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Patent Searching and Data


Title:
RADAR SENSOR ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/080491
Kind Code:
A1
Abstract:
An arrangement for detecting the surroundings of a motor vehicle having at least two transmitting devices (S), which are disposed at a distance to one another, for transmitting electromagnetic signals, in particular radar waves, having at least one receiving device (E) for receiving the signals, which are reflected on at least one first object, having a signal generation and signal analysis device (Z) for generating the signals to be transmitted at a first frequency and for analyzing the signals to be received, and having at least one electrical line (12), via which the transmitting devices (S), the receiving devices (E), and the signal generation and signal analysis device (Z) are connected to one another.

Inventors:
WIXFORTH THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/067067
Publication Date:
July 02, 2009
Filing Date:
December 09, 2008
Export Citation:
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Assignee:
HELLA KGAA HUECK & CO (DE)
WIXFORTH THOMAS (DE)
International Classes:
G01S13/931
Domestic Patent References:
WO2007014333A22007-02-01
Foreign References:
EP0717290A21996-06-19
EP0611969A11994-08-24
EP0740166A11996-10-30
US20060119473A12006-06-08
EP0707220A21996-04-17
DE19842250A12000-03-16
DE69325504T21999-10-28
DE69523870T22002-04-18
Other References:
KLOTZ M ET AL: "A 24 GHz short range radar network for automotive applications", RADAR, 2001 CIE INTERNATIONAL CONFERENCE ON, PROCEEDINGS OCT 15-18, 2001, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, 15 October 2001 (2001-10-15), pages 115 - 119, XP010577783, ISBN: 978-0-7803-7000-5
GROLL H P ET AL: "Multi-sensor-systems at mm-wave range for automotive applications", RADAR, 2001 CIE INTERNATIONAL CONFERENCE ON, PROCEEDINGS OCT 15-18, 2001, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, 15 October 2001 (2001-10-15), pages 150 - 153, XP010577791, ISBN: 978-0-7803-7000-5
MARTIN SCHNEIDER, AUTOMOTIVE RADAR - STATUS AND TRENDS, April 2005 (2005-04-01)
"Sicherheits- und Komfortsysteme", 2004, FRIEDR. VIEWEG & SOHN VENAG/GVW FACHVERLAGE GMBH
Attorney, Agent or Firm:
HELLA KGAA HUECK & Co. (Lippstadt, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Anordnung zur Erfassung des näheren und/oder ferneren Umfelds eines Kraftfahrzeuges

- mit mindestens zwei, mit Abstand zueinander angeordneten Sendevorrichtungen (S) zum Senden von elektromagnetischen Signalen, insbesondere Radarwellen,

- mit mindestens einer Empfangsvorrichtung (E) zum Empfangen der an zumindest einem ersten Objekt reflektierten Signale,

- mit einer Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) zur Erzeugung der zu senden Signale mit einer ersten Frequenz und zum Auswerten der zu empfangenden Signale, und

- und mit zumindest einer elektrischen Leitung (12), über den die Sendevorrichtungen (S), die Empfangsvorrichtungen (E) und die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) miteinander verbunden sind und die zum Austauschen der zu senden bzw. der zu empfangenden Signale in analoger Form zwischen den Sendevorrichtungen (S), den Empfangsvorrichtungen (E) und die Signalerzeugungs- und Empfangsvorrichtung (Z) geeignet und eingerichtet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sendevorrichtungen (S) einen Frequenzvervielfacher (13) zum Erzeugen des zu sendenden Signals aus einem ersten Signal aufweisen, mit welchem die Frequenz des ersten Signals vervielfacht wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendevorrichtungen (S) ein Filter (14), insbesondere einen Bandpassfilter (14) aufweisen.

4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (14) dem Frequenzvervielfacher (13) nachgeschaltet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendevorrichtungen (S) Sendeantennen (15) zum Abstrahlen des zu sendenden Signals aufweisen.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsvorrichtung (E) eine Empfangsantenne (16) zum Empfangen des reflektierten Signals aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsvorrichtung (E) einen Verstärker (D) zum Verstärken des empfangenen Signals aufweist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsvorrichtung (E) einen Mischer (18) zum Mischen des empfangenen Signals mit einem lokalen Oszillatorsignal aufweist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsvorrichtung (E) einen Verstärker (20) zum Verstärken des empfangenen, gemischten Signals aufweist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsvorrichtung (E) ein Filter (21 ) zum Filtern des empfangenen oder zum Filtern des empfangenen und gemischten Signals aufweist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsvorrichtung (E) einen Frequenzvervielfacher (19) zum Erzeugen eines lokalen Oszillatorsignals aus einem zweiten Signal aufweist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) mindestens einen ersten Schwingungsgenerator (2) zumindest zum Erzeugen des ersten Signals oder des zu sendenden Signals aufweist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwingungsgenerator (2) auch zum Erzeugen des zweiten Signals geeignet und eingerichtet ist.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Signal und das erste Signal identisch sind.

15. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) mindestens einen zweiten Schwingungsgenerator (2) zum Erzeugen des zweiten Signals aufweist.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) einen Analog-Digital-Umsetzer (4) zum Digitalisieren des empfangenen, ggf. gemischten Signals aufweist.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) ein Verarbeitungsmittel (6) zum Verarbeiten des empfangenen und ggf. gemischten und/oder digitalisierten Signals aufweist.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) eine Schnittstelle (11) aufweist, an welcher Informationen über das erfasste Umfeld des Kraftfahrzeugs abrufbar sind.

19. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitungen (12) zur übertragung des ersten Signals, des zu senden Signals, des ggf. gemischten, verstärkten, gefilterten und/oder digitalisierten empfangenen Signals und/oder des zweiten Signals von der Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) zu den Sendevorrich-

tungen (S) Koaxialkabel oder verdrillte Zweidrahtleitungen sind.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) ein Steuerungsmittel (1 ) zum Steuern der Sendevorrichtungen (S) aufweist.

21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel (1 ) geeignet und eingerichtet ist die Sendevorrichtung (S) sequentiell, d. h. nacheinander zum Ausstrahlen des zu sendenden Signals anzusteuern.

22. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) einen Taktgeber (5) aufweist, der den ersten Schwingungsgenerator (2), den zweiten Schwingungsgenerator (3), den Analog-Digital-Umsetzer (4), das Verarbeitungsmittel (6) und/oder das Steuerungsmittel (1 ) taktet.

23. Verfahren zum Erfassung des näheren und/oder ferneren Umfelds eines Kraftfahrzeuges mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der zentralen Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) eine bildhafte zwei- oder dreidimensionale Darstellung von Objekten oder Personen im näheren und/oder ferneren Umfeld des Kraftfahrzeugs erzeugt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) Methoden zur Lösung inverser Probleme angewandt werden, um Positionen, Umrisse, Geschwindigkeiten o. ä. von Objekten oder Personen im Umfeld des Kraftfahrzeugs zu ermitteln.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung (Z) die Anord-

nung so steuert, dass jeweils nur eine Sendevorrichtung zum Senden eines Signals aktiviert ist.

Description:

Radarsensoranordnung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung des Umfelds eines Kraftfahrzeuges mit elektromagnetischen Signalen, insbesondere mit Radarwellen, die mit Sendevorrichtungen gesendet, an Objekten der Umgebung reflektiert und anschließend empfangen werden.

Die Fahrer von Kraftfahrzeugen sollen zum Teil aus Gründen des Komforts und zum Teil aus Gründen der größeren Sicherheit mehr und mehr entlastet werden. Eine Entlastung wird insbesondere auch durch eine adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC) erreicht. Damit eine adaptive Geschwindigkeitsregelung möglich ist, ist eine Messung des Abstands des Fahrzeugs zum vorausfahrenden Fahrzeug notwendig. Von den verschiedenen Methoden der Abstandmessung hat sich das Radar als Abstands- messmethode als besonders gut geeignet erwiesen. Radarsensorsysteme (nachstehend auch als Radarsensoranordnungen bezeichnet) haben daher in der Vergangenheit bereits Eingang in Praxis der adaptiven Geschwindigkeitsregelung gefunden. Auch zum einfacheren und sichereren Einparken können Radarssensorsystem zweckdienlich sein. Mit Ihnen lässt sich bei Einparkvorgang der Abstand zu Fahrzeugen oder Hindernissen erfassen, wodurch ein Kollisionswarnung möglich ist.

Eine überblick über die in der Vergangenheit entwickelten Systeme gibt der Artikel „Automotive Radar - Status and Trends" von Martin Schneider, der aus Anlass der „German Microwave Conference GeMiC", Ulm, April 2005 veröffentlicht wurde.

Eines der in dem genannten Artikel erwähnten Radarsysteme ist beispielsweise in dem Buch „Sicherheits- und Komfortsysteme", Friedr. Vieweg & Sohn Verlag/GVW Fachverlage GmbH, 3. Auflage, 2004, beschrieben. Das dort beschriebene Radarsystem verwendet Radarwellen mit einer Trägerfrequenz von 76 bis 77 GHz mit einer Bandbreite von ca. 200 MHz. Mit dem beschriebenen Radarsystem lässt sich eine Entfernungstrennfähigkeit von 0,85 m und eine Geschwindigkeitstrennfähigkeit von 1 m/s erreichen. Das System ist dazu vorgesehen den Abstand zu und die Geschwin-

digkeit von vorausfahrenden Fahrzeuge zu erfassen. Es ist daher ausgelegt Objekte in einem Winkelbereich von 8° zu detektieren. Das System ist allerdings nicht dazu vorgesehen und geeignet Objekte in einem größeren Winkelbereich zu erfassen, insbesondere wenn sich diese in unmittelbarer Nähe zum Kraftfahrzeug angeordnet sind, wie es z. B. im Stadtverkehr oder beim Einparken der Fall ist. Das System kann lediglich als so genanntes „Long-Range-Radar" verwendet werden nicht jedoch als so genanntes „Short Range Radar".

In dem genannten Artikel sind ferner „Short-Range-Radar"-Systeme für die 24 GHz ultra wideband-Technologie erwähnt, bei denen eine Vielzahl von selbstständig arbeitenden Einheiten Radarwellen erzeugen und senden, die reflektierten Radarwellen empfangen und auswerten und die Auswertung an einem Ausgang der Einheit zur Verfügung stellen. Die Auswertung liefert eine Liste von Objekten von einem Teilbereich der Umgebung des Kraftfahrzeugs, in welcher die detektierten Objekte mit ihrer Entfernung, ihren Winkel bezüglich einer Referenz und ihrer Relativgeschwindigkeit (Radialgeschwindigkeit) erfasst sind. Ein Kraftfahrzeug kann eine Vielzahl dieser Einheiten aufweisen, die zusammen eine Gesamtliste der Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs liefern können. Die verwendeten Einheiten des verwendeten Radarsensorsystems sind als „Ultra-Wide-Band-Sensoren" bekannt.

Der Ansatz, der hinter diesen Systemen steht, ist es möglichst kleine und kompakte Umfeldsensoren zu erhalten, die jeder für sich den Teilbereich des Umfelds des Kraftfahrzeugs überwacht und vollständig aufbereitete Informationen über diesen Teilbereich liefert. Dazu werden die empfangenen Wellen aufbereitet, digitalisiert und ausgewertet. Das Ergebnis der Auswertung wird in digitaler Form an eine Zentraleinheit übermittelt. Erst in einer Zentraleinheit, die über einen Bus oder dergleichen mit den einzelnen Einheiten verbunden ist, wird dann ein vollständiges Bild von der Umgebung aus den von den Einheiten gelieferten Teilbildern zusammengesetzt.

Der bisher verfolgte Ansatz hat sich durchaus als praktikabel allerdings auch als sehr aufwändig erwiesen. Zum einen muss jede Einheit für die Auswertung der empfangenen Radarwellen mit der notwendigen „Intelligenz" ausgestattet werden, um die Informationen von dem überwachten Teilbereich des Umfelds zu erzeugen. Dieses macht

Mikroprozessoren oder andere Mittel zur digitalen Signalverarbeitung/-auswertung in jeder der Einheiten notwendig.

Eine Eigenschaft der Radarumfeldsensorsysteme mit Ultra-Wide-Band-Sensoren ist, dass diese elektromagnetische Welle mit einem erheblichen Bandbreite abstrahlen. Dieses ist die Folge der kurzen Impulse, die ausgesendete und empfangen werden. Dieses ermöglicht einerseits eine gute Entfernungstrennfähigkeit der Radarumfeldsensorsysteme, andererseits wird insbesondere die große Bandbreite und die dadurch u. U. entstehenden Interferenzen zu bestehenden System als problematisch angesehen. Die Zulassungen der Ultra-Wide-Band-Sensoren durch die zuständigen Behörden werden daher nur sehr zögerlich und auch zum Teil nur zeitlich befristet vergeben, wie in dem eingangs genannten Artikel dargestellt ist.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Erfassung des Umfelds eines Kraftfahrzeuges vorzuschlagen, welche zum Erfassen von Objekten in der unmittelbaren Umgebung des Kraftfahrzeugs geeignet ist, eine möglichst geringe Bandbreite benötigt und gleichzeitig einfach und kostengünstig aufgebaut ist. Das Radarsystem soll möglichst sowohl für den Fernbereichs- als auch für Nah- und Mittelbereichsanwendungen eingesetzt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anordnung zur Erfassung des Umfelds eines Kraftfahrzeugs mindestens zwei, mit Abstand zueinander angeordnete Sendevorrichtungen zum Senden von elektromagnetischen Signalen, insbesondere Radarwellen aufweist, die Anordnung ferner mindestens eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen der an zumindest einem ersten Objekt reflektierten Signal aufweist, eine Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung zum Erzeugen der zu sendenden Signale mit einer ersten Frequenz und zum Auswerten der zu empfangenden Signale aufweist und die Sendevorrichtung, die Empfangsvorrichtung und die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung über mindestens eine elektrische Leitung, zum Beispiel einer Koaxialleitung miteinander verbunden sind.

- A -

Im Unterschied zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Ansatz, gibt es eine zentrale Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung. In dieser zentralen Signa- lerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung werden zum einen die zu sendenden Signale erzeugt und zum anderen die reflektierten, empfangenen Signale ausgewertet. Die Sendevorrichtungen und die Empfangsvorrichtung dienen lediglich zur Aufbereitung des zu sendenden Signals bzw. des empfangenen Signals und zur Weiterleitung der analogen Signale von der zentralen Signalerzeugungs- und Verarbeitungsvorrichtung zum ersten Objekt, an welchem die Signale reflektiert werden, bzw. vom ersten Objekt zur zentralen Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung. In der Empfangsvorrichtung erfolgt keine weitere Verarbeitung oder Auswertung des Signals dahingehend, dass ein Bild von der Umgebung oder eines Teilbereichs der Umgebung erstellt wird. Das Erzeugen eines Bilds von der Umgebung des Kraftfahrzeugs bleibt der zentralen Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung überlassen. Allerdings kann die zentrale Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung zusammen mit einer Empfangsvorrichtung in einem Gehäuse angeordnet sein.

Gemäß der Erfindung kann eine oder jede Sendevorrichtung einen Frequenzvervielfacher zum Erzeugen des zu sendenden Signals aus einem ersten Signal aufweisen, mit welchem die Frequenz des ersten Signals vervielfacht wird. Mit dem Freqenzver- vielfacher kann ein von der Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungsvorrichtung erzeugtes Signal die zum Aussenden notwendige Frequenz erhalten.

Die Sendevorrichtungen können ein Filter, insbesondere einen Bandpassfilter aufweisen. Vorteilhaft ist, dass ein solches Filter dem Frequenzvervielfacher nachgeschaltet ist.

Gemäß der Erfindung können die Sendevorrichtungen ferner Sendeantennen zum Abstrahlen des zu sendenden Signals aufweisen.

Die Frequenz des zu sendenden und des zu empfangenen Signals kann an die Anforderungen, die sowohl technischer als auch rechtlicher Natur sein können, frei ange- passt werden. So kann die Frequenz des zu sendenden und des zu empfangenen Signals zum Beispiel 5,8 GHz betragen, so dass die Sendeeinrichtungen vorteilhaft

zum Senden von Signalen mit dieser Frequenz und die Empfangsvorrichtungen zum Empfang von Signalen mit dieser Frequenz eingerichtet und geeignet sind. Die Verwendung von Siganlen mit einer Trägerfrequenz von 5,8 GHz macht den Einsatz von preiswerteren Komponenten möglich und erleichtert auch Zulassungsverfahren in verschiedenen Ländern, da die Signale eine schmalbandig sind und vorzugsweise eine absolute Bandbreite von nur 100 MHz bis 150 MHz bzw. eine relative Bandbreite von ca. 2,5 % haben gegenüber einer Bandbreite von mehr als 500 MHz bzw. 20 bis 25 % bei Ultra-Wide-Band-Sensoren.

Die Empfangsvorrichtungen weisen vorteilhaft Empfangsantennen zum Empfangen des an einem Objekt der Umgebung reflektierten Signals auf. Ferner kann die Empfangsvorrichtung einen Verstärker zum Verstärken des empfangenen Signals umfassen.

Die Empfangsvorrichtung kann gemäß der Erfindung ferner einen Mischer, z. B. einen subharmonischen Mischer zum Mischen des empfangenen Signals mit einem lokalen Oszillatorsignal aufweisen. Durch das Mischen, es handelt sich vorteilhaft um ein Herabmischen, kann das Signal auf eine Frequenz gebracht werden, die deutlich geringer ist, als die Frequenz des empfangenen Signals, die jedoch für eine übertragung des Signals vorteilhaft ist.

In einer Empfangsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Verstärker zum Verstärken des empfangenen, gemischten Signals vorgesehen sein. Die Verstärkung der Verstärker kann einstellbar sein, vorzugsweise durch Einstellsignale, die von der zentrale Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung an den Verstärker übermittelt werden. Ebenso kann ein Filter in der Empfangsvorrichtung vorgesehen sein, mit dem das empfangene und/oder gemischte Signal gefiltert wird.

Gemäß der Erfindung kann die Empfangsvorrichtung einen Frequenzvervielfacher zum Erzeugen des lokalen Oszillatorsignals aus einem zweiten Signal aufweisen. Das zweite Signal wird vorteilhaft von der Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung erzeugt. Sofern als Mischer in der Empfangvorrichtung ein subharmonischer Mischer verwendet wird, kann der Frequenzvervielfacher entfallen.

Gemäß der Erfindung kann die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung einer erfindungsgemäßen Anordnung mindestens einen ersten Schwingungsgenerator zumindest zum Erzeugen des ersten Signals oder zur unmittelbaren Erzeugung des zu sendenden Signals aufweisen. Der erste Schwingungsgenerator kann auch zum Erzeugen des zweiten Signals geeignet und eingerichtet sein. Möglich ist es dabei insbesondere, dass das erste und das zweite Signal identisch sind. Die Frequenz des ersten und/oder zweiten Signals kann bei 1933 MHz Hz liegen.

Ebenso ist es jedoch möglich, dass die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung einer erfindungsgemäßen Anordnung mindestens einen zweiten Schwingungsgenerator zum Erzeugen des zweiten Signals aufweist.

Der oder ggf. die Schwingungsgeneratoren können phasengekoppelte Regelkreise (PLL) mit einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) umfassen und zum Beispiel digitally controlled oscillators (DCO) bilden. In den phasengekoppelte Regelkreisen kann die Phase des spannungsgesteuerten Oszillators mit der Phase einer Referenzschwingung verglichen werden. Die Referenzschwingung kann mittels direkter digitaler Synthese (DDS) oder einem quarzbasierten Taktgenerator erzeugt werden. Ferner kann der Taktgeber vorgesehen sein, um den Analog-Digital-Umsetzer, das Verarbeitungsmittel und/oder ein Steuerungsmittel zu takten.

Der oder ggf. die Schwingungsgeneratoren und die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtungen sind vorteilhaft zur Frequenzmodulation der Signale eingerichtet. Vorzugsweise können dazu die phasengekoppelten Regelkreise verstellt werden.

Die Frequenzmodulation erfolgt vorzugsweise für ein Zeitintervall, in dem eine einzige Sendeantenne zum Senden angesteuert wird, die dann ein frequenzmoduliertes Paket von Wellen (Wellenpaket) sendet.

Das Radarsystem kann als Dauerstrichradar (CW-Radar), insbesondere als frequenzmoduliertes Dauerstrichradar (FMCW-Radar) ausgeführt sein.

Die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung einer erfindungsgemäßen Anordnung kann ferner einen Analog-Digital-Umsetzer zum Digitalisieren des empfangenen und ggf. gemischten Signals aufweisen. In einer Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung kann ein Verarbeitungsmittel, vorzugsweise eine digitale Signalverarbeitungseinheit (DSP) z. B. einen Mikroprozessor, ein FPGA oder ein ASIC, zum Verarbeiten des empfangenen und gegebenenfalls gemischten und/oder digitalisierten Signals vorgesehen sein. über eine Schnittstelle der Signalerzeugungs- und Auswertevorrichtung können dann Informationen über das erfasste Umfeld das Fahrzeugs, zum Beispiel ein Bild, abgerufen werden, die von dem Verarbeitungsmittel bereitgestellt werden.

Die elektrischen Leitungen, die zur übertragung des ersten Signals, des zu sendenden Signals, des ggf. gemischten, verstärkten, gefilterten und/oder digitalisierten empfangenen Signals und/oder des zweiten Signals von der Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung zu den Sendevorrichtungen bzw. von der Empfangsvorrichtung zur Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung vorgesehen sind, können ein Koaxialkabel oder eine verdrillte Zweidrahtleitung (twistet pair) sein.

In der zentralen Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung einer erfindungsgemäßen Anordnung kann ein Steuerungsmittel zum Steuern der Sendevorrichtungen vorgesehen sein. Diese Steuerungsmittel können insbesondere geeignet und eingerichtet sein, die Sendevorrichtungen so anzusteuern, dass die Sendevorrichtungen nacheinander Wellenpakete des zu sendenden Signals aussenden.

Die zentralen Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung kann zu einer digitalen Strahlformung (digital beam forming, DBF) geeignet und eingerichtet sein. Dazu aber auch aus anderen Gründen kann es möglich sein, dass die übertragungsfunktion oder Impulsantwort der Anordnung ermittelt wird. Die ermittelte übertragungsfunktion und/oder Impulsantwort kann beispielsweise mittels Methoden zur Lösung inverser Probleme zur Berechnung von Positionen, Umrissen, Geschwindigkeiten und/oder zwei- oder dreidimensionale bildhafte Repräsentationen von Objekten im sensierten Umfeld dienen. Die erfindungsgemäße Radaranordnung kann dadurch geeignet und eingerichtet sein, trotz der vergleichsweise geringen Bandbreite der gesendeten bzw.

empfangenen Signale eine gute Entfernungs- und Ortstrennfähigkeit im Nahbereich und eine gute Winkeltrennfähigkeit im Fernbereich zu erreichen.

Der Messablauf, insbesondere bezüglich der Wellenpakete, zum Beispiel der Steilheiten der Frequenzmodulation und der Abtastraten der Analog-Digital-Umsetzer kann von externen Parametern wie zum Beispiel der Eigengeschwindigkeit abhängig eingestellt werden.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Erfassung des Umfelds eines Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer zentralen Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Sendevorrichtung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Empfangsvorrichtung und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erfassung des Umfelds eines Kraftfahrzeugs weist zwei mit Abstand zueinander beispielsweise in einem Stoßfänger angeordnete Sendevorrichtungen S zum Senden von Radarwellen auf. Ferner ist eine Empfangsvorrichtung E vorgesehen, welche die von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektierten Radarwellen empfängt. Sowohl die Sendevorrichtungen S als auch die Empfangsvorrichtungen E sind mit einer zentralen Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung Z über Leitungen verbunden.

Die zentrale Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung Z weist einen ersten Schwingungsgenerator 2 auf, mit dem ein erstes sinusförmiges Signal erzeugt werden kann. Dieses erste sinusförmige Signal kann über eine Koaxialleitung 12 zu einem Anschluss 8 geführt werden. Dieser Anschluss 8 ist über eine Koaxialleitung mit einem Anschluss 8' der Sendevorrichtung verbunden.

Die Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung Z kann zum Erzeugen eines zweiten Signals einen zweiten Schwingungsgenerator 3 zum Erzeugen von sinusförmigen elektromagnetischen Schwingungen aufweisen. Dieses zweite Signal wird über eine Koaxialleitung 12 zu einem Anschluss 9 geführt. Der Anschluss 9 ist mit einem Anschluss 9' der Empfangsvorrichtung E verbunden.

Ferner weist die zentrale Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung Z einen Analog-Digital-Umsetzer 4 auf, der über eine Koaxialleitung 12 und einen Anschluss 10 von einem Anschluss 10' der Empfangsvorrichtung E ein analoges Signal empfängt, das noch näher beschrieben wird. Ein Digitalausgang des Analog-Digital- Umsetzers 4 ist mit einem Mikroprozessor 6 der Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung Z verbunden. In dem Mikroprozessor 6 wird das digitalisierte Signal, das am Anschluss 10 der Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung Z anliegt, verarbeitet und ausgewertet. Ergebnisse der Auswertung können an einer Schnittstelle 11 der Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung Z abgegriffen werden, der mit dem Mikroprozessor 6 verbunden ist.

In der zentralen Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung ist ferner ein Steuerungsmittel 1 zum Steuern der Sendevorrichtungen S vorgesehen. Ein Ausgang des Steuerungsmittels ist mit einem Anschluss 7 der Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung Z verbunden, der seinerseits mit Anschlüssen T der Sendevorrichtungen verbunden ist.

Der Sendervorrichtung S wird über den Anschluss 8' das erste sinusförmige elektromagnetische Signal zugeführt. über eine Koaxialleitung 12 gelangt das erste Signal zu einem Frequenzvervielfacher 13, in dem der erste Frequenz des ersten Signals vervielfacht wird. Der Frequenzvervielfacher 13 kann über den Steueranschluss T ein- und ausgeschaltet werden. Im eingeschalteten Fall erzeugt der Frequenzvervielfacher 13 ein zu sendendes Signal mit höherer Frequenz als der ersten Frequenz und im ausgeschalteten Fall, erzeugt der Frequenzvervielfacher 13 kein Signal. über das Ein- und Ausschalten des Frequenzvervielfachers 13 können Wellenpakete des zu sendenden Signals erzeugt werden.

Der Ausgang des Frequenzvervielfachers 13 ist mit einem Bandpassfilter 14 verbunden, welches das zu sendende Signal filtert. Dem Bandpassfilter 14 ist eine Sendeantenne 15 nachgeschaltet, mit welcher die Wellenpakete des zu sendendes Signals in die Umgebung des Kraftfahrzeugs gesendet werden.

Der Steueranschluss T von verschiedenen Sendevorrichtungen wird nacheinander angesteuert, so dass die zu sendenden Pakete immer nur von einer Sendevorrichtung ausgesendet werden.

Das von den Sendevorrichtungen S ausgesendete Signal wird über eine Empfangsantenne 16 der Empfangsvorrichtung E empfangen. Das empfangene Signal, das an Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektiert worden ist, wird einem der Empfangsantenne 16 nachgeschalteten Empfangsverstärker 17 zugeführt. In dem Empfangsverstärker 17 wird das empfangene Signal verstärkt. Anschließend wird das empfangene und verstärkte Signal in einen Mischer 18 mit einem lokalen Oszillatorsignal gemischt.

Das zweite, in der Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungsvorrichtung Z erzeugte Signal wird der Empfangsvorrichtung über einen Anschluss 9' zugeführt, der über den Anschluss 9 und Koaxialleitungen 12 mit dem zweiten Schwingungsgenerator 3 verbunden ist. Das der Empfangsvorrichtung E über den Anschluss 9' zugeführte zweite Signal wird in seiner Frequenz durch einen Frequenzvervielfacher 19 vervielfacht. Dieses in seiner Frequenz vervielfachte Signal wird dem Mischer 18 als lokales Oszillatorsignal zugeführt.

Das empfangene, vom Verstärker 17 verstärkte und mit dem lokalen Oszillatorsignal gemischte Signal wird mittels eines Verstärkers 20 erneut verstärkt. Anschließend wird es durch ein Bandpassfilter 21 gefiltert und über Koaxialleitungen und Anschlüssen 10', 10 der Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungsvorrichtung Z zugeführt. In der Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungsvorrichtung Z wird das empfangene, gemischte und gefilterte Signal als analoges Signal dem Digital-Umsetzer 4 zugeführt.

Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet wie folgt:

In dem ersten Signalgenerator 2 der zentralen Signalerzeugungs- und Signalauswertevorrichtung Z wird das Signal erzeugt, das in modifizierter Form über die Sendeantenne 15 der Sendevorrichtung 15 in die Umgebung des Kraftfahrzeugs gesendet wird. Das vom ersten Signalgenerator 2 erzeugte Signal hat eine erste im Verhältnis zu dem tatsächlich ausgesendeten Signal niedrige Frequenz. Diese niederfrequente Signal ist geeignet und angepasst, um über Koaxialleitungen 12 zu den Sendevorrichtungen S übertragen zu werden. Erst durch den Frequenzvervielfacher 13 in den Sendevorrichtungen S erhält das Signal die Frequenz, die für Radarwellen vorgesehen sind, z. B. 5, 8 GHz. über den Eingang T der Sendevorrichtung S wird zugleich durch den Frequenzvervielfacher 13 ein Wellenpaket des zu sendenden Signals erzeugt.

Das von der Sendevorrichtung S über die Sendeantenne 15 ausgestrahlte Wellenpaket von Radarwellen wird an Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektiert. Die reflektierten Wellen werden von der Empfangsantenne 16 der Empfangsvorrichtung E aufgenommen. Die zum Teil schwachen Signale werden durch den Empfangsverstärker 17 verstärkt. Um in eine Form gebracht zu werden, die für die übertragung über Koaxialleitungen geeignet ist, wird das hochfrequente empfangene Signal mit dem Mischer 18 herabgemischt. Dadurch wird ein niederfrequentes Signal erhalten, welches besser für die übertragung über die Koaxialleitungen 12 von der Empfangsvorrichtung E zur zentralen Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungsvorrichtung Z geeignet ist.

In der zentralen Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungsvorrichtung Z wird das analoge Signal digitalisiert und anschließend im Mikroprozessor 6 ausgewertet. Das Ergebnis der Auswertung kann an der Schnittstelle 11 der zentralen Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungsvorrichtung Z abgegriffen werden.

Figur 4 zeigt schematisch wie die verschiedenen Vorrichtungen einer erfindungsgemäßen Anordnung räumlich in einem Stoßfänger F eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein können. Die zentralen Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungsvorrichtung Z, die Sendevorrichtungen S und die Empfangsvorrichtungen E können von außen unsichtbar in dem Stoßfänger angebracht sein. Eine Anzahl von zwölf Sendevorrichtun-

gen S und eine Anzahl von drei Empfangsvorrichtungen ist über die gesamte Länge des Stoßfängers verteilt angeordnet. In der Mitte zwischen Enden des Stoßfängers F ist die zentrale Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungsvorrichtung Z angebracht. Die zentrale Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungsvorrichtung Z ist über ein Koaxialkabel mit den Sendevorrichtungen S und den Empfangsvorrichtungen E verbunden.

Bezugszeichenliste

Z Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungsvorrichtung

S Sendevorrichtung

E Empfangsvorrichtung

1 Steuermittel

2 erster Signalgenerator

3 zweiter Signalgenerator

4 Analog-Digital-Umsetzer

5 Taktgenerator

6 Verarbeitungsmittel

7, 7' Steuerausgang, -eingang

8, 8" Signalausgang, -eingang

9, 9' Signalausgang, -eingang

10, 10' Signaleingang, -ausgang

11 Schnittstelle

12 Koaxialkabel

13 Frequenzvervielfacher

14 Filter

15 Sendeantenne

16 Empfangsantenne

17 Empfangsverstärker

18 Mischer

19 Frequenzvervielfacher

20 Verstärker

21 Filter