtebenen Ausfuhrung der von den Antennenelementen bei rotierendem Trägermodul durchlaufenen Flache. Das Trägermodul ist dabei z. B. aus einer zur Drehachse M senkrechten Ebene mit den äußeren Rändern zu einem in Hauptstrahlrichtung B vor dem Träger- modul angeordneten Fokuselement hin gewölbt : Durch die Wölbung, die bei der skizzierten Ausführung kegelfõrmig verlãuft, aber auch parabolisch, sphärisch, etc. sein kann, kann eine Annäherung der Elementfläche an eine ggf. nicht. ebene Fokusfläche des z. B. als dielektrische Linse ausgeführten Fokuselements erreicht werden. Zudem wird eine Verbesserung durch Zentrierung der Antennendiagramme der Antennenelemente auf die Strahlrichtung erreicht. Das Fokussierungselement ist rotationssymmetrisch und somit einfach und kostengunstig herstellbar. Durch die Ausfuh- rung des Fokussierungselements als plankonvexe Linse und Zuwendung der konvexen Flache zu den Antennenelementen er-

gibt sich vorteilhafterweise eine ebene Vorderfläche beim Einbau der Anordnung in ein Fahrzeug.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele. beschrankt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens auch in anderen Formen ausfuhrbar. Insbesondere ist auch eine gezielt inhomogene Verteilung der Bildpunkte in der Bild- flache denkbar. Die rotierende Anordnung der Antennenele- mente kann auf Sende-oder Empfangsbetrieb beschränkt und mit einer weiteren Antennenanordnung, die dann Empfangs- bzw. Sendefunktion mit nicht weiter aufgelöster Raumwin- keltrennung im gesamten von den rotierenden Elementen in Vebindung mit dem Fokuselement abgedeckten Überwachungsbe- reich übernimmt, kombiniert sein. Die hierfur zu bevorzu- gende Polarisationsbasis ist wiederum zirkular.