| US5867536A | 1999-02-02 | |||
| DE102009002143A1 | 2010-10-14 | |||
| EP1141744A1 | 2001-10-10 | |||
| US4893125A | 1990-01-09 | |||
| US5325096A | 1994-06-28 | |||
| DE10050278B4 | 2005-06-02 | |||
| JP2008032495A | 2008-02-14 | |||
| JP2004171402A | 2004-06-17 | |||
| DE10050278B4 | 2005-06-02 |
| Patentansprüche 1. Radargerät zum Senden eines Signals in einem Frequenzband mit einem Steuermittel (1 ), - mit einem Oszillator (2), wobei ein Eingang des Oszillators (2) über einen Wandler (9) mit dem Steuermittel (1 ) verbunden ist, der Oszillator (2) mittels des Steuermittels (1 ) zum Erzeugen des Signals ansteuerbar ist und das mittels des Oszillators (2) erzeugte Signal an einem Ausgang des Oszillators (2) abgreifbar ist, - mit wenigstens einer Sendeantenne (3) zum Senden des am Ausgang des Oszillators (2) anliegenden Signals, wobei die Sendeantenne (3) mit dem Ausgang des Oszillators (2) verbunden ist, mit wenigstens einem Empfangskanal zum Empfangen eines Empfangssignals, zum Verarbeiten des Empfangssignals und zur Weiterleitung des verarbeiteten Empfangssignals zum Steuermittel (1 ), wobei der Empfangskanal zumindest eine Empfangsantenne (4) und einen Mischer (5) zum Mischen des Empfangssignals mit dem am Ausgang des Oszillators (2) anliegenden Signal aufweist, wobei der Mischer mit dem Ausgang des Oszillators (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, - dass der Ausgang des Oszillators (2) mit einem Eingang des Steuermittels (1 ) verbunden ist und - dass das Steuermittel (1 ) geeignet und eingerichtet ist, den Oszillator (2) zum Zwecke des Erkennens eines Kanalausfalls zur Erzeugung von ersten Signalanteilen ( K ) anzusteuern, die Signalfragmente { Kf )f aufweisen, deren Frequenzen (/,* ) eine untere Eckfrequenz ( fE ) des Frequenzbandes und eine obere Eckfrequenz ( fE1 ) des Frequenzbandes haben, wobei die Signalfragmente { Kt ) mit unterer Eckfrequenz { f ) und die Signalfragmente { Kt ) mit oberer Eckfrequenz ( Λ2 ) abwechselnd erzeugbar sind. Radargerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 , insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, - dass der Ausgang des Oszillators (2) mit einem Eingang des Steuermittels (1 ) verbunden ist und - dass das Steuermittel (1 ) geeignet und eingerichtet ist, den Oszillator (2) zum Zwecke der Kalibrierung des Oszillators (2) zur Erzeugung von ersten Signalanteilen anzusteuern, die Signalfragmente (AT,. ) aufweisen, deren Frequenzen ( ftK ) innerhalb des Frequenzbandes liegen, wobei die Frequenzen zweier aufeinander folgender Signalfragmente sich um mehr als 4 MHz unterscheiden. Radargerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, o dass das Signal so erzeugbar ist, dass es mindestens einen weiteren Signalanteil ( A , B , C , ...) hat, o dass jeder weitere Signalanteil ( A , B , C , ...) des Signals eine Folge von Signalfragmenten (4, B C ...) aufweist, o dass erste Signalfragmente ( 4 , 5, , C, , ...) verschiedener weiterer Signalanteile ( A , B , C , ...) des Signals gleiche oder unterschiedliche Frequenzen (fA , fB , fc , ...) haben und aufeinander folgen und o dass anschließend an die ersten Signalfragmente ( 4 , Bx , C, , ... ) weitere Signalfragmente ( 4 , 5, , C, , ... ) der verschiedenen weiteren Signalanteile ( A , B , C , ...) aufeinander folgen und o dass die Frequenz ( fA , fB , fc , ... ) der Signalfragmente ( , Bj t C ...) eines weiteren Signalanteils ( A , B , C , ...) des Signals während eines Taktes gleich bleibt, sich während eines Taktes gleich von Signalfragment ( 4 , B„ C,. , ...) zu Signalfragment ( 4+l , BM , C,+l , ...) um ein Frequenzinkrement ( Δ ) erhöht oder während des Taktes von Signalfragment zu Signalfragment um das Frequenzinkrement (Δ/ ) erniedrigt. 4. Radargerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (1 ) geeignet und eingerichtet ist, nach dem Senden der ersten Signalanteile das im Empfangskanal verarbeitete und an das Steuermittel weitergeleitete Empfangssignal zur Erkennung eines Ausfalls eines Empfangskanals auszuwerten. 5. Radargerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (1 ) geeignet und eingerichtet ist, zur Auswertung des an das Steuermittel (1 ) weitergeleiteten Empfangssignals einen Mittelwert des an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignals während eines Zeitintervalls und Minimal- und Maximalwerte des an das Steuermittel (1 ) weitergeleiteten Empfangssignals zu ermitteln. 6. Radargerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (1 ) geeignet und eingerichtet ist, zur Auswertung des an das Steuermittel (1 ) weitergeleiteten Empfangssignals den Mittelwert und den Minimalwert und den Maximalwert miteinander und/oder mit vorgegebenen Werten zu vergleichen, und insbesondere Differenzen zwischen dem Mittelwert, dem Minimalwert und/oder dem Maximalwert zu bilden und diese mit vorgegebenen Werten zu vergleichen. 7. Radargerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (1 ) geeignet und eingerichtet ist, zur Auswertung des an das Steuermittel (1 ) weitergeleiteten Empfangssignals Sprünge im an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignals zu vorgegebenen Zeitpunkten während des Sendens des ersten Signalanteils zu ermitteln und zu analysieren. 8. Radargerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (1 ) geeignet und eingerichtet ist, zur Auswertung des an das Steuermittel (1 ) weitergeleiteten Empfangssignals das Frequenzspektrum während des Sendens des ersten Signalanteils zu ermitteln und zu analysieren. 9. Verfahren zur Erkennung eines Ausfalls eines Empfangskanals eines Radargerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wiederkehrend das Steuermittel (1 ) den Oszillator (2) zum Erzeugen eines ersten Signalanteils ansteuert und das im Empfangskanal verarbeitete und an das Steuermittel (1 ) weitergeleitete Empfangssignal zum Zweck der Erkennung eines Kanalausfalls eines der Empfangskanäle auswertet. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel den Ausfall eines Kanals erkennt, wenn das an das Steuermittel (1 ) weitergeleitete Empfangssignal während des Sendens eines ersten Signalabschnittes eine sehr geringe Dynamik aufweist. |
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Radargerat zum Senden und Empfangen eines Signals in einem Frequenzband zur ZieldetektJon
- mit einem Steuermittel,
• mit einem Oszillator, wobei ein Eingang des Oszillators über einen Wandler mit dem Steuermittel verbunden ist, der Oszillator mittels des Steuermittels zum Erzeugen des Signals ansteuerbar ist und das mittels des Oszillators erzeugte Signal an einem Ausgang des Oszillators abgreifbar ist,
- mit wenigstens einer Sendeantenne zum Senden des am Ausgang des Oszillators anliegenden Signals, wobei die Sendeantenne mit dem Ausgang des Oszillators verbunden ist,
- mit wenigstens einem Empfangskanal zum Empfangen eines Empfangssignals, zum Verarbeiten des Empfangssignals und zur Weiterleitung des verarbeiteten Empfangssignals zum Steuermittel, wobei der Empfangskanal zumindest eine Empfangsantenne zum Empfangen des Empfangssignals und einen Mischer zum Mischen des Empfangssignals mit dem am Ausgang des Oszillators anliegenden Signal aufweist und wobei der Mischer mit dem Ausgang des Oszillators verbunden ist
Aus der Patentschrift DE 100 50278 B4 ist ein derartiges Radargerät bekannt. Es kann dazu benutzt werden, mit einem LFMSK-Sendeverfahren die Entfernung und/oder Relativgeschwindigkeit eines Fahrzeugs zu einem Objekt zu ermitteln. Die Abkürzung steht dabei für Linear Fraquency Modulatad Shifi Kaying.
Ein Radargerat mit den o. g., Merkmaien der Anmelderin ist anhand der Rg. 1 und 2 näher erläutert Es zeigt:
Rg. 1 eine schematische Darstellung eines Radargeräts gemäß dem Stand der Technik und Fig. 2 einen Signalverlauf bei einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik.
In der Fig. 1 sind das Steuermittel 1 , der Oszillator 2, die Sendeantenne 3, die Empfangsantennen 4 und die Mischer 5 dargestellt.
Das Steuermittel kann den Oszillator 2 ansteuern. Dazu ist ein Ausgang des Steuermittels 1 mit einem Digital-Analog-Konverter 9 verbunden, der einen digital vorgegebenen Wert in eine analoge Spannung wandelt.
Durch Ansteuerung des Oszillators 2 durch das Steuermittel 1 kann der Oszillator 2 das Signal so erzeugen, dass es verschiedene Signalanteile A , B , C , ... hat. Jeder Signalanteil A , B , C , ... des Signals weist eine Folge von Signalfragmenten A i , B j t
C f , ... auf. Erste Signalfragmente A , B x , C, , ... der verschiedenen Signalanteile A , B , C , ... des Signals haben unterschiedliche Frequenzen f A , ff , ff , ... und folgen aufeinander. An die ersten Signalfragmente A , 5, , C, , ... schließen sich weitere Signalfragmente A j , B j t C ... der Signalanteile A , B , C , ... des Signals an, die ebenfalls aufeinander folgen.
Die Frequenz f t A , f*, ff , ... der Signalfragmente A i , B C,, ... eines Signalanteils A , B , C , ... des Signals erhöht sich während eines Taktes entweder von Signalfragment zu Signalfragment um ein Frequenzinkrement Af oder erniedrigt sich während des Taktes von Signalfragment zu Signalfragment um das Frequenzinkrement Af . Ebenso ist es möglich, dass die Frequenz f A , f B , ff , ... der Signalfragmente A i , B C, , ... eines Signalanteils A , B , C , ... während eines Taktes gleich bleibt.
Die Signalfragmente, auch als bursts bezeichnet, haben zum Beispiel eine Länge von 25 MS. Die Frequenz f A , f. B , ff , ... innerhalb eines Signalfragmentes A i , B t , C,. , ... eines beliebigen Signalanteils A , B , C , ... des Signals ist konstant und kann während eines Taktes ausgehend von einer Frequenz f 0 A , f 0 B , / 0 C , ... von einem Signalfragment ) , B 0 , C Q , ... eines Signalanteils A , B , C , ... zum nächsten Signalfrag- ment A x , Β λ , C, , ... des gleichen Signalanteils A , B , C , ... des Signals um ein vorzugsweise festes Frequenzinkrement Af erhöht oder erniedrigt werden oder gleich bleiben. Es ergibt sich z. B. somit für den Signalanteil A : f* = f 0 A + i - Af mit
1 = Ι,.,.,Ν- 1. Eine typische Größe für N , d. h. für die Anzahl der Signalfragmente Α ί , B C ... eines Signalanteils A , B , C , ... pro Takt ist 512. Je nach dem, ob die Frequenz der Signalfragmente innerhalb eines Taktes erhöht oder verringert wird, d.h. ob Δ/ > 0 , Af < 0 oder Af = 0 ist, bezeichnet man einen Takt auch als upchirp, down- chirp oder Dopplerchirp. Upchirps, downchirps und/oder Dopplerchirps werden vorzugsweise abwechselnd gesendet.
Die verschiedenen Signalanteile A , B , C , ... des Signals sind ineinander verschachtelt, d.h. dass die Signalfragmente A i , B j t C ... der verschiedenen Signalanteile A ,
B , C , ... in einer vorzugsweise festen Reihenfolge aufeinander folgen, wie es in Fig.
2 für einen upchirp dargestellt ist. Die Frequenzen der ersten Signalfragmente A , B ,
C , ... der verschiedenen Signalanteile A , B , C , ... unterscheiden sich um eine Differenz, die im Vergleich zu den Frequenzen sehr klein ist. Auch die Frequenzinkremente Af sind im Vergleich zu den Frequenzen der verschiedenen Signalanteile A , B , C , ... sehr klein, sofern sie kleiner oder größer als null sind.
Der innerhalb eines Taktes von 38,4 ms durch die Signale A, B oder C jeweils über- strichene Frequenzbereich beträgt typischerweise 90 MHz. Die Frequenzdifferenzen f B -f A bzw. f c - f. 3 betragen jeweils etwa 1 ,2 MHz. Die Wahl dieser Parameter wird neben staatlichen Vorgaben an die belegte Bandbreite des zugewiesenen Frequenzbandes vorwiegend durch die Anforderungen an die Zieldetektion bestimmt, die mittels des Radargerätes erfolgen soll.
Das vom Oszillator 2 erzeugte Signal wird über die Sendeantenne 3 ausgesendet.
Das über die Sendeantenne 3 ausgesendete Signal kann von einem oder mehreren Zielen reflektiert werden und die Reflektionen können, im Regelfall gemischt mit Signalen aus anderen Quellen, von wenigstens zwei Empfangsantennen 4 aufgenommen werden. Die von den Empfangsantennen 4 aufgenommenen Signale werden als Empfangssignale bezeichnet. Die Empfangssignale werden zunächst mit einem Verstärker 6 verstärkt und in dem Mischer 5 mit dem Signal am Ausgang des Oszillators 2 gemischt, so dass Nutzsignale entstehen, die einen Frequenzanteil in der Basisbandlage haben. Aus den Nutzsignalen die mittels eines Bandpassefilters 7 gefiltert werden, werden im Steuermittel 1 , insbesondere aus einer Dopplerverschiebung und einer Phasenverschiebung, wie in der Patentschrift DE 100 50 278 B4 offenbart ist, der Abstand und die Relativgeschwindigkeit eines Reflektionen verursachenden Ziels ermittelt. Dazu werden die Nutzsignale am Eingang des Steuermittels mittels eines Analog- Digital-Konverters 8 digitalisiert.
Aufgrund von Laufzeitdifferenzen an den zwei Empfangsantennen 4 kann der Einfallswinkel der Reflektionen ermittelt werden. Die so gewonnenen Informationen und weitere Informationen können dann einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
Zwischen den Takten, in denen beim Betrieb eines vorgenannten Radargerätes up- chirps, downchirps oder Dopplerchirps gesendet werden, werden in bestimmten Abständen so genannte Kalibrierungstakte oder Kalibrierungszyklen eingeschoben. Diese Kalibrierungszyklen haben im Wesentlichen zwei Aufgaben:
- die Kompensation einer Frequenzdrift des 24 GHz- Mischers: In der Regel wird ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) verwendet, bei dem es zu der Frequenzdrift kommen kann, vorwiegend bedingt durch die Sprungtemperaturänderung im laufenden Betrieb, aber auch durch andere Effekte, wie beispielsweise loadpulling oder Alterung. Die Kompensation der Frequenzdrift ist erforderlich, um ein Überschreiten der jeweils gesetzlich vorgegebenen Frequenzbandgrenzen (Eckfrequenzen) unter allen Umständen zu vermeiden. Die Kompensation erfolgt in jedem Kalibrierungszyklus durch eine Anpassung des Einstellungsbereiches des spannungsgesteuerten Oszillators bzw. der entsprechenden vom Steuermittel vorgegebenen Werte, mit welchem der spannungsgesteuerte Oszillator eingestellt wird.
Die Kompensation der Nichtlinearität der Kennlinie des spannungsgesteuerten Oszillators: Das LFMSK-Sendeverfahren sieht ein verschachteltes Senden der drei Signalanteile A, B und C nach Fig. 2 vor, wobei jeder der drei Signalanteile einen Frequenzverlauf mit äquidistanten Frequenzstufen hat. Die Einhaltung dieser konstanten Abstände zwischen zwei benachbarten Frequenzen eines Signalanteils ist von eminenter Bedeutung für die Zieldetektion. Aufgrund der Nichtlinearität der Kennlinie des spannungsgesteuerten Oszillators (Frequenz über Einstellspannung) ergeben sich für das Einstellen äquidistanter Frequenzstufen nicht äquidistante Einstellspannungen bzw. vom Steuermittel an den Di- gital-Analog-Konverter vorgegebenen nicht äquidistante Werte. Diese müssen in jedem Kalibrierungszyklus für jede der einzustellenden Sendefrequenzen neu berechnet werden, da der Verlauf der Kennlinie des spannungsgesteuerten Oszillators von vielen Faktoren wie beispielsweise der Temperatur, Loadpulling oder Alterung abhängt und sich somit im laufenden Betrieb permanent ändert.
Die Kalibrierung des spannungsgesteuerten Oszillators erfolgt bei dem Radargerät der Anmelderin über ein im Steuermittel 1 erzeugtes Kalibrierungssignal, welches anstelle eines Empfangssignals einem Mischer 5 zugeführt wird. Im Mischer 5 wird das Kalibrierungssignal mit dem vom spannungsgesteuerten Oszillator 2 erzeugten Signals gemischt. Das gemischte Signal wird im Weiteren über den Empfangskanal dem Steuermittel 1 zugeführt und zur Kalibrierung des spannungsgesteuerten Oszillators 2 verwendet.
Neben einer Kalibrierung ist mit dem in der Figur 1 dargestellten Radargerät der Anmelderin auch eine Erkennung eines Ausfalls eines Empfangskanals des Radargerätes möglich. Die Ausfallerkennung ist im laufenden Betrieb, d.h. während der upchirps, der downchirps oder der Dopplerchirps möglich.
Das durch eine Empfangsantenne 4 aufgenommene hochfrequente Signal, welches die Reflexionen des gesendeten Signals an zu detektierten Objekten in der Umgebung des Radargerätes darstellt, wird über einen Verstärker 6 dem Mischer 5 zugeführt. Dort entsteht durch die (kohärente) Mischung mit dem vom spannungsgesteuerten Oszillator 2 erzeugten Signal ein Basisbandsignal, dessen Amplitudenverlauf bei einem idealen Mischer allein durch die Phasenlage des Empfangssignals relativ zum vom spannungsgesteuerten Oszillator erzeugten Signal bestimmt ist. Das Ausgangssignal eines realen Mischers 5 enthält jedoch neben dem genannten Mischprodukt zusätzlich einen so genannten parasitären Anteil, der auch als Mischerbias bezeichnet wird.
Dieser Mischerbias ist abhängig von der Absolutfrequenz des vom spannungsgesteuerten Oszillators erzeugten Signals bei 24 GHz. Im genutzten Frequenzband der Breite 100 MHz bzw. 200 MHz kann näherungsweise von einer linearen Abhängigkeit ausgegangen werden. Die genauen Parameter dieser Abhängigkeit sind jedoch von Mischer 5 zu Mischer 5 bedingt durch Bauteil- und Einlöttoleranzen der Hochfrequenzbauelemente, insbesondere der Mischerdioden, sowohl quantitativ als auch qualitativ zufällig und variierend.
Da die Dynamik des Mischerbias in den Ausgangssignalen der Mischer der Empfangskanäle ohne weitere Maßnahmen beträchtlich sein könnte und eine deutliche Verschlechterung der Zieldetektion bewirken könnte, ist die sich an dem Mischer anschließende Analogfilterung nicht nur als Tiefpassfilter zur Begrenzung der Rauschleistung ausgelegt sondern als Bandpassfilter 7, um die niederfrequente Mischerbias im Empfangssignal zu dämpfen. Dennoch ist der gedämpfte Anteil des Mischerbias in den Empfängersignalen präsent und ist in dieser Form Basis für die Erkennung eines Kanalausfalls. Diese Erkennung erfolgt digital, da das Ausgangssignal des Bandpass Filters ohnehin von einem Analog-Digital-Konverter 8 für die weiteren Signalverarbeitungsmittel in eine Auflösung von 12 Bit analog-digital gewandelt wird.
Die der Anmelderin bekannte Möglichkeit der Erkennung eines Kanalausfalls besteht nun darin, den Mischerbias, welcher wegen seiner geringen Frequenz zeitlich nur sehr langsam veränderlich ist, durch einen adaptiven Algorithmus zu schätzen. Liefert dieser Algorithmus einen erwarteten Signalanteil, so kann davon ausgegangen werden, dass der Teil des Empfangskanals vom Mischer 5 bis zum Analog-Digital-Konverter 8 ohne Störung arbeitet. Werden dagegen keine erwarteten Signalanteile geliefert, so ist ein Ausfall des Kanals, beispielsweise durch eine Kontaktunterbrechung oder einen Bauteildefekt zwischen dem Mischer 5 und dem Analog-Digital-Konverter 8 sehr wahrscheinlich. Die Erkennung eines Kanalausfalls benötigt Speicher- und Rechenkapazitäten des Steuermittels 1 , die, da die Erkennung eines Kanalausfalls laufend während der Ziel- detektion erfolgt, zusätzlich zu den Speicher- und Rechenkapazitäten des Steuermittels 1 für die Zieldetektion vorgehalten werden müssen. Dieses kann als Nachteil empfunden werden.
Ferner erforderte die Zieldetektion in den Frequenzbereichen des Mischerbias eine starke Dämpfung des Basisbandsignals in den Empfangskanälen. Dies ist für die Erkennung eines Kanalausfalls kontraproduktiv, da der Mischerbias dadurch unter Umständen so stark gedämpft wird, dass ein funktionstüchtiger Empfangskanal fälschlicherweise als defekt erkannt werden kann.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, ein Radargerät vorzuschlagen, mit dem eine Erkennung eines Kanalausfalls möglich ist, der keine zusätzlichen Speicher- oder Rechenkapazitäten erfordert und bei dem die Erkennung eines Kanalausfalls unbeeinflusst von Maßnahmen für die Detektion eines Ziels bleiben kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ausgang des Oszillators mit einem Eingang des Steuermittels verbunden ist und dass das Steuermittel geeignet und eingerichtet ist den Oszillator zum Zwecke des Erkennens eines Kanalausfalls zur Erzeugung von ersten Signalanteilen anzusteuern, die Signalfragmente aufweisen, deren Frequenzen einer unteren Eckfrequenz des Frequenzbandes und einer oberen Eckfrequenz des Frequenzbandes entsprechen, wobei die Signalfragmente mit der unteren Eckfrequenz und die Signalfragmente mit der oberen Eckfrequenz abwechselnd erzeugbar sind (Anspruch 1 ). Aus der Wahl der Frequenzen der Signalfragmente leitet sich die Bezeichnung Eckfrequenzmodus für eine Betriebsweise des erfindungsgemäßen Radargerätes ab.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner dadurch gelöst, dass der Ausgang des Oszillators mit einem Eingang des Steuermittels verbunden ist und dass das Steuermittel geeignet und eingerichtet ist den Oszillator zum Zwecke des Erkennens eines Kanalausfalls zur Erzeugung von ersten Signalanteilen anzusteuern, die Signalfragmente aufweisen, deren Frequenzen innerhalb des Frequenzbandes liegen, wobei die Fre- quenzen zweier aufeinander folgender Signalfragmente sich um mehr als 4 MHz unterscheiden (Anspruch 2). Die Signalfragmente können Frequenzen haben, die als Stützfrequenzen beim Kalibrieren des Oszillators verwendet werden. Aus der Wahl der Frequenzen der Signalfragmente leitet sich die Bezeichnung Stützfrequenzmodus für eine Betriebsweise des erfindungsgemäßen Radargerätes ab.
Ein erfindungsgemäßes Radargerät ist vorteilhaft nach Anspruch 1 und Anspruch 2 gestaltet. Es kann dann im Eckfrequenzmodus oder im Stützfrequenzmodus betrieben werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Radargeräte nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, sind in den Ansprüchen 3 bis 8 angegeben.
Das Steuermittel des erfindungsgemäßen Radargerätes ist vorteilhaft geeignet und eingerichtet, dass es die zum Zwecke des Erkennens eines Kanalausfalls erzeugten ersten Signalanteile zugleich auch für eine Kalibrierung des Oszillators zur Erzeugung des über die Sendeantenne ausgesendeten Signals verwendet. Dazu ist der Ausgang des Oszillators zum Steuermittel zurückgeführt. Das Ausgangssignal des Oszillators kann also im Steuermittel ausgewertet werden, um die Kennlinie des Oszillators zu ermitteln und gegebenenfalls durch Anpassung der vom Steuergerät ausgegebenen Spannungen im Hinblick auf einen gewünschten Verlauf anzupassen.
Beispielsweise kann für das Kalibrieren des Oszillators ein Frequenzzählverfahren eingesetzt werden, welches das Einstellen mehrerer Frequenzen im 24 GHz-Band ermöglicht, wobei jede einzelne Frequenz über eine Zeitdauer von etwa einer Millisekunde konstant gehalten werden muss. In dieser Zeit erfolgt eine effiziente Zählung der den Spannungen entsprechenden Frequenz im 24 GHz-Band. Zur Kalibrierung sind eine Einstellung und eine anschließende Zählung mehrerer über das Frequenzband verteilter so genannter Stützfrequenzen innerhalb eines Kalibrierungszyklus erforderlich.
Die zeitliche Anordnung der Stützfrequenzen ist für die Kalibrierung selbst unerheblich. Sie ermöglicht aber, dass die Stützfrequenzen für die Erkennung des Kanalaus- falls genutzt werden können bzw. die Signalfragmente des ersten Signalanteils, der für die Erkennung eines Kanalausfalls gesendet wird, als Stützfrequenzen genutzt werden.
Ziel einer geeigneten Folge der Signalfragmente ist eine möglichst starke Anregung der Empfangskanäle. Dieses kann entweder durch die Reflexionen des (gesendeten) Frequenzsprungs zwischen zwei Signalfragmenten des zur Erkennung des Kanalausfalls gesendeten Signalanteils an Objekten in der Umgebung des Radargerätes erfolgen (Fall 1 ) oder aber, falls keine Objekte im Umfeld des Radargerätes vorhanden sind, durch unterschiedliche Amplituden des Mischerbias durch die verschiedenen Signalfragmente des zur Erkennung des Kanalausfalls gesendeten Signalanteils (Fall 2).
Während der Fall 1 keine besonderen Anforderungen an die Folge der Frequenzen der Signalfragmente des zur Erkennung des Kanalausfalls gesendeten Signalanteils stellt, müssen im zweiten Falle hinreichend große Frequenzsprünge erfolgen, damit im Mischerbias hinreichend große Amplituden erkennbar sind, d.h. eine hinreichend große Dynamik im Mischerbias vorliegt. Da für typische Sendebandbreiten von 100 MHz oder 200 MHz ein näherungsweise linearer Verlauf zwischen der Amplitude des Mischerbias eines Kanals und der Absolutfrequenz bei 24 GHz existierten, sind möglichst große Sprünge zwischen zeitlich benachbarten Signalfragmenten während eines Taktes zur Erkennung eines Kanalausfalls bzw. für die Kalibrierung wünschenswert. Große Sprünge zwischen zeitlich benachbarten Signalfragmenten während eines Taktes können durch Radargeräte nach Anspruch 1 und/oder Radargeräte nach Anspruch 2 erreicht werden.
Das Radargerät nach Anspruch 1 ermöglicht die Erkennung eines Kanalausfalls und eine Kalibrierung des Oszillators typischerweise in einer Startphase des Radargerätes. Das Radargerät und insbesondere das Steuermittel des Radargerätes sind dann so eingerichtet, dass zunächst geschätzte Spannungswerte für die oberen und die unteren Eckfrequenzen des Sende-Frequenzbandes eingestellt werden. Das Frequenzzählverfahren erlaubt ein Messen der den eingestellten Spannungen entsprechenden Frequenzen im Sende-Frequenzband. Durch Inter- oder Extrapolation kön- nen Spannungen für alle gewünschten Frequenzen innerhalb des Frequenzbandes näherungsweise bestimmt werden. Zum Zweck der Kanalausfallsdetektion werden die oberen und die unteren Eckfrequenzen vorzugsweise als alternierende Folge von 20 Signalfragmenten gesendet. Dies gewährleistet eine Anregung der Empfangskanäle mit 19 Frequenzsprüngen maximal zulässiger Höhe.
Das Radargerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 2 ermöglicht in Bezug auf die Kalibrierung des Oszillators, dass die geschätzten Spannungswerte für die Frequenzen zwischen den oberen und den unteren Eckfrequenzen durch das Steuermittel am Oszillator eingestellt werden. Auch hier wird durch Frequenzzählverfahren die Frequenz der vom Oszillator erzeugten Signalfragmente gemessen. Mittels einer Regression der Messpunkte kann dann durch das Steuermittel die Erfassung der Kennlinie des Oszillators bewirkt werden, die eine Kompensation der Nichtlinearität der Kennlinie des Oszillators erlaubt. Im Hinblick auf die Erkennung eines Kanalausfalls wird auch beim Radargerät gemäß Anspruch 2 eine adäquate Frequenzfolge gewählt. So können z.B. 21 äquidistante über das Sendefrequenzband verteilte Frequenzen der Signalfragmente eine Anregung der Empfangskanäle mit Frequenzsprüngen erlauben, welche deutlich höher sind als die Frequenzsprünge, die während der Takte vorkommen, in denen eine Zieldetektion erfolgt.
Ein erfindungsgemäßes Radargerät kann zum Zwecke der Zieldetektion geeignet und eingerichtet sein, wozu das Steuermittel den Oszillator so ansteuert,
o dass das Signal so erzeugbar ist, dass es mindestens einen weiteren Signalanteil hat,
o dass jeder weitere Signalanteil des Signals eine Folge von Signalfragmenten aufweist,
o dass erste Signalfragmente verschiedener weiterer Signalanteile des Signals unterschiedliche Frequenzen haben und aufeinander folgen und o dass anschließend an die ersten Signalfragmente weitere Signalfragmente der verschiedenen weiteren Signalanteile aufeinander folgen und o dass die Frequenz der Signalfragmente eines weiteren Signalanteils des Signals während eines Taktes gleich bleibt, sich während eines Taktes von Signalfragment zu Signalfragment um ein Frequenzinkrement erhöht oder während des Taktes von Signalfragment zu Signalfragment um das Frequenzinkrement erniedrigt.
Das Steuermittel eines erfindungsgemäßen Radargerätes kann geeignet und eingerichtet sein, nach dem Senden des ersten Signalanteils das im Empfangskanal verarbeitete und an das Steuermittel weitergeleitete Empfangssignal zur Erkennung eines Ausfalls eines Empfangskanals auszuwerten.
Das Steuermittel kann ferner geeignet und eingerichtet sein, zur Auswertung des an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignals einen Mittelwert des an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignals während eines Zeitintervalls und Minimal- und Maximalwerte des an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignals während eines Zeitintervalls an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignals zu ermitteln. Das Steuermittel kann geeignet und eingerichtet sein, zur Auswertung des an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignals den Mittelwert und den Minimalwert und den Maximalwert miteinander und/oder mit vorgegebenen Werten zu vergleichen, und insbesondere Differenzen zwischen dem Mittelwert, dem Minimalwert und/oder dem Maximalwert zu bilden und diese mit vorgegebenen Werten zu vergleichen. Dieses kann ein erster Weg sein, eine hohe Dynamik des Mischerbias im Empfangssignal festzustellen.
Das Steuermittel kann geeignet und eingerichtet sein, zur Auswertung des an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignals Sprünge im an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignal zu vorgegebenen Zeitpunkten während des Sendens des ersten Signalanteils zu ermitteln und zu analysieren. Die vorgegebenen Zeitpunkte können die Zeitpunkte sein, zu denen im vom Oszillator erzeugten Signal Frequenzsprünge vorliegen. Dieses kann ein zweiter Weg sein, eine hohe Dynamik des Mischerbias im Empfangssignal festzustellen.
Das Steuergerät eines erfindungsgemäßen Radargeräts kann geeignet und eingerichtet sein, zur Auswertung des an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignals das Frequenzspektrum des an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignals während des Sendens des ersten Signalanteils zu ermitteln und zu analysieren. Die- ses kann ein dritter Weg sein, eine hohe Dynamik des Mischerbias im Empfangssignal festzustellen.
Weitere Wege zur Feststellung einer hohen Dynamik des Mischerbias im Empfangssignal zur Erkennung eines Kanalausfalls sind möglich. Diese können Teile der aufgezeigten Wege aufweisen.
Die Ermittlung und Analyse des weitergeleiteten Empfangssignals und insbesondere des Mischerbias im weitergeleiteten Empfangssignal kann dann zeitlich versetzt zur Zieldetektion erfolgen, so dass zur Ausfallerkennung eines der Empfangskanäle und zur Zieldetektion gleiche Ressourcen, insbesondere gleiche Speicher- und Rechenressourcen des Steuermittels genutzt werden können.
Zur Erkennung eines Ausfalls eines Empfangskanals eines Radargerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 8 kann so vorgegangen werden, dass wiederkehrend das Steuermittel den Oszillator zum Erzeugen eines ersten Signalanteils ansteuert und das im Empfangskanal verarbeitete und an das Steuermittel weitergeleitete Empfangssignal zum Zweck der Erkennung eines Kanalausfalls eines der Empfangskanäle auswertet. Das Steuermittel kann den Ausfall eines Kanals erkennen, wenn ein Mischerbias des an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignals während des Sendens eines ersten Signalabschnittes eine sehr geringe Dynamik aufweist.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Radargeräts gemäß der Erfindung, Fig. 4 einen Signalverlauf im Eckfrequenzmodus,
Fig. 5 einen Signalverlauf im Stützfrequenzmodus,
Fig. 6 ein im Eckfrequenzmodus an das Steuermittel weitergeleitetes Empfangssignal bei fehlenden Zielen im Umfeld des Radargerätes,
Fig. 7 ein im Stützfrequenzmodus an das Steuermittel weitergeleitetes Empfangssignal bei fehlenden Zielen im Umfeld des Radargerätes. Das in der Fig. 3 dargestellte erfindungsgemäße Radargerät weist eine große Übereinstimmung mit dem in der Fig. 1 dargestellten Radargerät auf, weshalb zunächst auf die Beschreibung des Radargerätes nach Fig. 1 verwiesen wird. Das Radargerät gemäß Fig. 3 unterscheidet sich im Wesentlichen durch ein anderes Steuermittel 1 , welches erfindungsgemäß eingerichtet ist. So weist das Steuermittel 1 einen Frequenzzähler 12 auf, welcher das Radargerät zur Messung der Frequenz am Ausgang des Oszillators 2 nach dem Frequenzzählverfahren befähigt. Dem Frequenzzähler 12 ist ein Frequenzteiler 11 vorgeschaltet, der je nach Ausgestaltung des Frequenzzählers 12 entfallen kann. Da die Kalibrierung mittels des Frequenzzählers und des Ausgangssignals des Oszillators 2 erfolgt, ist das Zuführen eines Kalibriersignals vom Steuermittel zu einem Empfangskanal, wie es bei dem Radargerät gemäß Fig. 1 gezeigt ist, nicht notwendig.
Das in der Figur 3 dargestellte erfindungsgemäße Radargerät ist in der Lage sowohl im Eckfrequenzmodus (Fig. 4) als auch im Stützfrequenzmodus (Fig. 5) erste Signalanteile zu erzeugen, die einerseits für eine Kalibrierung des Oszillators 2 des Radargerätes genutzt werden können und andererseits eine Erkennung eines Kanalausfalls eines Empfangskanals ermöglichen.
Der in der Fig. 4 dargestellte erste Signalanteil umfasst mehrere Signalfragmente. Die Signalfragmente haben eine Frequenz, die entweder der oberen Eckfrequenz oder der unteren Eckfrequenzen des für das Radargerät gewählten Frequenzbandes entsprechen. Das Steuermittel 1 steuert den Oszillator 2 unter Zwischenschaltung eines Digi- tal-Analog-Konverters 9 so an, dass die Signalfragmente mit der oberen Eckfrequenz und Signalfragmente mit der unteren Eckfrequenz einander abwechseln. Die aufeinander folgenden Signalfragmente haben einen Frequenzabstand von 80 MHz, so dass Frequenzsprünge von 80 MHz beim Wechsel von einem Signalfragment zum folgenden Signalfragment vollzogen werden. Die Signalfragmente haben vorzugsweise eine Länge von 1 ms.
Der in der Fig. 5 dargestellte erste Signalanteil umfasst ebenfalls mehrere Signalfragmente. Die Signalfragmente haben eine Frequenz, die den zur Kalibrierung gewählten Stützfrequenzen entsprechen. Das Steuermittel 1 steuert den Oszillator 2 unter Zwi- schenschaltung des Digital-Analog-Konverters 9 so an, dass die Frequenz von Signalfragment zu Signalfragment um mindestens 4 MHz ansteigt. Größere Frequenzsprünge werden möglich, wenn eine andere Folge der Signalfragmente gewählt wird. Auch die Signalfragmente, die im Stützfrequenzmodus gesendet werden, haben eine Länge von vorzugsweise 1 ms.
Die Fig. 6 und 7 zeigen die am Steuermittel 1 anliegenden weitergeleiteten und verarbeiteten empfangen Signale, wie sie bei einem realen Radargerät gemessen wurden. Beide Figuren zeigen einen Signalverlauf mit einer hohen Dynamik. Eine Unterscheidung von einem Rauschen, wie es sich bei einem defekten Kanal einstellen würde, ist für die Empfangssignale gemäß der Fig. 6 und 7 mit sehr einfachen und wenig aufwändigen Verfahren der Signalverarbeitungsmittel möglich. Es kann dadurch eine sehr hohe Zuverlässigkeit bei der Erkennung von Kanalausfällen erreicht werden.
Als Verfahren zur Erkennung eines Kanalausfalls reicht es beispielsweise aus den Mittelwert des Signals und dessen Maximal- und Minimalwert über den dargestellten Zeitbereich zu erfassen. Die Differenzen zwischen dem Mittelwert, dem Maximalwert und/oder dem Minimalwert betragen ein Vielfaches der mittleren Rauschamplitude eines defekten Kanals. Sobald also eine hinreichend große Differenz ermittelt wird, kann davon ausgegangen werden, dass der überwachte Empfangskanal korrekt arbeitet.
Als weitere Verfahren zur Erkennung des Kanalausfalls reicht es auch aus, die Höhe der Amplitude in Sprünge zu analysieren, welche sich zu bekannten Zeitpunkten vollziehen. Diese Analyse kann zusätzlich oder anstelle des zuvor beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
Ebenso wäre es möglich, das Frequenzspektrum des an das Steuermittel weitergeleiteten Empfangssignals zu analysieren, da sich durch die Signalform Spitzen an bekannten Stellen im Spektrum ergeben werden, zum Beispiel bei 1 kHz und Vielfachen hiervon. Bezugszeichen liste
1 Steuermittel
2 Oszillator
3 Sendeantenne
4 Empfangsantenne
5 Mischer
6 Verstärker
7 Bandpassefilter
8 Analog-Digital-Konverter
9 Digital-Analog-Konverter
Frequenzteiler Frequenzzähler
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