DE69503639T2

DE69503639T2 - Verfahren und vorrichtung zum geschwindigkeitsmessung von fahrzeugen

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Publication number: DE69503639T2
Application number: DE69503639T
Authority: DE
Inventors: Eric Paris Carreel; Jacques Saint-Cloud Lewiner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-06
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2015-07-01
Also published as: DE69503639D1; JPH10502452A; EP0769152A1; FR2722301B1; FR2722301A1; WO1996001435A1; CA2194367A1; US5751241A; EP0769152B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung von Fahrzeugen und Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung eines Fahrzeugs, vor allem eines Kraftfahrzeugs, das sich parallel zum Boden bewegt, wobei die Messung mit Hilfe einer Doppler-Radarvorrichtung durchgeführt wird, die eine Sende/Empfangseinheit umfaßt, welche am Fahrzeug in einer bestimmten Höhe h über dem Boden befestigt ist und dazu dient, einen Radarstrahl entlang einer sich zur Bewegungsrichtung nach vorne oder nach hinten erstreckenden mittleren Achse zum Boden zu senden, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
a) Senden eines ersten elektrischen Sinus-Steuersignals mit einer ersten Frequenz f&sub1; an die Radar- Sende/Empfangseinheit zu einem ersten Zeitpunkt t&sub1;, wodurch die Sende/Empfangseinheit eine erste Auftreff-Radarwelle mit derselben Frequenz f&sub1; aussendet;
b) Auffangen einer ersten reflektierten Radarwelle, welche durch die Reflektion der ersten, auf dem Boden auftreffenden Radarwelle entsteht, und Erzeugung eines ersten elektrischen Auffangsignals aus dieser ersten reflektierten Radarwelle,
c) Multiplizieren des ersten elektrischen Steuersignals mit dem ersten elektrischen Auffangsignal zur Erzeugung eines ersten elektrischen Multiplikationssi gnals, welches eine Hochfrequenzkomponente und eine Niedrigfrequenzkomponente umfaßt,
d) Filtern des ersten elektrischen Multiplikationssignals zur Erzeugung eines ersten, der Niedrigfrequenzkomponente des ersten Multiplikationssignals entsprechenden Filtersignals,
e) und Bestimmung eines ersten, dem ersten Filtersignal entsprechenden Frequenzspektrums während einer ersten, mit dem ersten Zeitpunkt t&sub1; beginnenden Meßzeit t&sub1;.
In der EP-A-0 534 056 ist ein Beispiel für ein solches Verfahren beschrieben.
Dieses Meßverfahren ist viel präziser als die Verwendung herkömmlicher Drehzahlmesser oder Winkelmeßgeräte, bei denen die Drehgeschwindigkeit der Fahrzeugräder ermittelt wird und bei denen es durch Abweichungen im Raddurchmesser bzw. ein Rutschen oder Durchdrehen der Räder auf dem Boden bei der Geschwindigkeitsbestimmung mittels Drehzahlmesser oder ähnlicher Geräte zu relativ beträchtlichen Fehlern kommt.
Außerdem ist die Doppler-Radarvorrichtung, die nur einfach am Fahrgestell des Fahrzeugs befestigt werden muß, einfacher zu installieren als ein Drehzahlmesser, bei dem ein auf die Bewegungen der Räder reagierender Mechanismus vorhanden ist.
Bei den aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannten Verfahren weist das Frequenzspektrum des Filtersignals eine Spitze auf, die einer bestimmten Frequenz entspricht und diese Frequenz ermöglicht es, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in bezug zum Boden zu berechnen, wenn ein Winkel α zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und der Ausstrahlungsrichtung und Auffangrichtung der Radarwelle gegenüber der Sende/Empfangseinheit bekannt ist.
Beträgt der gewählte Winkel α 90º, so wird die ausgesandte Welle vom Boden auch dann gut reflektiert, wenn dieser keine nennenswerten Unregelmäßigkeiten aufweist. Die auf den Dopplereffekt zurückgehende Frequenzverschiebung beträgt hierbei allerdings 0.
Ist jedoch der Winkel α kleiner als 90º, so kommt es aufgrund des Dopplereffekts zu einer großen Frequenzverschiebung, sofern eine Welle empfangen werden kann, die von senkrecht zur reflektierten Welle vorhandenen Unebenheiten des Bodens reflektiert wurde.
Das Frequenzspektrum des ersten Filtersignals hängt somit stark vom Winkel α ab.
Zur genauen Einhaltung dieses Winkels ist ein sehr feiner Radarstrahl nötig, weshalb die bekannten Verfahren der hier angesprochenen Art nicht zufriedenstellend funktionieren, wenn das Fahrzeug sich auf einem relativ glatten Untergrund, beispielsweise einer Fahrbahnoberfläche, bewegt, und insbesondere, wenn diese regennaß oder vereist ist.
Aufgrund der Feinheit des Radarstrahls besteht tatsächlich nur eine geringe Wahrscheinlichkeit, daß ein solcher Strahl auf ein reflektierendes Hindernis trifft, welches eine reflektierte Welle zur Sende/ Empfangseinheit zurücksenden kann, die für eine Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit ausreicht.
Außerdem muß zur genauen Ausrichtung des Strahls eine Sende- und Empfangs-Richtantenne verwendet werden, wodurch je nach verwendeter Wellenlänge große seitliche Abmessungen nötig werden, was wiederum die Kosten und die Komplexität der Ausführung erhöht.
Im übrigen treten bei den bekannten Verfahren Meßfehler auf, weil der angesprochene Winkel α beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, die durch Zuladung mehr oder weniger nach vorne oder hinten geneigt sind, unbeabsichtigt variiert.
In der FR-A-2 443 070 ist weiterhin ein Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit eines Flugzeugs in bezug zum Boden beschrieben, wobei nacheinander zwei Radarwellen mit verschiedenen variablen Frequenzen zum Boden hin ausgesandt werden. Bei diesem Verfahren, bei dem nicht davon die Rede ist, das Frequenzspektrum der Niedrigfrequenzkomponente des Multiplikationssignals zu bestimmen, wird eine Iterativmethode eingesetzt, die die Bestimmung zweier besonderer Einfallwinkel α1 und α2 ermöglicht, welche mit den jeweiligen Minimalwerten der den beiden Radarwellen entsprechenden Mischfrequenzen übereinstimmen, wobei die Mischfrequenz die Frequenz der Niedrigfrequenzkomponente des oben genannten Multiplikationssignals darstellt. Obwohl für die oben genannten Einfallswinkel α1 und α2 eine reflektierte Radarwelle vorhanden ist, ist dieses Verfahren nicht effizient, da es dennoch dieselben Nachteile wie das oben erwähnte, unter Verwendung eines feinen Radarstrahls durchgeführte Verfahren mit sich bringt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es vor allem, diese Nachteile zu vermeiden.
Zu diesem Zweck beschreibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren der genannten Art, bei dem eine Frequenzspektrumbestimmung durchgeführt wird und das dadurch gekennzeichnet ist, daß der ausgesandte Radarstrahl relativ dick ist, daß sich die erste Frequenz f&sub1; im Verlauf der Zeit verändern kann und daß das Verfahren unter anderem die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
f) Messen der Höhe h der Radar-Sende/ Empfangseinheit über dem Boden,
g) Senden eines zweiten elektrischen Sinus-Steuersignals mit einer zweiten Frequenz f&sub2; an die Sende/Empfangseinheit während eines zweiten Zeitpunkts t&sub2;, der dem ersten Zeitpunkt t&sub1; eng benachbart ist, was bewirkt, daß die Sende/Empfangseinheit eine zweite Auftreff-Radarwelle mit derselben Frequenz f&sub2; aussendet,
h) Auffangen einer zweiten reflektierten Radarwelle, welche durch die Reflektion der zweiten auf dem Boden auftreffenden Radarwelle entsteht, und Erzeugung eines zweiten elektrischen Auffangsignals aus dieser zweiten reflektierten Radarwelle,
i) Multiplizieren des zweiten elektrischen Steuersignals mit dem zweiten elektrischen Auffangsignal zur Erzeugung eines zweiten elektrischen Multiplikationssignals, welches eine Hochfrequenzkomponente und eine Niedrigfrequenzkomponente umfaßt,
j) Filtern des zweiten elektrischen Multiplikationssignals zur Erzeugung eines zweiten, der Niedrigfrequenzkomponente des zweiten Multiplikationssignals proportionalen Filtersignals,
k) Bestimmung eines zweiten, dem zweiten Filtersignal entsprechenden Frequenzspektrums während einer zweiten Meßzeit t&sub2;, die mit dem zweiten Zeitpunkt t&sub2; beginnt,
l) Lokalisierung eines ersten Einzelpunktes auf dem ersten Spektrum und eines zweiten Einzelpunktes auf dem zweiten Spektrum in einer Weise, daß das erste und das zweite Spektrum auf der Höhe dieser beiden Einzelpunkte jeweils einander benachbarte, aber in ihrer Frequenz etwas zueinander verschobene Formen aufweisen, wobei diese beiden Einzelpunkte durch eine Reflektion am selben Bodenpunkt entstehen,
m) Messen von ersten und zweiten, den ersten bzw. zweiten Einzelpunkten entsprechenden Frequenzen F&sub1;, F&sub2; auf dem ersten bzw. dem zweiten Spektrum,
n) und Berechnen der Geschwindigkeit v des Fahrzeugs in bezug zum Boden ausgehend von der Höhe h der Radar- Sende/Empfangseinheit über dem Boden und von der ersten und zweiten, jeweils einem der beiden Einzelpunkte entsprechenden Frequenz F&sub1;, F&sub2;.
Da hier nun ein dicker Radarstrahl eingesetzt wird, bestehen bei jeder Aussendung einer Radarwelle gute Chancen, daß diese auf ein reflektierendes Hindernis am Boden auftrifft und dadurch zur Radar- Sende/Empfangseinheit reflektiert wird, so daß jederzeit wenigstens ein brauchbarer, im ersten bzw. zweiten Frequenzspektrum liegender Anteil zum Berechnen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter Ausnutzung des Dopplereffekts vorhanden ist.
Andererseits sind Veränderungen des Winkels α nicht mehr von Bedeutung, da die ausgeführte doppelte Doppler-Messung ein gleichzeitiges Berechnen des Winkels α und der Geschwindigkeit v ermöglicht: Anders ausgedrückt ist es möglich, einen Ausdruck der Geschwindigkeit v zu berechnen, der nicht vom Winkel α abhängt.
Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man u. a. auf eine oder mehrere der folgenden Anordnungen zurückgreifen:
- die erste und zweite Frequenz f1, f2 stellen wenigstens während der ersten und zweiten Meßzeit lineare Funktionen der Zeit dar, während der Verfahrensschritt n) darin besteht, das folgende System zweier Gleichungen mit zwei Unbekannten α und v zu lösen:
wobei
- die einen Ausdruck umgebenden Zeichen - wie im gesamten vorliegenden Text - den absoluten Wert dieses Ausdrucks bezeichnen;
- c für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Radarwelle in der Luft steht;
- α einen Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und einer Richtung symbolisiert, welche sich zwischen der Sende/Empfangseinheit und dem Punkt am Boden erstreckt, mit dessen Hilfe der erste und der zweite Einzelpunkt erzeugt wurden,
- f&sub1;(t&sub1; + t&sub1;/2) einen Wert der ersten Frequenz f&sub1; zu einem Zeitpunkt t&sub1; + t&sub1;/2 bezeichnet,
- f'&sub1; für einen Wert einer Ableitung der ersten Frequenz f&sub1; hinsichtlich der Zeit im Verlauf der ersten Meßzeit Δt&sub1; steht,
- f&sub2;(t&sub2; + t&sub2;/2) einen Wert der zweiten Frequenz f&sub2; zum Zeitpunkt t&sub2; + t&sub2;/2 bezeichnet,
- und f'2 für einen Wert einer Ableitung der zweiten Frequenz f&sub2; hinsichtlich der Zeit im Verlauf der zweiten Meßzeit t&sub2; steht;
- die zweite Frequenz f&sub2; ist konstant, die erste Frequenz f&sub1; weist zum Zeitpunkt t&sub1; + t&sub1;/2 einen der zweiten Frequenz f&sub2; benachbarten Wert (t&sub1; + t&sub1;/2) auf und die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs in bezug zum Boden wird mitels der folgenden Formel berechnet:
wodurch sich die Geschwindigkeit besonders einfach bestimmen läßt;
- der Radarstrahl weist eine im wesentlichen senkrecht zum Boden verlaufende Senderichtung auf, so daß das erste Spektrum eine für diese im wesentlichen senkrecht zum Boden verlaufende Richtung charakteristische erste charakteristische Spitze P&sub1;(π/2) aufweist, wobei das Verfahren einen Verfahrensschritt umfaßt, der darin besteht, am ersten Spektrum eine der charakteristischen Spitze entsprechende Frequenz F&sub1;(π/2) zu messen und wobei das Verfahren sodann einen Verfahrensschritt umfaßt, der darin besteht, die Höhe h der Radar-Sende/Empfangseinheit über dem Boden mit der folgenden Formel zu berechnen:
wobei auf den Einsatz eines zusätzlichen Meßelements zum Messen der Höhe h verzichtet wird;
- die Verfahrensschritte e) und k) umfassen einen Verfahrensschritt, bei dem das erste und das zweite Filtersignal digitalisiert werden, was eine besonders einfache Bestimmung des Spektrums ermöglicht;
- das erste und das zweite Spektrum werden ausgehend von der Digitalisierung des ersten und zweiten Filtersignals durch eine schnelle Fourier-Transformation bestimmt;
- die Verfahrensschritte l) und m) werden für mehrere Paare erster und zweiter Einzelpunkte durchgeführt, wodurch man mehrere Paare erster und zweiter, den auf den ersten bzw. zweiten Spektren liegenden Einzelpunktpaaren entsprechender Frequenzen erhält, wobei die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs sodann als Funktion der Höhe h der Radar-Sende/Empfangseinheit über dem Boden und der verschiedenen Paare aus ersten und zweiten, den Einzelpunkten entsprechenden Frequenzen berechnet wird;
- die Höhe h wird gleichzeitig mit der Geschwindigkeit v aus verschiedenen Paaren erster und zweiter, den Einzelpunkten entsprechender Frequenzen F&sub1;, F&sub2; berechnet; und
- beim Fahrzeug handelt es sich um ein am Boden fahrendes Kraftfahrzeug.
Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, eine Vorrichtung zu beschreiben, die zur Durchführung eines oben beschriebenen Verfahrens verwendet werden kann, wobei diese Vorrichtung die folgenden Bestandteile enthält:
- eine Sende/Empfangseinheit für Radarwellen, wobei diese Sende/Empfangseinheit einen Eingang zum Empfang eines eine bestimmte Frequenz f&sub1;, f&sub2; aufweisenden elektrischen Sinus-Steuersignals umfaßt, um so eine dieselbe Frequenz aufweisende Auftreff-Radarwelle zu erzeugen, welche einen in Bewegungsrichtung nach vorne oder nach hinten zum Boden hin gerichteten Radarstrahl bildet, wobei diese Sende/Empfangseinheit unter anderem auch einen Ausgang zur Erzeugung eines elektrischen Auffangsignals umfaßt, welches ausgehend von einer von der Sende/Empfangseinheit empfangenen reflektierten Radarwelle erzeugt wird,
- einen Oszillator mit einem Ausgang, der mit dem Eingang der Sende/Empfangseinheit verbunden ist und zur Erzeugung des elektrischen Steuersignals dient,
- eine Mischschaltung mit zwei Eingängen und einem Ausgang, wobei die beiden Eingänge der Mischschaltung zum Empfang des elektrischen Steuersignals bzw. des elektrischen Auffangsignals mit dem Ausgang der Sende/Empfangseinheit bzw. mit dem Oszillator verbunden sind und die Mischschaltung an ihrem Ausgang ein elektrisches Multiplikationssignal erzeugt, das dem Produkt des elektrischen Auffangsignals und des elektrischen Steuersignals entspricht, wobei dieses Multiplikationssignal eine Hochfrequenzkomponente und eine Niedrigfrequenzkomponente aufweist,
- ein Tiefpaßfilter mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang des Tiefpaßfilters zum Empfang des Multiplikationssignals mit dem Ausgang der Mischschaltung verbunden ist und das Tiefpaßfilter dazu dient, an seinem Ausgang ein Filtersignal zu erzeugen, das der Niedrigfrequenzkomponente des Multiplikationssignals entspricht,
- eine Zentraleinheit mit einem ersten Eingang, der zum Empfang des Filtersignals mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters verbunden ist, wobei die Zentraleinheit so ausgelegt ist, daß sie zur Berechnung der Geschwindigkeit v des Fahrzeugs auf der Grundlage des Filtersignals ein Frequenzspektrum des Filtersignals bestimmen kann,
- wobei diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß der auftreffende Radarstrahl relativ dick ist, der Oszillator unter anderem zum Empfang einer Steuerspannung einen Steuereingang umfaßt und so ausgelegt ist, daß die Frequenz des elektrischen Steuersignals eine Funktion der Steuerspannung ist, wobei der Steuereingang des Oszillators mit einer ihrerseits von der Zentraleinheit gesteuerten Spannungsquelle verbunden ist, die Zentraleinheit unter anderem Mittel umfaßt, um die Höhe h der Sende/Empfangseinheit über dem Boden zu bestimmen, und wobei die Zentraleinheit dazu dient:
- die abwechselnde Erzeugung einer ersten und einer zweiten Steuerspannung durch die Spannungsquelle herbeizuführen, so daß vom Oszillator abwechselnd erste und zweite elektrische Steuersignale erzeugt werden, welche jeweils eine der ersten bzw. zweiten Steuerspannung proportionale erste bzw. zweite Frequenz f&sub1;, f&sub2; aufweisen, wobei wenigstens die erste Steuerspannung im Verlauf der Zeit variabel ist, so daß sich wenigstens die erste Frequenz f&sub1; mit der Zeit verändern kann,
- während einer ersten, mit einem ersten Zeitpunkt t&sub1; beginnenden Meßzeit t&sub1;, in der der Oszillator das erste elektrische Steuersignal erzeugt, ein erstes Frequenzspektrum des Filtersignals zu bestimmen, und während einer zweiten Meßzeit, die mit einem zweiten Zeitpunkt t&sub2;, der sehr nahe am ersten Zeitpunkt t&sub1; liegt, beginnt und während der der Oszillator das zweite elektrische Steuersignal erzeugt, ein zweites Frequenzspektrum des Filtersignals zu ermitteln,
- derart auf dem ersten Spektrum einen ersten Einzelpunkt und auf dem zweiten Spektrum einen zweiten Einzelpunkt zu lokalisieren, daß das erste und das zweite Spektrum auf der Höhe dieser beiden Einzelpunkte einander benachbarte, aber zueinander in der Frequenz etwas verschobene Formen aufweisen, wobei die beiden Einzelpunkte durch Reflektion vom selben Punkt am Boden erzeugt wurden,
- auf dem ersten und dem zweiten Spektrum erste und zweite Frequenzen F&sub1;, F&sub2; zu messen, die jeweils dem ersten bzw. dem zweiten Einzelpunkt entsprechen,
- und die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs in bezug zum Boden ausgehend von der Höhe h der Radar- Sende/Empfangseinheit über dem Boden und der ersten und zweiten, den beiden Spitzen entsprechenden Frequenzen F&sub1;, F&sub2; zu berechnen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die eine und/oder andere der folgenden Anordnungen aufweisen:
- die erste und die zweite Frequenz f&sub1;, f&sub2; sind wenigstens während der ersten und zweiten Meßzeit t&sub1;, Δt&sub2; lineare Funktionen der Zeit und die Zentraleinheit ist so ausgelegt, daß sie das folgende System zweier Gleichungen mit zwei Unbekannten α und v lösen kann:
wobei:
- c für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Radarwellen in der Luft steht;
- α einen Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und einer Richtung symbolisiert, welche sich zwischen der Sende/Empfangseinheit und dem Punkt am Hoden erstreckt, mit dessen Hilfe der erste und der zweite Einzelpunkt erzeugt wurden,
- f&sub1;(t&sub1; + t&sub1;/2) einen Wert der ersten Frequenz f&sub1; zu einem Zeitpunkt t&sub1; + t&sub1;/2 bezeichnet,
- f'&sub1; für den Wert einer Ableitung der ersten Frequenz f&sub1; hinsichtliche der Zeit im Verlauf der ersten Meßzeit t&sub1; steht,
- f&sub2;(t&sub2; + t&sub2;/2) einen Wert der zweiten Frequenz f&sub2; zu einem Zeitpunkt t&sub2; + t&sub2;/2 bezeichnet,
- und f'&sub2; für einen Wert einer Ableitung der zweiten Frequenz f&sub2; hinsichtlich der Zeit im Verlauf der zweiten Meßzeit t&sub2; steht;
- die Zentraleinheit weist einen zweiten Eingang auf, der mit einem Höhensensor verbunden ist und so ein Signal empfängt, das der Höhe h der Sende- /Empfangseinheit über dem Boden entspricht, wobei dieser zweite Eingang die oben genannten Mittel der Zentraleinheit zur Bestimmung der Höhe h der Sende- /Empfangseinheit über dem Boden darstellt;
- der Strahl der Auftreff-Radarwelle weist eine Emissionsrichtung auf, die im wesentlichen senkrecht zum Boden verläuft, so daß das erste Spektrum eine für diese im wesentlichen senkrecht zum Boden verlaufende Richtung charakteristische Spitze aufweist, wobei die Mittel zur Bestimmung der Höhe h der Sende-/Empfangseinheit über dem Boden Mittel zum Messen einer dieser charakteristischen Spitze entsprechenden Frequenz F&sub1;(π/2) und Mittel zur Berechnung der Höhe h aus dieser Frequenz F&sub1;(π/2) umfassen;
- die Steuereinheit ist so ausgelegt, daß sie das an ihrem ersten Eingang empfangene Filtersignal vor Bestimmung des Frequenzspektrums dieses Filtersignals digitalisieren kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines den Rahmen der Erfindung nicht begrenzenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht eines Fahrzeugs, welches mit einer Radarvorrichtung zur Geschwindigkeitsmessung gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel versehen ist;
Fig. 2 ein Grundschaltbild der Radarvorrichtung des Fahrzeugs in Fig. 1;
Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels für die Veränderung der Frequenz der ausgesandten Radarwelle gemäß Fig. 2, und
Fig. 4 zwei Frequenzspektren eines Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 9 gemäß Fig. 2, welche zu zwei verschiedenen, sehr schnell aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bestimmt wurden.
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, dient die Erfindung zur Bestimmung der Geschwindigkeit v eines Fahrzeugs 1, und insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches auf einem Boden 2 fährt, wobei diese Messung mittels einer auf der Grundlage des Doppler-Effekts arbeitenden Radarvorrichtung 3 durchgeführt wird, die - beispielsweise mit einem Öffnungswinkel im Bereich von 45º - nach vorne bzw. hinten einen relativ dicken Auftreff- Radarstrahl 4 zum Boden sendet.
Die mit Hilfe der Radarvorrichtung 3 gemessene Geschwindigkeit kann an eine Anzeigevorrichtung 1a am Armaturenbrett des Fahrzeugs oder an irgendein anderes Fahrzeugelement, beispielsweise an das Antiblockiersystem für die Räder, übertragen werden.
Wie der schematischen Darstellung in Fig. 2 zu entnehmen ist, kann die Radarvorrichtung 3 die folgenden Bestandteile umfassen:
- eine Radarwellen-Sende-/Empfangseinheit 5, welche einen Eingang 5a zum Empfang eines elektrischen Sinus-Steuersignals umfaßt, welches zur Erzeugung einer entlang des Auftreff-Radarstrahls 4 verlaufenden Auftreff-Radarwelle dient, die dieselbe Frequenz wie dieses Signal aufweist, wobei die Sende- /Empfangseinheit weiterhin einen Ausgang 5b zur Erzeugung eines elektrischen Auffangsignals einer durch Reflektion der Auftreff-Radarwelle vom Boden 2 entstandenen reflektierten Radarwelle umfaßt,
- einen Oszillator 6 mit einstellbarer Spannung, welcher einen mit dem Eingang 5a der Sende- /Empfangseinheit verbundenen Ausgang 6a sowie einen Eingang 6b aufweist, der zum Empfang einer Steuerspannung dient, wobei der Ausgang 6a dazu vorgesehen ist, das elektrische Steuersignal in Abhängigkeit von der Steuerspannung mit einer Frequenz f&sub1;, f&sub2; zu erzeugen,
- eine Spannungsquelle 7, welche einen Ausgang 7a zur Erzeugung der Steuerspannung und einen Logikeingang 7b zur Steuerung der Steuerspannung aufweist,
- eine Mischschaltung 8, welche zwei Eingänge 8a, 8b und einen Ausgang 8c umfaßt, wobei der Eingang 8a der Mischschaltung mit dem Ausgang 5b der Sende/Empfangseinheit und der Eingang 8b der Mischschaltung mit dem Ausgang 6a des Oszillators oder ggf. auch mit einem zusätzlichen Ausgang 6c dieses Oszillators verbunden ist, an dem ein elektrisches Signal erzeugt wird, welches dem elektrischen Steuersignal proportional ist, dabei aber eine geringere Leistung aufweist, wobei die Mischschaltung 8 so ausgelegt ist, daß sie an ihrem Ausgang 8c ein elektrisches Multiplikationssignal liefert, das dem Produkt des elektrischen Auffangsignals und des elektrischen Steuersignals entspricht, wobei dieses Multiplikationssignal eine Hochfrequenz- und eine Niedrigfreguenzkomponente umfaßt,
- ein Tiefpaßfilter 9, welches einen mit dem Ausgang 8c der Mischschaltung verbundenen Eingang 9a sowie einen Ausgang 9b aufweist, an dem ein Filtersignal erzeugt wird, welches der Niedrigfrequenzkomponente des Multiplikationssignals entspricht,
- eine Zentraleinheit 10, welche einen mit dem Ausgang 9b des Tiefpaßfilters zum Empfang des Filtersignals verbundenen ersten Eingang 10a und einen zum Empfang eines der Höhe h der Sende/Empfangseinheit 5 über dem Boden 2 entsprechenden Signals mit einem Höhensensor 11, bei dem es sich beispielsweise um einen Ultraschallsensor handelt, verbundenen zweiten Eingang 10b, wobei die Höhe h senkrecht zum Boden gemessen wird und die Zentraleinheit u. a. einen ersten Ausgang 10c, der zur Steuerung der Spannungsquelle mit dem Logikeingang 7b der Spannungsquelle 7 verbunden ist, sowie einen zweiten Eingang 10d umfaßt, der mit der Anzeigevorrichtung 1a oder einer anderen Vorrichtung verbunden ist.
Die Zentraleinheit 10 ist so programmiert, daß sie
- die Spannungsquelle 7 abwechselnd zur Erzeugung einer ersten, sich im Verlauf der Zeit ändernden Steuerspannung und einer zweiten unveränderlichen oder veränderlichen Steuerspannung anregt, so daß vom Oszillator abwechselnd erste und zweite elektrische Steuersignale Ec&sub1; bzw. Ec&sub2; mit jeweiligen, den ersten und zweiten Steuersignalen entsprechenden ersten und zweiten Frequenzen f&sub1;, f&sub2; erzeugt werden (wobei z. B. f&sub1; einen Steigungsbereich aufweisen kann, der von einer feststehenden Frequenz f&sub0; aus linear ansteigt und sodann auf f&sub0; zurückfällt, während f&sub2; eine unveränderlich Frequenz f&sub0; sein kann, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist),
- ein erstes Frequenzspektrum S&sub1; des Filtersignals während einer ersten Meßzeit t&sub1; bestimmt, die mit einem ersten Zeitpunkt t&sub1; beginnt und während der der Oszillator das erste elektrische Steuersignal Ec&sub1; erzeugt, und daß sie ein zweites Frequenzspektrum S&sub2; des Filtersignals während einer zweiten Meßzeit t&sub2; bestimmt, die mit einem zweiten Zeitpunkt t&sub2; beginnt, der dem ersten Zeitpunkt t&sub1; sehr eng benachbart ist (und vor oder nach dem ersten Zeitpunkt t&sub1; liegt), und während der der Oszillator das zweite elektrische Steuersignal Ec&sub2; erzeugt (siehe Fig. 4),
- auf dem ersten Spektrum S&sub1; eine erste Spitze P&sub1; und auf dem zweiten Spektrum S&sub2; eine zweite Spitze P&sub2; so bestimmt, daß das erste und das zweite Spektrum auf der Höhe dieser beiden Spitzen benachbarte, allerdings in ihrer Frequenz etwas verschobene Formen aufweisen, wobei diese beiden Spitzen durch Reflektion vom selben Reflektionspunkt 2a des Bodens gebildet werden und dieser Punkt im wesentlichen einer Unebenheit des Bodens entspricht,
- erste und zweite Frequenzen F&sub1;, F&sub2; mißt, welche der ersten bzw. der zweiten Spitze P&sub1;, P&sub2; auf dem ersten bzw. zweiten Spektrum S&sub1;, S&sub2; entsprechen,
- und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs v gegenüber dem Boden ausgehend von der Höhe h der Radar- Sende/Empfangseinheit über dem Boden und den ersten und zweiten gemessenen Frequenzen F&sub1;, F&sub2; berechnet, wobei diese Berechnung in der im folgenden näher erklärten Weise ausgeführt wird.
Nahe dem ersten Zeitpunkt t&sub1; kann das erste elektrische Steuersignal Ec&sub1; durch die folgende Formel ausgedrückt werden:
(I) Ec&sub1; = A&sub1; sin (2 π f&sub1;(t&sub1;) . t),
wobei:
- t für die Zeit steht,
- A&sub1; eine Konstante ist,
- und f&sub1;(t&sub1;) für den Wert der ersten Frequenz f&sub1; während des ersten Zeitpunkts t&sub1; steht.
Unter diesen Bedingungen wird das erste elektrische Auffangsignal Er&sub1;, das der ersten Spitze P&sub1; entspricht, durch die folgende, im Zusammenhang mit der Doppler- Verschiebung bekannte Formel ausgedrückt:
wobei:
- A&sub2; eine Konstante ist,
- α den Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und der Richtung vom Punktes 2a am Boden zur Sende/Empfangseinheit 5 entspricht (α liegt zwischen 0 und π/2 rad, wenn der Radarstrahl nach vorne gerichtet ist, und zwischen π/2 und π rad, wenn der Strahl nach hinten gerichtet ist),
- und c die Radarwellen-Fortpflanzungsgeschwindigkeit in der Luft bezeichnet.
Das erste elektrische Auffangsignal Er&sub1; wird am Ausgang 5b der Sende/Empfangseinheit 5 zu einem Zeitpunkt t1 + dt erzeugt, wobei dt der Zeit entspricht, die die elektromagnetische Welle benötigt, um von der Sende/Empfangseinheit zum Punkt 2a am Boden und wieder zurück zu gelangen.
Folglich erzeugt die Mischschaltung 8 ein Multiplikationssignal, das ein Produkt des ersten, mit der oben genannten Formel (II) wiedergegebenen, elektrischen Auffangsignals und des ersten elektrischen Steuersignals ist, wobei dieses erste elektrische Steuersignal allerdings eine Frequenz f&sub1;(t1 + dt) aufweist, da ja diese Multiplikation zum Zeitpunkt t1 + dt durchgeführt wird.
Gemäß den klassischen Formeln der Trigonometrie entspricht das am Ausgang der Mischschaltung erzeugte Multiplikationssignal der Summe der beiden folgenden Ausdrücke C&sub1; und D&sub1;:
Der Ausdruck C&sub1; steht dabei für ein Hochfrequenzsignal, während der Ausdruck D&sub1; ein Niedrigfrequenzsignal bezeichnet.
Nur das Niedrigfrequenzsignal D&sub1; wird vom Tiefpaßfilter 9 an den ersten Eingang 10a der Zentraleinheit 10 übertragen. Dieses Niedrigfrequenzsignal besitzt eine Frequenz F&sub1;, welche einer Spitze P&sub1; auf dem ersten Spektrum S&sub1;, d. h. der Reflektion der Radarwelle vom Reflektionspunkt 2a, entspricht.
Wäre die erste Meßzeit t&sub1; gleich 0, so würde diese Frequenz durch die folgende Formel ausgedrückt:
wobei den absoluten Wert der Funktion anzeigt.
Vorzugsweise ist f&sub1; wenigstens während der ersten Meßzeit t&sub1; eine lineare Funktion der Zeit, so daß gilt: f&sub1;(t&sub1; + dt)-f&sub1;(t&sub1;) = f'&sub1; . dt, wobei f'&sub1; für den Wert der Ableitung der ersten Frequenz f&sub1; gegenüber der Zeit während der ersten Meßzeit t&sub1; steht.
Da die erste Meßzeit t&sub1; allerdings nicht gleich 0 ist, kann der Ausdruck (IV) in einer ersten Annäherung folgendermaßen wiedergegeben werden:
Andererseits kann man den Zeitintervall dt mit der folgenden Formel ausdrücken:
wobei gilt
Die Auftreff-Radarwelle, die dem elektrischen Steuersignal Ec&sub2; entspricht, erzeugt allerdings ebenfalls eine nennenswerte Reflektion am Bodenpunkt 2a, und da der zweite Zeitpunkt t&sub2; dem ersten Zeitpunkt t&sub1; eng benachbart ist, ist der Winkel α zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und der Richtung vom Punkt 2a zur Sende/Empfangseinheit 5, im wesentlichen während der beiden Zeitpunkte t&sub1;, t&sub2; gleich.
Unter diesen Umständen weist das zweite Spektrum S&sub2;, wie bereits erläutert, eine der Reflektion der Radarwelle am Punkt 2a entsprechenden Spitze P&sub2; auf, wobei diese Spitze P&sub2; einer Frequenz F&sub2; entspricht, die sich folgendermaßen ausdrücken läßt:
wobei:
- f&sub2;(t&sub2; + t&sub2;/2) der Wert der zweiten Frequenz f&sub2; zum Zeitpunkt t&sub2; + t&sub2;/2 ist und
- f'&sub2; der Wert der Ableitung der zweiten Frequenz f&sub2; hinsichtlich der Zeit während der zweiten Meßzeit Δt&sub2; ist.
Auf diese Weise kann die Zentraleinheit 10 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs v durch die Lösung des aus den beiden Gleichungen (VII) und (VIII) mit zwei Unbekannten α bzw. v bestehenden Systems bestimmen, wobei alle anderen Parameter dieser beiden Gleichungen der Zentraleinheit 10 bekannt sind.
Das System der beiden Gleichungen (VII) und (VIII) läßt sich somit wie folgt wiedergeben:
wobei
- a&sub1;, b&sub1;, a&sub2;, b&sub2; bekannte Parameter sind und sich das Gleichungssystem folgendermaßen umformen läßt:
wobei zu berücksichtigen ist, daß cos² α + sin² α = 1.
Schließlich kann die zweite Frequenz f&sub2; konstant sein, wie in Fig. 3 dargestellt. In diesem Fall entspricht die Frequenz F&sub2; der zweiten Spitze P&sub2; dem Ausdruck:
Wenn die Werte (F&sub1;(t&sub1; + t&sub1;/2) und f&sub2; einander eng benachbart sind, wie in Fig. 3 dargestellt, gelangt man unter Berücksichtigung der Formeln (XI) und (VII) sowie der Tatsache, daß der Ausdruck, bei dem F&sub1; ein absoluter Wert ist, für die üblichen Werte von h, v und α dasselbe Vorzeichen wie das entsprechende Ausdrucksglied bei 2 vcos α/c aufweist, zu folgendem Ausdruck:
woraus folgt, daß
Der Wert der Geschwindigkeit v entspricht somit dem folgenden Ausdruck:
In einem Sonderfall, bei dem f&sub1; und f&sub2; der Darstellung in Fig. 3 entsprechen, wobei f&sub1; eine lineare Funktion der Zeit ist und eine Steigung von 1 GHz/s aufweist, während f&sub2; für einen konstanten Wert f&sub0; steht, der beispielsweise einen Wert von 24 GHz besitzt, wobei gilt f&sub2;(t&sub2;) = f&sub1;(t&sub1;), würde die zweite Frequenz F&sub2; der zweiten Spitze P&sub2; für einen Winkel α von 30º 2.376 Hz betragen, während der Unterschied zwischen den Frequenzen F&sub1; und F&sub2; bei einer Höhe h von 0,5 m 46 Hz beträgt.
Aufgrund der niedrigen Werte der Frequenzen F&sub1; und F&sub2; kann man das erste und das zweite Spektrum S&sub1; und S&sub2; sehr einfach beispielsweise dadurch erhalten, daß man ausgehend von einer Digitalisierung des Filtersignals, welches am ersten Eingang 10a der Zentraleinheit 10 ankommt, eine schnelle Fourier-Transformation vornimmt.
Man könnte ggf. auch auf den Einsatz eines Höhensensors 11 verzichten, indem man dafür sorgt, daß der Strahl 4 der Auftreff-Radarwelle, oder auch nur ein Teil dieses Strahls, eine Richtung 4a miteinschließt, welche senk recht zum Boden 2 verläuft, so daß das erste Frequenzspektrum S&sub1; eine relativ große charakteristische Spitze P&sub1;(π/2) aufweist, die einer sehr niedrigen Frequenz F&sub1; (π/2) entspricht.
Tatsächlich entspricht diese Spitze einem Wert des Winkels α gleich π/2, so daß es ausgehend von der oben angegebenen Gleichung (VII) möglich ist, die Höhe h der Sende/Empfangseinheit 5 über dem Hoden 2 durch die folgende Formel zu berechnen:
Die Erfindung ist nicht auf die soeben beschriebene besondere Ausführungsform beschränkt; vielmehr liegen alle zugehörigen Ausführungsvarianten im Schutzbereich der Erfindung, und dabei insbesondere:
- Ausführungen, bei denen die beiden Spektren S&sub1; und S&sub2; gleichzeitig bestimmt werden, wobei der Radarstrahl gleichzeitig mit zwei verschiedenen Frequenzen f&sub1; und f&sub2; ausgesandt und aufgefangen wird und Filter vorgesehen sind, welche es ermöglichen, die der jeweiligen Frequenz f&sub1; bzw. f&sub2; entsprechenden Signale voneinander zu trennen,
- Ausführungen, bei denen man die Geschwindigkeit v nicht nur ausgehend von einem Frequenzpaar F&sub1;, F&sub2; bestimmt, welches einem Paar von Spitzen P&sub1;, P&sub2; auf dem ersten bzw. zweiten Spektrum entsprechen, sondern ausgehend von mehreren Frequenzpaaren F&sub1;, F&sub2;, welche mehreren Paaren von Spitzen auf den beiden Spektren entsprechen, wobei der für die Geschwindigkeit v berechnete Wert sodann beispielsweise der Mittelwert der verschiedenen ausgehend von jedem Frequenzpaar F&sub1;, F&sub2; berechneten Geschwindigkeitswerte v sein kann; in diesem Fall ist es auch möglich, die Höhe h gleichzeitig mit der Geschwindigkeit v ausgehend von verschiedenen Frequenzpaaren F&sub1;, F&sub2; durch Lösen des Gleichungssystems zu berechnen, wobei den verschiedenen Frequenzen F&sub1;, F&sub2; verschiedene Gleichungen (VII) und (VIII) entsprechen: anders ausgedrückt, kann man hierbei einen Ausdruck der Geschwindigkeit v unabhängig von der Höhe h berechnen;
- und Ausführungen, bei denen die Frequenzen F&sub1;, F&sub2;, die zur Berechnung der Geschwindigkeit v dienen, allgemein Einzelpunkten, d. h. nicht nur den Spitzen, sondern ebensogut ggf. den tiefsten Punkten oder anderen charakteristischen Punkten, auf den Spektren S&sub1;, S&sub2; entsprechen.
Um den Spektralbereich zu begrenzen, können bei einer Frequenzmodulation in Sägezahnform, wie in Fig. 3 dargestellt, vorteilhaft im wesentlichen symmetrische Sägezähne vorgesehen werden, bei denen weder Steigung und Gefälle senkrecht verlaufen.
Um die Modulation der Radarfrequenz zu vereinfachen, kann diese Modulation eine Sinusform aufweisen, wobei die Spektrumsmessungen in den im wesentlichen linearen Bereichen der Frequenzvariations-Sinuskurven (d. h. nahe von Inflexionspunkten dieser Sinuskurven) erfolgen.

Claims

1. Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit v eines sich in einer parallel zum Boden (2) verlaufenden Richtung bewegenden Fahrzeugs (1), wobei diese Messung mit Hilfe einer Doppler-Radarvorrichtung (3) durchgeführt wird, welche eine Sende/Empfangseinheit (5) umfaßt, die am Fahrzeug (1) in einer bestimmten Höhe h über dem Boden angebracht ist und dazu dient, einen Radarstrahl (4) entlang einer sich zur Bewegungsrichtung nach vorne oder nach hinten erstreckenden mittleren Achse zum Boden zu senden, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

a) Senden eines ersten elektrischen Sinus-Steuersignals (Ec&sub1;) mit einer ersten Frequenz f&sub1; an die Radar-Sende/Empfangseinheit (5) zu einem ersten Zeitpunkt t&sub1;, wodurch die Sende/Empfangseinheit (5) eine erste Auftreff-Radarwelle mit derselben Frequenz f&sub1; aussendet;

b) Auffangen einer ersten reflektierten Radarwelle, welche durch die Reflektion der ersten, auf dem Boden auftreffenden Radarwelle entsteht, und Erzeugung eines ersten elektrischen Auffangsignals (Er&sub1;) aus dieser ersten reflektierten Radarwelle,

c) Multiplizieren des ersten elektrischen Steuersignals (Ec&sub1;) mit dem ersten elektrischen Auffangsignal (Er&sub1;) zur Erzeugung eines ersten elektri schen Multiplikationssignals (Ec&sub1; . Er&sub1;), welches eine Hochfrequenzkomponente (C&sub1;) und eine Niedrigfrequenzkomponente (D&sub1;) umfaßt,

d) Filtern des ersten elektrischen Multiplikationssignals (Ec&sub1; . Er&sub1;) zur Erzeugung eines ersten, der Niedrigfrequenzkomponente (D&sub1;) des ersten Multiplikationssignals proportionalen Filtersignals,

e) und Bestimmung eines ersten, dem ersten Filtersignal entsprechenden Frequenzspektrums (S&sub1;) während einer ersten, mit dem ersten Zeitpunkt t&sub1; beginnenden Meßzeit t&sub1;,

wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der ausgesandte Radarstrahl (4) relativ dick ist, daß sich die erste Frequenz f&sub1; im Verlauf der Zeit verändern kann und daß das Verfahren unter anderem die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

f) Messen der Höhe h der Radar-Sende/ Empfangseinheit (5) über dem Boden,

g) Senden eines zweiten elektrischen Sinus-Steuersignals (Ec&sub2;) mit einer zweiten Frequenz f&sub2; an die Sende/Empfangseinheit (5) während eines zweiten Zeitpunkts t&sub2;, der dem ersten Zeitpunkt t&sub1; eng benachbart ist, was bewirkt, daß die Sende/Empfangseinheit (5) eine zweite Auftreff- Radarwelle mit derselben Frequenz f&sub2; aussendet,

h) Auffangen einer zweiten reflektierten Radarwelle, welche durch die Reflektion der zweiten auf dem Boden auftreffenden Radarwelle entsteht, und Erzeugung eines zweiten elektrischen Auffangsignals (Er&sub2;) aus dieser zweiten reflektierten Radarwelle,

i) Multiplizieren des zweiten elektrischen Steuersignals (Ec&sub2;) mit dem zweiten elektrischen Auffangsignal (Er&sub2;) zur Erzeugung eines zweiten elektrischen Multiplikationssignals (Ec&sub2; . Er&sub2;), welches eine Hochfrequenzkomponente (C&sub2;) und eine Niedrigfrequenzkomponente (D&sub2;) umfaßt,

j) Filtern des zweiten elektrischen Multiplikationssignals (Ec&sub2; . Er&sub2;) zur Erzeugung eines zweiten, der Niedrigfrequenzkomponente (D&sub2;) des zweiten Multiplikationssignals proportionalen Filtersignals,

k) Bestimmung eines zweiten, dem zweiten Filtersignal entsprechenden Freguenzspektrums (S&sub2;) während einer zweiten Meßzeit t&sub2;, die mit dem zweiten Zeitpunkt t&sub2; beginnt,

l) Lokalisierung eines ersten Einzelpunktes (P&sub1;) auf dem ersten Spektrum (S&sub1;) und eines zweiten Einzelpunktes (P&sub2;) auf dem zweiten Spektrum (S&sub2;) in einer Weise, daß das erste und das zweite Spektrum auf der Höhe dieser beiden Einzelpunkte jeweils einander benachbarte, aber in ihrer Frequenz etwas zueinander verschobene Formen aufweisen, wobei diese beiden Einzelpunkte durch eine Reflektion am selben Bodenpunkt (2a) entstehen,

m) Messen von ersten und zweiten, den ersten und zweiten Einzelpunkten (P&sub1;, P&sub2;) entsprechenden Frequenzen F&sub1; bzw. F&sub2; auf dem ersten bzw. dem zweiten Spektrum (S&sub1;, S&sub2;),

n) und Berechnen der Geschwindigkeit v des Fahrzeugs in bezug zum Boden ausgehend von der Höhe h der Radar-Sende/Empfangseinheit über dem Boden und von der ersten und zweiten, jeweils einem der beiden Einzelpunkte (P&sub1;, P&sub2;) entsprechenden Frequenz F&sub1;, F&sub2;.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei:

- die erste und zweite Frequenz f&sub1;, f&sub2; wenigstens während der ersten und zweiten Meßzeit t&sub1;, t&sub2; lineare Funktionen der Zeit darstellen

- und der Verfahrensschritt n) darin besteht, das folgende System zweier Gleichungen mit zwei Unbekannten α und v zu lösen:

wobei:

- c für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Radarwellen in der Luft steht,

- α einen Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und einer Richtung symbolisiert, welche sich zwischen der Sende/Empfangseinheit (5) und dem Punkt (2a) am Boden erstreckt, mit dessen Hilfe der erste und der zweite Einzelpunkt (P&sub1;, P&sub2;) erzeugt wurden,

- f&sub1;(t&sub1; + t&sub1;/2) einen Wert der ersten Frequenz f&sub1; zu einem Zeitpunkt t&sub1; + t&sub1;/2 bezeichnet,

- für den Wert einer Ableitung der ersten Frequenz f&sub1; gegenüber der Zeit im Verlauf der ersten Meßzeit t&sub1; steht,

- f&sub2;(t&sub2; + t&sub2;/2) einen Wert der zweiten Frequenz f&sub2; zum Zeitpunkt t&sub2; + t&sub2;/2 bezeichnet,

- und f'&sub2; für einen Wert einer Ableitung der zweiten Frequenz f&sub2; gegenüber der Zeit im Verlauf der zweiten Meßzeit t&sub2; steht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die zweite Frequenz f&sub2; konstant ist und die erste Frequenz f&sub1; zum Zeitpunkt t&sub1; + t&sub1;/2 einen der zweiten Frequenz f&sub2; benachbarten Wert f&sub1;(t&sub1; + t&sub1;/2) aufweist und wobei die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs in bezug zum Boden mittels der folgenden Formel berechnet wird:

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei der Radarstrahl (4) eine im wesentlichen senkrecht zum Boden (2) verlaufende Senderichtung (4a) aufweist, so daß das erste Spektrum (S&sub1;) eine für diese im wesentlichen senkrecht zum Boden (2) verlaufende Richtung charakteristische Spitze P&sub1;(π/2) besitzt, wobei zum Verfahrensschritt f) das Messen einer der charakteristischen Spitze entsprechenden Frequenz F&sub1; (π/2) am ersten Spektrum (S&sub1;) und das darauffolgende Berechnen der Höhe h der Radar-Sende/Empfangseinheit (5) über dem Hoden mittels der folgenden Formel gehört:

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte e) und k) eine Digitalisierung des ersten bzw. zweiten Filtersignals umfassen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das erste und das zweite Spektrum (S&sub1;, S&sub2;) ausgehend von der Digitalisierung des ersten und zweiten Filtersignals durch eine schnelle Fourier-Transformation bestimmt werden.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte l) und m) für mehrere Paare erster und zweiter Einzelpunkte (P&sub1;, P&sub2;) durchgeführt werden und so mehrere Paare erster und zweiter, den auf den ersten bzw. zweiten Spektren (S&sub1;, S&sub2;) liegenden Einzelpunktpaaren entsprechender Frequenzen F&sub1;, F&sub2; anfallen, wobei die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs sodann als Funktion der Höhe h der Radar-Sende/Empfangseinheit über dem Boden und der verschiedenen Paare aus ersten und zweiten, den Einzelpunkten entsprechenden Frequenzen F&sub1;, F&sub2; berechnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Verfahrensschritt f) darin besteht, gleichzeitig mit der Geschwindigkeit v die Höhe h aus verschiedenen Paaren erster und zweiter, den Einzelpunkten entsprechender Frequenzen F&sub1;, F&sub2; zu berechnen.

9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei es sich bei dem Fahrzeug (1) um ein sich am Boden (2) fahrendes Kraftfahrzeug handelt.

10. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche zur Messung der Geschwindigkeit v eines sich in einer parallel zum Boden (2) verlaufenden Richtung bewegenden Fahrzeugs (1) , wobei die Vorrichtung die folgenden Bestandteile enthält:

- eine Sende/Empfangseinheit (5) für Radarwellen, wobei diese Sende/Empfangseinheit einen Eingang (5a) zum Empfang eines eine bestimmte Frequenz f&sub1;, f&sub2; aufweisenden elektrischen Sinus-Steuersignals (Ec&sub1;, Ec&sub2;) umfaßt, um so eine dieselbe Frequenz aufweisende auftreffende Radarwelle zu erzeugen, welche einen in Bewegungsrichtung nach vorn oder nach hinten zum Boden hin gerichteten Radarstrahl (4) bildet, wobei die Sende/Empfangseinheit (5) unter anderem auch einen Ausgang (5b) zur Erzeugung eines elektrischen Auffangsignals (Er&sub1;, Er&sub2;) umfaßt, welches ausgehend von einer von der Sende/Empfangseinheit empfangenen reflektierten Radarwelle erzeugt wird,

- einen Oszillator (6) mit einem Ausgang (6a), der mit dem Eingang (5a) der Sende/Empfangseinheit verbunden ist und zur Erzeugung des elektrischen Steuersignals (Ec&sub1;, Ec&sub2;) dient,

- eine Mischschaltung (8) mit zwei Eingängen (8a, 8b) und einem Ausgang (8c), wobei die beiden Eingänge (8a, 8b) der Mischschaltung jeweils mit dem Ausgang (5b) der Sende/Empfangseinheit bzw. mit dem Oszillator verbunden sind, um das elektrische Steuersignal (Ec&sub1;, Ec&sub2;) bzw. das elektrische Auffangsignal (Er&sub1;, Er&sub2;) zu empfangen, und die Mischschaltung an ihrem Ausgang (8c) ein elektrisches Multiplikationssignal erzeugt, das dem Produkt des elektrischen Auffangsignals (Er&sub1;, Er&sub2;) und des elektrischen Steuersignals (Ec&sub1;, Ec&sub2;) entspricht, wobei dieses Multiplikationssignal eine Hochfrequenzkomponente (C&sub1;, C&sub2;) und eine Niedrigfrequenzkomponente (D&sub1;, D&sub2;) aufweist,

- ein Tiefpaßfilter (9) mit einem Eingang (9a) und einem Ausgang (9b), wobei der Eingang (9a) des Tiefpaßfilters zum Empfang des Multiplikationssignals mit dem Ausgang (8c) der Mischschaltung verbunden ist und das Tiefpaßfilter dazu dient, an seinem Ausgang (9b) ein Filtersignal zu erzeugen, das der Niedrigfrequenzkomponente (D&sub1;, D&sub2;) des Multiplikationssignals entspricht,

- eine Zentraleinheit (10) mit einem ersten Eingang (10a), der zum Empfang des Filtersignals mit dem Ausgang (9b) des Tiefpaßfilters verbunden ist, wobei die Zentraleinheit (10) so ausgelegt ist, daß sie zur Berechnung der Geschwindigkeit v des Fahrzeugs auf der Grundlage des Filtersignals ein Frequenzspektrum des Filtersignals bestimmen kann,

wobei diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß der auftreffende Radarstrahl (4) relativ dick ist, der Oszillator (6) unter anderem zum Empfang einer Steuerspannung einen Steuereingang (6b) umfaßt und so ausgelegt ist, daß die Frequenz des elektrischen Steuersignals (Ec&sub1;, Ec&sub2;) eine Funktion der Steuerspannung ist, wobei der Steuereingang (6b) des Oszillators mit einer ihrerseits von der Zentraleinheit gesteuerten Spannungsquelle (7) verbunden ist und wobei die Zentraleinheit (10) unter anderem Mittel umfaßt, um die Höhe h der Sende/Empfangseinheit (5) über dem Boden festzustellen, und die Zentraleinheit (10) dazu dient:

- die abwechselnde Erzeugung einer ersten und einer zweiten Steuerspannung durch die Spannungsquelle (7) herbeizuführen, so daß vom Oszillator abwechselnd erste und zweite elektrische Steuersignale (Ec&sub1;, Ec&sub2;) erzeugt werden, welche jeweils eine der ersten bzw. zweiten Steuerspannung proportionale erste bzw. zweite Frequenz f&sub1;, f&sub2; aufweisen, wobei wenigstens die erste Steuerspannung im Verlauf der Zeit variabel ist, so daß sich wenigstens die erste Frequenz f&sub1; mit der Zeit verändern kann,

- während einer ersten, mit einem ersten Zeitpunkt t&sub1; beginnenden Meßzeit t&sub1;, in der der Oszillator das erste elektrische Steuersignal (Ec&sub1;) erzeugt, ein erstes Frequenzspektrum (S&sub1;) des Filtersignals zu bestimmen, und während einer zweiten Meßzeit t&sub2;, die mit einem zweiten Zeitpunkt t&sub2;, der sehr nahe am ersten Zeitpunkt t&sub1; liegt, beginnt und während der der Oszillator ein zweites elektrisches Steuersignal (Ec&sub2;) erzeugt, ein zweites Frequenzspektrum (S&sub2;) des Filtersignals während eines zweiten, dem ersten Zeitpunkt t&sub1; sehr nahen Zeitpunkts t&sub2; zu ermitteln,

- derart auf dem ersten Spektrum (S&sub1;) einen ersten Einzelpunkt (P&sub1;) und auf dem zweiten Spektrum (S&sub2;) einen zweiten Einzelpunkt (P&sub2;) zu lokalisieren, daß das erste und das zweite Spektrum auf der Höhe dieser beiden Einzelpunkte einander benachbarte, aber zueinander in der Frequenz etwas verschobene Formen aufweisen, wobei die bei den Einzelpunkte durch Reflektion vom selben Punkt (2a) am Hoden erzeugt wurden,

- auf dem ersten und dem zweiten Spektrum (S&sub1;, S&sub2;) erste und zweite Frequenzen (F&sub1;, F&sub2;) zu messen, die jeweils dem ersten bzw. dem zweiten Einzelpunkt (P&sub1;, P&sub2;) entsprechen,

- und die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs in bezug zum Hoden ausgehend von der Höhe h der Radar- Sende/Empfangseinheit über dem Hoden und von der ersten und zweiten, den beiden Einzelpunkten (P&sub1;, P&sub2;) entsprechenden Frequenz F&sub1;, F&sub2; zu berechnen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei

- die ersten und zweiten Frequenzen f&sub1;, f&sub2; lineare Funktionen der Zeit darstellen, und zwar wenigstens während der ersten und zweiten Meßzeit t&sub1;, Δt&sub2;,

- und die Zentraleinheit so ausgelegt ist, daß sie das folgende System zweier Gleichungen mit zwei Unbekannten α und v lösen kann:

wobei

- c für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Radarwellen in der Luft steht,

- α einen Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und einer Richtung symbolisiert, welche sich zwischen der Sende/ Empfangseinheit (5) und dem Punkt (2a) am Boden erstreckt, mit dessen Hilfe der erste und der zweite Einzelpunkt (P&sub1;, P&sub2;) erzeugt wurden,

-f'&sub1; für den Wert einer Ableitung der ersten Frequenz f&sub1; hinsichtlich der Zeit im Verlauf der ersten Meßzeit t&sub1; steht,

- f&sub2;(t&sub2; + t&sub2;/2) einen Wert der zweiten Frequenz f&sub2; zu einem Zeitpunkt t&sub2; + t&sub2;/2 bezeichnet,

- und f'&sub2; für einen Wert einer Ableitung der zweiten Frequenz f&sub2; hinsichtlich der Zeit im Verlauf der zweiten Meßzeit t&sub2; steht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11, wobei die Zentraleinheit (10) einen zweiten Eingang (10b) aufweist, der mit einem Höhensensor (11) verbunden ist, um ein Signal zu empfangen, das der Höhe h der Sende/Empfangseinheit (5) über dem Boden (2) entspricht, wobei dieser zweite Eingang (10b) die oben genannten Mittel der Zentraleinheit zum Bestim men der Höhe h der Sende/Empfangseinheit über dem Boden darstellt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11, wobei der auftreffende Radarstrahl (4) eine Emissionsrichtung (4a) aufweist, welche im wesentlichen senkrecht zum Boden (2) verläuft, so daß das erste Spektrum (S&sub1;) eine für diese im wesentlichen senkrecht zum Boden verlaufende Richtung charakteristische Spitze (P&sub1;(π/2)) aufweist, wobei die Mittel zur Bestimmung der Höhe h der Sende/Empfangseinheit über dem Boden Mittel zum Messen einer dieser charakteristischen Spitze entsprechenden Frequenz F&sub1;(π/2) und Mittel zum Berechnen dieser Höhe h aus dieser Frequenz F&sub1;(π/2) umfassen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Steuereinheit (10) so ausgelegt ist, daß sie das von ihr an ihrem ersten Eingang (10a) empfangene Filtersignal digitalisieren kann, ehe sie das Frequenzspektrum (S&sub1;, S&sub2;) dieses Filtersignals bestimmt.