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DE69317146T2 - Geschwindigkeitsregelung für ein Fahrzeug und Radarsystem dafür - Google Patents

Geschwindigkeitsregelung für ein Fahrzeug und Radarsystem dafür

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Publication number
DE69317146T2
DE69317146T2 DE69317146T DE69317146T DE69317146T2 DE 69317146 T2 DE69317146 T2 DE 69317146T2 DE 69317146 T DE69317146 T DE 69317146T DE 69317146 T DE69317146 T DE 69317146T DE 69317146 T2 DE69317146 T2 DE 69317146T2
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DE
Germany
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signal
distance
target
frequency
radar system
Prior art date
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Application number
DE69317146T
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English (en)
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DE69317146D1 (de
Inventor
Andrew Gerald Stove
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication of DE69317146T2 publication Critical patent/DE69317146T2/de
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Radarsystem insbesondere aber nicht ausschließlich zur Anwendung bei einem Gleichwellenradarsystem zum Vorhersagen eines Abstandswertes für eine intelligente Geschwindigkeitsrege lung in einem Fahrzeug.
  • Frequenzmodulierte Gleichwellenradarsysteme (FMCW-Radarsysteme) sind beliebt, weil sie einfach sind und einen niedrigeren Spitzenleistungsausgang brauchen als die Impulsgegenhänger. In US Patent Nr. 3.710.383 (Cherry u.a.) wird ein FMCW-Radarsystem beschrieben, das verwendet wird zum Schaffen eines Abstandseingangssignals für ein Abstandsregelsystem für ein Kraftfahrzeug. Dabei wird ein modulierter Träger einem vorne fahrenden Fahrzeug zugefilirt, wobei ein daran reflektiertes Signal empfangen wird. Der Abstand von dem vorne fahrenden Fahrzeug wird aus der Frequenzdifferenz oder Taktfrequenz zwischen dem augenblicklich übertragenen Signal und dem empfangenen Signal berechnet.
  • Ein bekannter Nachteil von FMCW-Radarsystemen ist aber, daß die Geschwindigkeit des Zieles (mit anderen Worten des vorne fahrenden Fahrzeugs) gegenüber dem Radarsystem den gemessenen Abstand beeinträchtigt. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die Geschwindigkeit des Zieles gegenüber der Radarantenne eme Frequenzverschiebung verursacht, und zwar wegen des Dopplereffektes, das die Frequenz ändert. Die durch den Dopplereffekt verursachte Frequenzverschiebung ändert den wahrgenommenen Abstand des Zieles und dieses Phänomen wird als Abstands-Dopplerkopplung bezeichnet.
  • Eine Lösung für dieses Problem der Abstands-Dopplerkopplung ist, der gesendeten Welle mit einer modulierenden Frequenzumhüllenden zu versehen, so daß beide in der Frequenz zunehmen und abnehmen. Die Frequenzverschiebung im empfangenen Signal durch den Dopplereffekt wird positiv sein für ein näherndes Ziel und wird negativ sein für ein sich entfernendes Ziel, ungeachtet der augeblicklichen Richtung des Radarfrequenzhubes, während die Frequenzverschiebung durch den Abstand des Zieles in der Polarität sich mit der Richtung des Frequenzhibes ändern wird. Die Frequenzverschiebungen durch den Abstand des Zieles bzw. den Dopplereffekt kann auf diese Weise unterschieden werden. Der Gebrauch aber eines Zweirichtungenfrequenzhubes steigert auf diese Weise die Möglichkeit einer Verwischung zwischen mehreren Zielen.
  • Eine alternative Lösung ist, den Abstand zu messen, und zwar unter Verwendung von FMCW-Radar, die Geschwindigkeit des Zieles herzuleiten durch Differenzierung des Abstandssignals (oder der Taktfrequenz) und den Fehler zu berechnen, entstanden durch die Abstands-Dopplerkopplung aus der Geschwindigkeit des Zieles. Dies läßt sich aber in der Praxis schwer durchfhhren, weil geringfügige Differenzsignale aus Signalen mit großen Amplituden hergeleitet werden müssen und dies ist insbesondere schwer erfolgreich durchzufhhren in einer lautstarken Umgebung wie einem Motorfahrzeug.
  • FMCW-Radarsysteme werden oft angewandt in Regelsystemen, beispielsweise in dem obengenannten Abstandsregelsystem, wobei ein Element der Vorhersage erforderlich ist. In einem Abstandsregelsystem muß Spielraum geschaffen werden für die Verzögerung in einer Reaktion des Fahrzeugs auf Schwankungen in der Größe der dem Motor zugeführten Drosselung.
  • Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild eines bekannten Abstandsregelsystems 10 eines Kraftfahrzeugs. Ein gewünschter Geschwindigkeitswert DS wird einer Nachschlagtabelle 12 zugeführt zum Liefern eines gewünschten Abstandssignals DH (basiert auf störanfälligen Bremsabständen) zu einer Regeleinheit (CNTL) 14. Der CNTL 14 werden drei weitere Signale zugeführt, und zwar eine Abstandsmessung HW, eine relative Geschwindigkeitsmessung RV und eine geschätzte Beschleunigung EA. Die CNTL liefert ein Regelsignal TC zur Regelung der der (nicht dargestellten) Fahrzeugdrosselung zuzuführenden Änderungsrate. Das Signal TC wird ebenfalls einem Integrator 16 zugeführt, der eine Verzögerung einer Dauer aufweist, abhängig von der Dynamik des Fahrzeugs und der in Antwort auf das Signal TC der CNTL 14 das geschätzte Beschleunigungssignal EA liefert. Das Abstandssignal HW wird typisch von einem (nicht dargestellten) FMCW-Radarsystem geliefert und es wird ein Relativgeschwindigkeitssignal RV hergeleitet durch Differenzierung des Abstandssignals. Zur Beschreibung ist aber das geschätzte Beschleunigungssignal EA als einem anderen Integrator 18 zugeführt dargestellt. Der Integrator 18 liefert ein Ausgangssignal SV, repräsentativ für die Geschwindigkeit des Systems, zu einem Subtrahierer 20, ebenfalls zwecks der Beschreibung dargestellt. Ein weiteres Eingangssignal zu dem Subtrahierer 20 ist dargestellt als von der Geschwindigkeit TV des Zieles geliefert. Die relative Geschwindigkeit RV zwischen dem Abstandsregelsystem und dem vorne fahrenden Fahrzeug erscheint an dem Ausgang des Subtrahierers 20 und wird der CNTL 14 sowie einem zur Beschreibung dargestellten weiteren Integrator 22 zugeführt. Der Integrator 22 liefert einen Wert des Abstandes HW zwischen dem System und dem vorne fahrenden Fahrzeug zu der CNTL 14. Die CNTL 14 arbeitet zum Einstellen der Beschleunigungsrate des Fahrzeugs zum Ausgleichen des Ist-Abstandes Hw mit dem gewünschten Abstand DH, wobei die geschätzte Beschleunigung und die relative Geschwindigkeit berücksichtigt werden. Die CNTL 14 kann auch vorgesehen sein zum Beschränken der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit, beispielsweise durch einen Radar-Tachometer, auf den Wert der gewünschten Geschwindigkeit DS.
  • Ein Abstandsregelsystem der oben beschriebenen Art erfordert einen wesentlichen Schaltungsaufwand zum Liefern der erforderlichen Vorhersage und einen genauen Aufbau, damit Stabilität gewährleistet wird.
  • FMCW-Radarsysteme smd an sich bekannt und werden oft als Radar- Höhenmesser verwendet, beispielsweise wie "L'onde Electrique", Heft 49, Nr.6, Juni 1969, Paris, Frankreich, seiten 615 - 621 beschrieben. Um den Doppler-Effekt rückgängig zu machen, wird vorgeschlagen, daß eine modulierende Frequenzumhüllende, die in der Frequenz zunimmt und abnimmt, der gesendeten Welle zugeführt wird, und zwar wie oben beschrieben.
  • Das Problem der Bereichs-Dopplerkopplung, wie diese Chirp-Radar beeinflußt, ist in "IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems", Heft AES- 10, Nr.4, Juli 1974, Seiten 528 bis 532 beschrieben. Der Artikel versucht klar zu stellen, den starken Effekt, den Bereichs-Dopplerkopplung haben kann auf Spurfolgegenauigkeit, es wird aber weder vorgeschlagen, wie dieses Problem gelöst werden soll, noch wird über die Effekte auf nicht-gepulste FMCW-Radaranlagen gesprochen.
  • Es ist nun u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Radarsystem zu schaffen, das die obengenannten Nachteile der Bereichs-Dopplerkopplung und die Komplexität des Regelsystems bei Verwendung eines FMCW-Radarsystems verringert.
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Radarsystem geschaffen zum Vorhersagen des Abstandes eines Ziels, das sich gegenüber dem Radarsystem bewegt, zu einem Vorhersagezeitpunkt, t Sekunden in der Zukunft, mit Mitteln zum wiederholten Aussenden eines Signals mit einer Frequenz, die in der Zeit hochschwingt von einer Ausgangsfrequenz von f Hz mit einer Rate von r Hz in der Sekunde, mit Mitteln zum Empfangen eines an dem Ziel reflektierten Rückkehrsignal, mir Mischmitteln zum Mischen des Rückkehrsignals mit einem Signal, das repräsentativ ist für das gesendete Signal zum Liefern eines Differenzsignals, wobei dieses Differenzsignal eine Frequenz aufweist, die einen Komponenten wegen des Abstandes des Ziels von dem Radarsystem und einen Komponenten wegen der Geschwindigkeit des Ziels gegenüber dem Radarsystem hat, mit dem Kennzeichen, daß für eine vorbestimmte Ausgangsfrequenz fund eine Vorhersagezeit t die Mittel zum wiederholten Aussenden eines Signals mit Mittel zum Schwingen des gesendeten Signals mit einer Rate von r = f/t, derart gewählt, daß der Komponent der Frequenz des Differenzsignals wegen der Geschwindigkeit des Ziels gegenüber dem Radar dem Abstand von dem Radarsystem entspricht, der von dem Ziel mit dieser relativen geschwindigkeit in der Vorhersagezeit t zurückgelegt wäre.
  • Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Vorhersagen des Abstandes eines gegenüber einem Radarsystem mit einer Vorhersagezeit von t Sekunden in der Zukunft beweglichen Ziels mit wiederholter Ausstrahlung eines Signals mit einer Frequenz, die über die Zeit von einer Ausgangsfrequenz von f Hz mit einer Rate von r Hz in der Sekunde aufwärtsschwingt, wobei ein an dem Ziel reflektiertes Rückkehrsignal empfangen wird, und wobei das Rückkehrsignal mit einem Signal gemischt wird, das repräsentativ ist für das gesendete Signal zum Schaffen eines Differenzsignals, wobei dieses Differenzsignal eine Frequenz aufweist die einen Komponenten aufweist wegen des Abstandes des Ziels von dem Radarsystem und einen Komponenten wegen der Geschwindigkeit des Ziels gegenüber dem Radarsystem, dadurch gekennzeichnet, daß für eine vorbestimmte Ausgangsfrequenz fund eine Vorhersagezeit t das gesendete Signal mit einer Rate r = f/t gewobbelt wird, derart selektiert, daß die Komponente der Frequenz des Differenzsignals wegen der Geschwindigkeit des Ziels gegenüber dem Radar dem Abstand gegenüber dem Radarsystem entspricht, der von dem Ziel mit der relativen Geschwindigkeit in der Vorhersagezeit t zurückgelegt wäre.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch die Tatsache, daß Mittel vorgesehen werden zum Wobbeln der Frequenz des gesendeten Signals eines FMCW-Radars mit einer speziell berechneten Rate, wobei der unerwünschte Effekt der Bereichs-Doppler-Kopplung in einem solchen Radar nicht nur verbessert werden kann, sondern auch wirklich zum Schaffen einer Vorhersagefunktion benutzt werden kann. Der Radar schafft eine Vorhersage des Abstandes eines Ziels zu einem Zeitpunkt t in der Zukunft durch eine Selektion einer Menge der Dopplerverschiebung durch die in die Abstandmessung einzukopplende Geschwindigkeit des Ziels. Zum Schaffen einer Abstandsvorhersage muß die Frequenz des gesendeten Signals aufwärts gewobbelt werden. Die Länge der Vorhersagezeit t, mit anderen Worten, der erforderliche Vorhersagegrad, bestimmt die Größe der Dopplerverschiebung, die in die Abstandsmessungen eingekoppelt werden darf. Diese Größe kann auf bequeme Weise durch Änderung der Dauer des Radarhubes eingstellt werden; je länger die Dauer des Hubes, umso länger die Vorhersagezeit und umgekehrt. Der für eine Geschwindigkeitsregelung in einem typischen Kraftfahrzeug erforderliche Vorhersagegrad beträgt etwa 1 Sekunde. Es ist unwahrscheinlich, daß die Geschwindigkeit des Ziels, bzw. des vorne fahrenden Fahrzeugs sich in einer so kurzen Zeitspanne ändern wird, so daß eine genaue Abstandsvorhersage erhalten werden kann.
  • Durch Einstellung des Kopplungskoeffizienten zwischen dem Abstand und den Dopplerfrequenzverschiebungen des Radars in einem Regelsystem kann ein Rückkopplungssignal erhalten werden, das ein bestimmtes Verhältnis der Dopplerfrequenzverschiebung enthält. Dieses Verhältnis kann dazu verwendet werden, den erforderlichen Grad der Geschwindigkeitsrückkopplung zu schaffen, erforderlich zur Stabilisierung der Regeischleife, ohne die Anforderung, ein einzelnes Geschwindigkeitssignal herzuleiten, und ohne die Anforderung einer weiteren Regelschleife oder einzelner Mittel zum Einstellen des Grades der Geschwindigkeitsrückkopplung.
  • Die vorliegende Erfindung schaftt ebenfalls ein Geschwindigkeitsregel system mit einem Radarsystem nach der vorliegenden Erfindung. Wenn das durch das Radarsystem bestimmte Abstandssignal eine bestimmte Schwelle unterschreitet, können Mittel vorgesehen sein, die das Fahrzeug bremsen und/oder ein "air bag" vor dem Fahrer und Beifahrer auslösen.
  • Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Fahrzeug mit einem Geschwindigkeitsregelsystem hergestellt nach der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines bekannten Geschwindigkeitsregelsystems,
  • Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Geschwindigkeitsregelsystems nach der vorliegenden Erfindung, und
  • Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Kraftfahrzeugs mit einem Geschwindigkeitsregelsystem.
  • Fig. 2 zeigt ein Geschwindigkeitsregelsystem 30 mit einem FMCW- Radarsystem nach der vorliegenden Erfindung. Ein Zähler 62 wird von einem digitalen Taktimpulsgeber 68 mit einer Ausgangsfrequenz fc betrieben. Von einem Integrator 60 ist ein Ausgang mit einer KF-Quelle 56 verbunden zum Einstellen der Frequenz dieser Quelle. Ein Ausgang der HF-Quelle ist über einen Zirkulator 34 mit einer Antenne 32 verbunden. Ein Ausgang des Zählers 62 ist mit einem ersten Eingang einer Vergleichsschaltung 64 verbunden. Ein zweiter Eingang der Vergleichsschaltung 64 ist mit einem eine Schwelle liefernden Mittel 66 verbunden das einen Satz von Verbindungen mit logich Null bzw. logisch Eins aufweisen kann. Wenn die beiden Eingänge zu der Vergleichsschaltung 64 dabei zusammenfallen, wird ein Rückstellsignal (RST), das mit dem Zähler 62 und dem Integrator 60 verbunden ist, hoch um den Zähler und den Integrator rückzustellen. Auf alternative Weisekann das Rückstellsignal zum Rückstellen des Integrators 60 von einer mit dem Ausgang des lntegrators gekoppelten, analogen Vergleichsschaltung hergeleitet werden. Techniken zur Linearisierung des Hubes der HF-Quelle können auf bekannte Weise angewandt werden.
  • Von der Antenne 32 wird über den Zirkulator einem ersten Eingang einer Mischschaltung 38 ein Rückkehrsignal zugefhrt. Es kann eine zweite Antenne vorgesehen sein zum Empfangen des Rückkehrsignals, wodurch auf den Zirkulator verzichtet werden kann. Der zweite Eingang der Mischschaltung 38 ist über einen Richtkoppler 58 mit dem Ausgang der HF-Quelle 56 verbunden. Der Ausgang der Mischschaltung ist mit einem Tiefpaßfilter 40 verbunden zum Schaffen des Differenzsignals des Mischprozesses. Das Differenzsignal wird einem Frequenz-zu- Spannungswandler 42 zugeführt, von dem ein Signal des Spannungsausgangs einem ersten betreffenden Eingang eines Paares von Vergleichsschaltungen 48, 50 zugeführt wird. Ein zweiter Eingang der Vergleichsschaltungen 48, so ist mit einem Abstandsschwellengenerator 44 bzw. einem Gefahrschwellengenerator 46 verbunden. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 48 wird einem Drosseiregler 52 zugeführt zum Liefern eines Signals zum Beschleunigen des Fahrzeugs, wenn der gemessene Abstand unterhalb der Abstandsschwelle liegt und eines Signals zum Bremsen des Fahrzeugs, wenn die umgekehrte Situation auftritt. Die Abstandsschwelle kann auf einen Wert eingestellt werden, der sich für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eignet, wobei diese Geschwindigkeit auf bekannte Weise automatisch geregelt werden kann. Der Ausgang der Vergleichsschaltung so ist mit einem Bremsregelmittel 54 verbunden zum Schaffen eines Signals zum Bremsen des Fahrzeugs, wenn der gemessene Abstand unterhalb eines Gefahrenpegels liegt. Ein derartiges Signal kann auf bequeme Weise mit einem Antiblockierungsbremssystem gekoppelt sein.
  • Die Radarparameter werden wie folgt bestimmt. Die Arbeitsfrequenz des Radars, bzw. die Ausgangsfrequenz, f, wird selektiert. Dies wird bekanntlich bestimmt durch Faktoren, wie die Genehmigung zum Gebrauch des Raumes in dem Frequenzspektrum und die Begrenzungen der Größe der Radarantenne(n). 80 GHz ist eine geeignete Frequenz für den Gebrauch von Radar in Kraftfahrzeugen. Die erforderliche Abstandsauflösung bestimmt die Hubgröße, beispielsweise eine Abstandsauflösung von 1 Meter bei dieser Frequenz erfordert eine Hubgröße von 150 MHz Dies wird in dem System nach Fig. 2 durch die Größe der von den Mitteln 66 geschaffenen Schwelle eingestellt, wobei diese Schwelle dem Eingangssignal entspricht, wie dies von dem Integrator 60 effordert wird um für eine 150 MHz Änderung in der Frequenz des Richtkopplers 58 zu sorgen. Die Vorhersagezeit, oder nachher die Zeit, in der die Abstandsmessung erwünscht ist, beträgt eine Sekunde. Die Hubrate r entspricht der Ausgangsfrequenz f geteilt durch die Zeit t, wie oben erwähnt und ist auf diese Weise gleich 80 0Hz in der Sekunde. Jeder Hib beträgt 150 MHz, es muß also 8 x 10¹&sup0;/1,5 X 10&sup8; Hube in der Sekunde geben oder eine Hubrate von etwa 533 Hz.
  • Die Begründung hinter der Vorhersage des Radarsystems ist wie folgt:
  • Für einen FMCW-Radar:
  • die Taktfrequenz durch den Zielabstand,
  • fAbstand 2rs/c (1)
  • Wobei: r = Hubrate (Hz/s),
  • s = Zielabstand (m), und
  • c = Lichtgeschwindigkeit (m/s)
  • Neuschreibung der Gleichung (1) ergibt:
  • s = fAbstand c/2r (2)
  • Die Taktfrequenz durch die Zielgeschwindigkeit gegenüber dem Radar,
  • fDoppler = 2V/c f (3)
  • wobei f = Ausgangsfrequenz (Hz), und
  • V = Zielgeschwindigkeit (m/s)
  • Ersatz von fDoppler aus (3) in (2) als Wert für fAbstand liefert den Fehler in der Abstandsberechnung durch die Geschwindigkeit des Zieles,
  • SDoppler = c/2r 2V/c f=Vf/r
  • Die Zeit t, in der der Zielabstand dem Abstandsausgangssignal des Radars entspricht, wird gegeben durch den Abstandsfehler geteilt durch die ralative Zielgeschwindigkeit, was Folgendes ergibt:
  • f ist die Ausgangsfrequenz, die meistens festliegt durch das Funkspektrum oder durch Systemgrößenbedingungen, wie oben erwähnt,
  • t ist die Vorhersagezeit, die einen gewünschten Wert haben soll, abhängig von dem Anwendungsgebiet.
  • r,die Hubrate=Hubamplitude/Hubdauer (Definition)
  • Die Hubamplitude wird definiert durch die gewünschte genauigkeit des Radarsystems, so dab die Hubdauer selektiert werden muß zum Liefern des einwandfreien Wertes von t für die Anwendung.
  • t=f Hubdauer/Hubamplitude
  • und folglich
  • Hubdauer=t Hubamplitude/f
  • Im Betrieb wird ein auszusendendes Signal von der HF-Quelle 56 geliefert, die von einer Sägezahnwellenform mit ansteigenden Spannungsfianken durch den rückstellbaren Integrator 60 betrieben wird. Der Zähler 62 zählt die von dem Taktgeber 68 gelieferten Impulse, bis der Zählwert den von den Mitteln 66 gelieferten Schwellenwert erreicht. Die vergleichsschaltung 64 detektiert, daß die Schwelle erreicht worden ist und stellt den Zähler 62 und den Integrator 60 zurück. Die Rate der gesendeten Frequenzzunahme wird durch Einstellung eines Festpegeleingangssignals zu dem Integrator 60 eingestellt und die Taktimpulsrate bestimmt zusammen mit der Schwelle die Größe des Frequenzhubes. Die Hubwiederholungsrate wird danach durch die Taktimpulsrate geteilt durch den Schwellenwert gegeben.
  • Der Zirkulator 34 läßt auszusendende Signals durch zu der Antenne 32 und Rückkehrsignale zu der Mischschaltung 38. Ein Teil des gesendeten Signals wird mit dem empfangenen Signal gemischt und gefiltert zum Liefern des Differenz- oder Taktsignals. Die Frequenz des Differenzsignals wird zu einer Spannung in FVC 42 umgewandelt und bei 48, 50 mit zwei Schwellen verglichen, und zwar einer Abstandsschwelle und einer Gefahrschwelle. Wenn der Abstand zu groß ist oder zu klein, sendet die Vergleichsschaltung 46 ein Signal zu der Drosselregelung 52 zum Einstellen der Lage des Fahrzeugs gegenüber dem vorne fahrenden Fahrzeug. Die Vergleichsschaltung 46 kann ebenfalls Gesamtgeschwindigkeitsbegrenzungs-und-Farhrzeuginformation von dem Tachometer erhalten um zu gewährleisten, daß Geschwindig keitsgrenzen eingehalten werden. Wenn der vorhergesagte Abstand einen von den Mitteln 46 bestimmten kritischen Wert unterschreitet, kann das System ein Signal liefern um die Bremsen des Fahrzeugs über den Bremsregler 54 und/oder die Auslösung wenigstens eines Airbags in Gang zu setzen. Der Wert des Abstandes, bei dem die Bremsen aktiviert werden, kann abhängig gemacht werden von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
  • Der Einfachheit der Beschreibung halber wurde ein Zweipunkt-Regelsystem beschrieben, das mit einem erfindungsgemäßen Radarsystem versehen ist. Es dürfte dem Fachmann einleuchten, daß andere Regelsysteme, beispielsweise linear proportionale Regelsysteme bei einem solchen Radarsystem verwendbar sind.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 70 mit dem Geschwindigkeitsregelsystem nach Fig. 2, wobei dieses Fahrzeug einem davor fahrenden Fahrzeug 72 folgt. Das Fahrzeug 70 enthält ein Antriebsmittel oder einen Motor 74 mit einem Regeleingang 76 und einem Antiblockierungsbremssystem 78 mit einem Regeleingang 80. Die Antenne 32 eines Geschwindigkeitsregelsystems befindet sich vorne im Fahrzeug und 82 ist eine Zweiwegsignalstrecke zwischen der Antenne und dem Fahrzeug 72. Das Regelsignal 76 wird von Mitteln 52 (Fig. 2) geliefert und das Regelsignal 30 wird von Mitteln 54 (Fig. 2) geliefert. Das Fahrzeug 70 hat ebenfalls (nicht dargestellte) handbetätigbare Regler für den Motor und das Bremssystem, damit der Fahrer in das Geschwindigkeitsregelsystem eingreifen kann.
  • Das erfindungsgemäße Radarsystem kann zum Liefern von Geschwindigkeitsrückkopplung benutzt werden zur Stabilisierung einer Regelschleife. Das von dem Radar gelieferte Signal enthält einen Komponenten abhängig von der Geschwindigkeit des Ziels und der Grad der Kopplung zwischen der Frequenzverschiebung durch die Abstandsmessung und der Frequenzverschiebung durch den Dopplereffekt kann eingestellt werden zum Liefern des erforderlichen Frequenzrückkopplungsgrades. Wenn die Hubrate des Radars steigt (wodurch auch die Auflösung steigt, wenn die Hubdauer nicht entsprechend verringert wird) wird der relative Effekt des geschwindigkeitsabhängigen Komponenten der Frequenzverschiebung an dem Radarausgang verringert und der Grad der Vorhersage wird verringert und umgekehrt. Der Grad der Geschwindigkeitsrückkopplung kann unter Anwendung der oben gegebenen Gleichung berechnet werden.
  • Das erfindungsgemäße Radarsystem kann mit einem Basisbandquadraturempfänger versehen werden, der mit einer integrierten Schaltung versehen sein kann.
  • Dem Fachkundigen werden nach der Lektüre der vorliegenden Beschreibung leicht weitere Abwandlungen einfallen. Solche Abwandlungen können andere Merkmale betreffen, die bereits in dem Entwurf, in her Herstellung und in dem Gebrauch des FMCW-Radarsystems bekannt sind und die anstelle der hier bereits beschriebenen Merkmale oder ergänzend dazu verwendet werden können. Obwohl die in dieser Patentanmeldung enthaltenen Patentansprüche für bestimmte Kombinationen von Merkmalen formuliert wurden, ist zu beachten, daß der Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Patentanmeldung auch jegliches neue, hier beschriebene Merkmal oder jegliche neue, hier beschriebene Kombination von Merkmalen entweder explizit oder implizit, ob auf die gleiche Erfindung bezogen wie in einem der vorliegenden Patentansprüche genannt und ob hierdurch eines oder alle gleichen technischen Probleme abgeschwächt werden, wie durch die vorliegende Erfindung. Die Anmelder geben hiermit an, daß während der Weiterverfolgung der vorliegenden Patentanmeldung oder einer hiervon abgeleiteten Patentanmeldung neue Patentansprüche für solche Merkmale und/oder Kombinationen solcher Merkmale formuliert werden können.

Claims (6)

1. Radarsystem zum Vorhersagen des Abstandes eines gegenüber dem Radarsystem beweglichen Ziels zu einem Vorhersagezeitpunkt, t Sekunden in der Zukunft, mit Mitteln (56, 60, 34, 32) zum wiederholten Aussenden eines Signals mit einer Frequenz, die in der Zeit hochschwingt von einer Ausgangsfrequenz von f Hz mit einer Rate von r Hz in der Sekunde, mit Mitteln (32, 34) zum Empfangen eines an dem Ziel reflektierten Rückkehrsignal, mir Mischmitteln (38) zum Mischen des Rückkehrsignals mit einem Signal, das reprasentativ ist für das gesendete Signal zum Liefern eines Differenzsignals, wobei dieses Differenzsignal eine Frequenz aufweist, die einen Komponenten (s) wegen des Abstandes des Ziels von dem Radarsystem und einen Komponenten (V) wegen der Geschwindigkeit des Ziels gegenüber dem Radarsystem hat, dadurch gekennzeichnet, daß für eine vorbestimmte Ausgangsfrequenz f und eine Vorhersagezeit t die Mittel (60) zum wiederholten Aussenden eines Signals mit Mitteln zum Schwingen des gesendeten Signals mit einer Rate von r = f/t, derart gewählt, daß der Komponent der Frequenz des Differenzsignals wegen der Geschwindigkeit (V) des Ziels gegenüber dem Radar dem Abstand von dem Radarsystem entspricht, der von dem Ziel mit dieser relativen geschwindigkeit in der Vorhersagezeit t zurückgelegt wäre.
2. Geschwindigkeitsregelsystem für ein Fahrzeug mit einem Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhersagezeit t der Reaktionsver zögerung des Fahrzeugs nahezu entspricht, und daß das System weiterhin Mittel (44) aufweist zum Liefern eines gewünschten Abstandssignals, Mittel (48) zum Vergleichen eines von dem Radarsystem bestimmten Abstandssignals mit dem gewünschten Abstandssignal zum Liefern eines Differenzsignals und Mittel (2) die anhand des Differenzsignals ein Signal liefern zum Gebrauch bei der Einstellung der Geschwindigkeit desfahrzeugs.
3. System nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel (46, 50, 54), die anhand des von dem Radarsystem bestimmten Abstandssignals ein Fahrzeugbremssignal liefen wenn der Abstand einen vorbestimmten Wert unterschreitet.
4. System nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch Mittel (46, 50, 54), die anhand des von dem Radarsystem bestimmten Abstandssignals ein Signal liefern zum Gebrauch zur Auslösung wenigstens eines Airbags, wenn der Abstand kleiner ist als ein vorbestimmter Abstand.
5. Fahrzeug mit Mitteln (74) zum Antreiben desselben, mit Mitteln (74) zum Anhalten desselben und mit einem Geschwindigkeitsregelsystem (30) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (76) vorgesehen sind zum Liefern des Signals zur Einstellung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu den Antriebsmitteln des Fahrzeugs.
6. Verfahren zum Vorhersagen des Abstandes eines gegenüber einem Radarsystem beweglichen Ziels, zu einem Zeitpunkt, t Sekunden in der Zukunft, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschitte umfaßt: wiederholtes Aussenden eines Signals mit einer Frequenz, die in der Zeit von einer Basisfrequenz von f Hz mit einer Rate von r Hz in der Sekunde aufwärts wobbelt, das Empfangen eines an dem Ziel reflektierten Rückkehrsignals, das Mischen des Rückkehrsignals mit einem Signal, das repräsentativ ist für das gesendete Signal zum Liefern eines Differenzsignals, das eine Frequenz hat, die einen Komponenten wegen des Abstandes des Ziels von dem Radarsystem und einen Komponenten aufweist wegen der Geschwindigkeit des Ziels gegenüber dem Radarsystem, dadurch gekennzeichnet, daß für eine vorbestimmte Basisfrequenz f und Vorhersagezeit t das gesendete Signal mit einer derart gewählten Rate von r =f/t gewobbelt wird, daß der Komponent der Frequenz des Differenzsignals wegen der Geschwindigkeit des Ziels gegenüber dem Radar dem relativen Abstand von dem Radarsystem entspricht, der von dem Ziel mit dieser relativen Geschwindigkeit in der vorbestimmten Zeit t zurückgelegt wäre.
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