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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine FM-CW-Radareinrichtung
unter Verwendung eines gesendeten Signals, das sich durch Frequenzmodulation
(FM) einer ungedämpften
Welle (CW) [Dauerstrich] ergibt.
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Zum Stand
der Technik
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Die
FM-CW-Radareinrichtung ist geeignet zur Erfassung eines Objekts
in einem relativ nahen Bereich, verglichen mit der Impulsradareinrichtung. In
den letzten Jahren ist die Forschung und Entwicklung im Gebiet der
FM-CW-Radareinrichtung als Mittel zum Erfassen der Position und
der Relativgeschwindigkeit eines voranfahrenden Wagens oder dergleichen
geführt
worden, während
die Radareinrichtung auf einem Fahrzeug montiert ist.
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Bei
einer FM-CW-Radarvorrichtung werden Entfernung und Geschwindigkeit
eines in Strahlrichtung befindlichen Ziels aus der Überlagerungsfrequenz
bei einem Modulationsfrequenzanstiegsintervall und einer Überlagerungsfrequenz
in einem Modulationsfrequenzverringerungsintervall im selben Strahl
errechnet. Das Überlagerungsfrequenzmittel einer
Frequenzdifferenz zwischen einer gesendeten und einer vom Ziel oder
dergleichen reflektierten Welle wird der Sendewelle exponiert. Der
Betrieb erfolgt für
alle Strahlen im Abtastbereich, um Informationen von Zielen im Abtastbereich
zu bekommen.
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Wenn
es nur ein Ziel gibt, wird die einzige Pegelspitze (Maximum) auf
der Grundlage der reflektierten Welle vom Ziel bei der Überlagerungsfrequenz in
jedem Aufwärts-
und Abwärtsintervall
gewonnen. Folglich kann die Entfernung und Geschwindigkeit des Ziels
errechnet werden unter Verwendung der Überlagerungsfrequenzen von
den Pegelspitzen in den jeweiligen Intervallen.
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Sind
im Erfassungsbereich verschiedene Objekte vermischt, wird es eine
Vielzahl von Zielen im Strahl geben. In diesem Falle gibt es eine
Vielzahl von Pegelspitzen an Überlagerungsfrequenzen
sowohl im Aufwärtsintervall
als auch im Abwärtsintervall.
Somit ist es nicht leicht, zu bestimmen, welche Überlagerungsfrequenzpegelspitze
im Abwärtsintervall
gepaart werden sollte mit einer beliebigen Pegelspitze der Überlagerungsfrequenz
im Aufwärtsintervall,
und es war ebenfalls leicht, Paarungsfehler zu machen.
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Insbesondere,
wenn die FM-CW-Radarvorrichtung als Radarvorrichtung auf dem Fahrzeug
verwendet wird, um ein Fahrzeug im Umfeld zu erfassen, rührte die
Reflexion nicht nur vom Fahrzeug als Primärziel her, sondern auch von
verschiedenen Gegenständen,
die sich am Straßenrand
feststehend befinden, mit Ausnahme des Primärziels. Somit war es leicht,
die zuvor erwähnten
Paarungsfehler zu machen.
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Nimmt
man eine stattfindenden Reflexion als Beispiel von zwei Objekten
an, einem bewegten und einem feststehenden Objekt, dann kann die
Beziehung der Stärke
der Überlagerungsfrequenzen
entsprechend der jeweiligen Objekte zwischen dem Aufwärtsintervall
und dem Abwärtsintervall
umgekehrt sein; wenn in diesem Falle das Paaren einfach in der Reihenfolge
der Stärke
der Überlagerungsfrequenzen
erfolgt, wird die Vorrichtung zum Ausführen einer korrekten Erkennung
der Ziele verfehlt arbeiten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
FM-CW-Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird realisiert,
um das obige Problem zu lösen,
und umfaßt
ein Spitzenauslesemittel zum Auslesen von Pegelspitzen bei jedem
Abtastwinkel von Überlagerungsfrequenzen,
wobei jede Überlagerungsfrequenz
eine Frequenzdifferenz zwischen einer Empfangswelle und einer Sendewelle
hat, bei der ein modulationsfrequenzansteigendes Intervall und ein
modulationsfrequenzabsinkendes Intervall vorhanden ist; einem Gruppierungsmittel
zum Gruppieren von Pegelspitzen ungefähr gleicher einander in Abtastrichtung
benachbarter Überlagerungsfrequenzen,
um Pegelspitzengruppen mit jeweiligen typischen Abtastwinkeln sowohl
für die
intervallansteigenden Pegelspitzen als auch die intervallabsinkenden
solchermaßen
ausgelesenen Pegelspitzen zu schaffen; einem Paarungsmittel, das
eine Pegelspitzengruppe im Anstiegsintervall mit einer Pegelspitzengruppe
im abfallenden Intervall paart, wobei die Pegelspitzengruppen einen
gleichen typischen Abtastwinkel aufweisen; und mit einem Rechenmittel zum
Berechnen von Zielinformation aus Überlagerungsfrequenzen des
Anstiegsintervalls und der Abfallintervallpegelspitzengruppe, die
solchermaßen gepaart
sind.
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Wird
die Strahlabtastung in einem vorbestimmten Bereich innerhalb einer
kurzen Zeitdauer ausgeführt,
in der Entfernung und Geschwindigkeit des Ziels im wesentlichen
unverändert
sind, dann wird die Überlagerungsfrequenz
aufgrund einer Reflexionswelle von einem beliebigen Ziel als ein
Wert in sowohl dem Aufwärtsintervall
als auch dem Abwärtsintervall
festgelegt.
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Die
Fokussierbemühungen
bezüglich
der Überlagerungsfrequenzen
von Pegelspitzen, ausgelesen vom Spitzenauslesemittel kann angenommen werden
als Pegelspitzen gleicher Überlagerungsfrequenzfortsetzung
bei der Abtastrichtung sowohl im Aufwärtsintervall als auch im Abwärtsintervall,
die auf einer vom Einzelziel reflektierten Radiowelle basieren.
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Das
Gruppierungsmittel gruppiert derartige Spitzen einer gleichen Überlagerungsfrequenz,
um eine Pegelspitzengruppe zu erstellen, die auf ein Ziel gerichtet
ist. Jeder Pegelspitzenwert in einer Pegelspitzengruppe ist am höchsten,
wenn der Strahlträger
(Abtastwinkel) nicht Mitte des Ziels ist, sondern allmählich kleiner
wird, wenn der Strahl von der Zielmitte weiter entfernt ist.
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Andererseits
muß eine Übereinstimmung
erzielt werden zwischen den Abtastwinkeln der Pegelspitzengruppe
und dem Aufwärtsintervall
und der Pegelspitzengruppe im Abwärtsintervall gemäß dem einen
Ziel, das heißt,
zwischen den Abtastwinkel der Pegelspitzen, um die höchsten Pegel
in der Pegelspitzengruppe darzustellen.
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Ist
das Paarungsmittel eingerichtet zum Vergleich der Pegelspitzengruppen
im Aufwärtsintervall mit
den Pegelspitzengruppen im Abwärtsintervall
und den Paarungspegelspitzengruppen mit einem gleichen typischen
Abtastwinkel, während
diese bezüglich
des Aufwärtsintervalls
und des Abwärtsintervalls ausgewählt werden,
können
die Pegelspitzengruppen entsprechend unterschiedlicher Ziele daran
gehindert werden, sich miteinander zu paaren.
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Da
der typische Abtastwinkel normalerweise in der Mitte des Abtastwinkelbereichs
einer Pegelspitzengruppe liegt, ist er auch der Mittelabtastmittenwinkel.
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Die
Entfernung und Geschwindigkeit vom Ziel kann fehlerfrei erfaßt werden
durch Anwenden der Überlagerungsfrequenzen
der gepaarten Pegelspitzengruppen, wie zuvor zu den allgemeinen
Gleichungen für
die Zielerfassung vom FM-CW-Radar im Berechnungsmittel beschrieben.
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Wenn
jedoch die Frequenzen, die von verschiedenen Zielen herkommen, miteinander übereinstimmen,
wie im Falle, bei dem mehrere Ziele nebeneinander in gleichem Abstand
und gleicher Geschwindigkeit sind, gibt es die Möglichkeit, daß das Gruppierungsmittel
eine Einzelpegelspitzengruppe erstellt, obwohl es mehrere Ziele
gibt. Normalerweise wird in diesem Falle keines der Ziele als Repräsentativ
erfaßt,
obwohl dies abhängig
ist davon, wie der typische Abtastwinkel bestimmt wird.
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Wenn
eine Pegelgruppe für
mehrere Ziele in der zuvor beschriebenen Weise erstellt wird, wird eine
Spitzenverteilungsbreite der Pegelspitzengruppe im allgemeinen weit
ausfallen. Allgemein gesagt, es gibt die obere Grenze zur Verteilungsbreite
von der Pegelspitzengruppe entsprechend dem einen Ziel, mit anderen
Worten, zum Abtastwinkelbereich, der sich zur Pegelspitzengruppe
erstreckt, obwohl dies abhängig
ist vom Verwendungszweck der Radarvorrichtung.
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Somit
ist es wünschenswert,
daß bei
der Spitzenverteilungsbreite der Pegelspitzengruppe, nicht kleiner
als die vorbestimmte Breite, eine Pegelspitzengruppe einer neuen
Spitzenverteilung erstellt wird durch Subtrahieren einer Standardverteilung aus
der Spitzenverteilung.
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Die
auf diese Weise erstellte neue Pegelspitzengruppe ist eine solche,
die auf den Zielen basiert, die das Ziel mit der höchsten Stärke der
Reflexionswelle aus der Vielzahl von Zielen beinhaltet, und die Auflösung des
Erfassens vom Ziel kann weiter verbessert werden durch Paaren der
Pegelspitzengruppen, einschließlich
dieser neuen Pegelspitzengruppe.
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Die
Standardverteilung ist wünschenswert eine,
die durch Normierung von Pegelspitzendaten eines Einzelziels erreicht
werden, welches vorher gemessen und gespeichert wird.
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Die
vorliegende Erfindung läßt sich
vollständig
aus der detaillierten Beschreibung verstehen, die nachstehend anhand
der beiliegenden Zeichnung gegeben wird, wobei die Zeichnung lediglich
der Veranschaulichung dient, und nicht als Einschränkung der
vorliegenden Erfindung angesehen werden soll.
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Ein
weiterer Anwendungsumfang der vorliegenden Erfindung wird aus der
nachstehenden detaillierten Beschreibung deutlich. Jedoch sei vereinbart,
daß die
detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele, wobei bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung aufgezeigt werden, lediglich der Veranschaulichung
dienen, da verschiedene Änderungen
und Modifikationen innerhalb des Erfindungsgedankens und dem Umfang
der Erfindung möglich sind,
die dem Fachmann aus der detaillierten Beschreibung erkennbar sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein Blockdiagramm, das die Struktur einer FM-CW-Radarvorrichtung als Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise der Vorrichtung zeigt;
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3A ist
ein Graph zur Erläuterung
der Pegelspitzengruppenpaarung;
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3B ist
ein Graph zur Erläuterung
der Paarung von Pegelspitzengruppen;
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4A ist
ein Graph zur Erläuterung
eines Subtraktionsvorgangs einer Standardverteilung aus einer Spitzenpegelverteilung;
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4B ist
ein Graph zur Erläuterung
des Subtraktionsvorgangs der Standardverteilung von der Spitzenpegelverteilung;
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4C ist
ein Graph zur Erläuterung
des Subtraktionsvorgangs der Standardverteilung von der Spitzenpegelverteilung;
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5A ist
ein Graph zur Erläuterung
der Spitzenpegelgruppenpaarung; und
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5B ist
ein Graph zur Erläuterung
der Spitzenpegelgruppenpaarung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 ist
ein Blockdiagramm, das die Struktur einer FM-CW-Radarvorrichtung als Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese FM-CW-Radarvorrichtung ist
auch eine DBF-Radarvorrichtung,
die eingerichtet ist zum Erstellen von Antennenstrahlen durch Digitalsignalverarbeitung
zur Abtastung.
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Eine
Gliederungsantenne 1 zum Empfang verfügt über 8 Antennenelemente entsprechend
den jeweiligen Empfangskanälen.
Die Antennenelemente sind über
individuelle Isolatoren verbunden, bestehend aus einer Isolatorgruppe 12 für jeweilige
zugehörige
Mischer 11-0 bis 11-7.
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Die
Mischer 11-0 bis 11-7 sind eingerichtet zum Mischen
eines Empfangssignals, das an allen Antennenelementen eintrifft
(Empfangswelle) mit einem Teil eines Sendesignals (Sendewelle),
um ein Überlagerungssignal
zu erzeugen. Sendesignalkomponenten, die als Lokalsignale an die
Mischer 11-0 bis 11-7 geliefert werden, werden
aus einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 14 über eine
Verzweigungsschaltung 15 und eine Isolatorgruppe 13 geliefert.
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Der
Oszillator 14 ist ein Gunn Oszillator des Varaktorsteuertyps
mit der Mittenfrequenz f0 (beispielsweise 60 GHz), der eine Modulationswelle
im Bereich von f0 ± (1/2)ΔF abgibt,
basierend auf einer Steuerspannung aus einer Gleichstromversorgung 22 zur
Modulation. Die hiesige FM-Modulation
ist eine Dreiecksmodulation, bei der Aufwärtsintervalle und Abwärtsintervalle
abwechselnd fortgesetzt werden. Bei der Dreiecksmodulation erhöhen sich
Frequenzen linear von f0 – (1/2)ΔF bis f0
+ (1/2)ΔF
in den Aufwärtsintervallen,
während
Frequenzen linear von f0 + (1/2)ΔF
auf f0 – (1/2)ΔF im Abwärtsintervall innerhalb
derselben Zeitdauer wie beim Aufwärtsintervall absinken.
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Diese
FM-Modulationswelle wird über
die Verzweigungsschaltung 15 zu einer Sendeantenne 21 geliefert,
um als Sendesignal abgestrahlt zu werden, und wird auch in acht Kanäle als Lokalsignale verzweigt,
wie zuvor beschrieben, um mit den jeweiligen Empfangssignalen in
den acht Kanälen
der Mischer 11-0 bis 11-7 gemischt zu werden,
damit Überlagerungssignale
der jeweiligen Kanäle
entstehen. Die Gleichstromversorgung 22 ändert ihre
Ausgangsspannungswerte in ein Dreiecksmuster auf periodischer Basis
unter Steuerung einer Signalquelle 23 zur Modulation.
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Das
Hinterende der Hochfrequenzschaltung 10, zusammengesetzt
aus der Mischergruppe 11, der Isolatorgruppe 12, 13,
dem Oszillator 14 und der Verzweigungsschaltung 15 haben
auch einen rauscharmen Verstärker 24 bereitgestellt,
einen schnellen A/D-Umsetzer 25,
eine Signalverarbeitungseinheit 26 und eine komplexe FFT-Operationseinheit 27.
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Der
rauscharme Verstärker
(amp) 24 verstärkt
die Überlagerungssignale
der acht Kanäle
aus den Mischern 11-0 bis 11-7 in paralleler Form.
Der Verstärker 24 beinhaltet
einen Niederfrequenzfilter mit einer Grenzfrequenz von 57 kHz zur
Bandbegrenzung.
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Der
schnelle A/D-Umsetzer 25 ist eine Schaltung, die die A/D-Umsetzung
der Überlagerungssignale
von den acht Kanälen
parallel beziehungsweise gleichzeitig bewirkt, wobei die Signale
mit 200 kHz abgetastet werden. Bei der Abtastfrequenz vom Umsetzer 25 erfolgt
die Abtastung mit 128 Punkten sowohl beim Aufwärtsintervall als auch beim
Abwärtsintervall
der Dreieckswelle beim FM-Modulieren.
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Die
Signalverarbeitungseinheit 26 nimmt Digitalüberlagerungssignale
der jeweiligen Kanäle
aus dem schnellen A/D-Umsetzer 25 auf und führt verschiedene
Signalverarbeitungsoperationen entsprechend dem in 2 dargestellten
Ablaufdiagramm aus, um die Zielerkennung (Gegenstandserkennung) durchzuführen.
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Die
komplexe FFT-Recheneinheit 27 ist eine Recheneinheit zum
Ausführen
der komplexen FFT-Rechnung unter den Rechenserien in der Signalverarbeitungseinheit 26 anstelle
jener. Die komplexe FFT-Recheneinheit 27 empfängt die
Digitalüberlagerungssignale
jeweiliger Kanäle
aus der Signalverarbeitungseinheit 26, führt mit
diesen die komplexe FFT-Rechnung durch und sendet das Ergebnis an
die Signalverarbeitungseinheit 26 zurück.
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Als
nächstes
beschrieben sind die Prozeduren des Betriebs von der vorliegenden
Vorrichtung anhand des in 2 dargestellten
Ablaufdiagramms.
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Schritt
S10 gilt dem Aufnehmen der Digitalüberlagerungssignale jeweiliger
Kanäle.
Da die Digitalüberlagerungssignale
der jeweiligen Kanäle
durch Abtastung mit 128 Punkten sowohl beim Aufwärtsintervall als auch beim
Abwärtsintervall
in jedem Kanal gewonnen werden, gibt es insgesamt 128 Punkte × 2 Intervalle × 8 Kanäle = 2048
Punkte. Dann erfolgt die FFT (schnelle Fourier-Transformation) durch
einen Kanal auf der Grundlage dieser Daten, wodurch die Überlagerungsfrequenzinformation
erzielt wird. Die hier erzielte Überlagerungsfrequenzinformation
wird in jedem Speicherabschnitt in der Signalverarbeitungseinheit 26 gespeichert.
Diese Frequenzinformation dieser jeweiligen Kanäle enthält die erforderliche Phaseninformation
für die
spätere
DBF-Operation.
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In
Schritt S11 wird auch bestimmt, ob verschiedene Operationen hiernach
für das
Aufwärtsdatenintervall
zu erfolgen haben. Wenn diese Bestimmung bestätigend ist, das heißt, wenn
die Operationen hiernach den Daten des Aufwärtsintervalls gelten, verschiebt
sich die Verarbeitung zu Schritt S12, um die Digitalüberlagerungsfrequenzinformation
im Aufwärtsintervall
zu lesen, das in Schritt S10 gespeichert wurde, um für die nachfolgende
DBF-Operation bereit zu stehen. Wenn in Schritt S11 die Bestimmung
verneinend ist, schreitet die Verarbeitung fort zu Schritt S13,
um die Digitalüberlagerungsfrequenzinformation
vom Abwärtsintervall
zu lesen, das in Schritt S10 gespeichert wurde, um bereit zu sein
für die
nachfolgende DBF-Operation.
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Schritt
S14 dient der Bewirkung der Phasendrehung von der Überlagerungsfrequenzinformation eines
jeden Kanals durch Digitalsignalverarbeitung, um einen Strahl in
einer Richtung von einem Abtastwinkel zu erzeugen aus einer von
einundvierzig Richtungen, gewonnen durch Einteilen des Bereichs
von –10° bis +10° zu Intervallen
von 0,5°.
Schritt S15 dient dem Auslesen eines Spitzenpegels mit der Überlagerungsfrequenz
als Variable beim Richten (Abtastwinkel θ) des in Schritt S14 erzeugten
Strahls. Schritt S16 dient der Bestimmung, ob die in Schritt S14
erfolgte DBF-Operation und die in Schritt S15 erfolgte Spitzenpegelausleseoperation
für alle
Richtungen beendet sind, das heißt, für die einundvierzig Richtungen
im Bereich von –10° bis +10°. Ist die
Spitzenpegelauslesung für
alle Richtungen abgeschlossen, dann schreitet die Verarbeitungseinheit
fort zu Schritt S17.
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Schritt
S17 dient der Spitzenpegelgruppierung von ungefähr gleichen Überlagerungsfrequenzen,
die der Abtastrichtung benachbart sind, um Spitzenpegelgruppen zu
bilden.
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3A und 3B sind
Graphen, die die Einzelheiten der Gruppierungsoperation zeigen,
wobei 3A die Gruppierung des Aufwärtsintervalls und 3B die
Gruppierung des Abwärtsintervalls zeigt.
In 3A und in 3B sind
die Abtastwinkel auf der Abszisse aufgetragen, während die Überlagerungsfrequenzen sich
auf der Ordinate befinden. Jeder Spitzenpegel ist aufgezeigt durch
einen Punkt, und die Größe eines
jeden Punkts zeigt die Höhe
des Spitzenniveaus an. Je höher
der Spitzenpegel, um so dicker der Punkt.
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Nunmehr
wird angenommen, daß die
Verarbeitung vom Aufwärtsintervall
gegenwärtig
durchgeführt
wird. Unter Bezug auf 3A ist ersichtlich, daß es eine
Vielzahl von Spitzenpegeln gibt bei einer Überlagerungsfrequenz f1, die
im Abtastwinkel von θ1
fortgesetzt ist. In Schritt S17 werden diese Spitzenpegel in eine
Spitzenpegelgruppe 31 gruppiert. Gleichermaßen gibt
es mehrere Spitzenpegel bei jeder Überlagerungsfrequenz f2, f3
oder f4 im Abtastwinkelbereich um den Abtastwinkel θ1, θ2 beziehungsweise θ3, und somit
erfolgt die Gruppierung in Pegelspitzengruppen 32, 33 beziehungsweise 34.
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Nach
Abschluß der
Spitzenpegelgruppierung erfolgt das Ausführen von Schritt S18 zum Auslesen
eines typischen Abtastwinkels einer jeden Gruppe. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der typische Abtastwinkel festgelegt als ein solcher des Spitzenpegels,
der den höchsten
Pegel in jeder Pegelspitzengruppe aufzeigt. Unter Bezug auf 3A ist der
typische Abtastwinkel der Pegelspitzengruppen 31 und 32 gleich θ1, und die
typischen Abtastwinkel der Spitzenpegelgruppen 33 und 34 sind θ2 beziehungsweise θ3.
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Schritt
S19 dient dem Auslesen von Kantenabtastwinkeln bei jeder Spitzenpegelgruppe.
Die Kantenabtastwinkel sind Abtastwinkel von Pegeln eines bestimmten
Wertes, der unter dem Maximalpegel liegt (der Maximalpegel beim
typischen Abtastwinkel) einer jeden Spitzenpegelgruppe. Im Falle
des Beispiels 3A sind die Kantenabtastwinkel
solche von Spitzenpegeln, die sich an der linken Kante und der rechten
Kante einer jeden Spitzenpegelgruppe 31 bis 34 befinden.
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Schritt
S20 dient der Überprüfung einer
Spitzenpegelverteilungsbreite bei jeder Spitzenpegelgruppe, das
heißt,
einem Winkelbereich vom Abtastwinkel zur linken Kante zum Abtastwinkel
der rechten Kante einer jeden Spitzenpegelgruppe und dem Bestimmen,
ob es eine Spitzenpegelverteilungsbreite gibt, die nicht kleiner
als ein vorbestimmter Wert ist. Ist die Bestimmung bestätigend,
geht der Ablauf über Schritt
S21 zu Schritt S22.
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Schritt
S21 dient dem Subtrahieren einer Spitzenpegelstandardverteilung
(nachstehend einfach als Standardverteilung bezeichnet) aus einer Spitzenpegelverteilung
einer Spitzenpegelgruppe, deren Spitzenpegelverteilungsbreite nicht
geringer als der vorbestimmte Wert ist, wodurch eine neue Spitzenpegelgruppe
erstellt wird. Schritt S22 dient dem Auslesen eines typischen Abtastwinkels
einer jeden neuen, in Schritt S21 erstellten Spitzenpegelgruppe.
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4A bis 4C sind
Graphen zur Erläuterung
der Arbeitsweise in den Schritten S21 und S22. 4A zeigt
eine Spitzenpegelverteilung einer Spitzenpegelgruppe vor der Subtraktionsoperation, 4B eine
Standardverteilung, und 4C eine neue
Spitzenpegelverteilung, die nach der Subtraktionsoperation erstellt
wurde. In jedem Graphen sind Abtastwinkel auf der Abszisse aufgetragen,
während die
Spitzenpegel auf der Ordinate aufgetragen sind.
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Die
Spitzenpegelverteilung 41, die in 4A dargestellt
ist, resultiert lediglich aus der in Schritt S17 erfolgten Gruppierung,
und der typische Abtastwinkel θ41
wird in Schritt S18 ausgelesen, und in Schritt S20 wird bestimmt,
daß die
Verteilungsbreite von W41 nicht geringer als der vorbestimmte Wert
ist.
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Die
Spitzenpegelverteilung 42, die in 4B dargestellt
ist, ist dann die Standardverteilung für die Spitzenpegelverteilung 41.
Die Standardverteilung ist eine solche, die eine normierte Verteilung
ist, die typischerweise den Abtastwinkel der Spitzenpegelverteilung
und dem Spitzenpegel beim typischen Abtastwinkel eines Einzelstandardziels
in Übereinstimmung mit
dem typischen Abtastwinkel der Spitzenpegelverteilung 41 abtastet
und dem Spitzenpegel beim typischen Abtastwinkel. Die Spitzenpegelverteilung
mit dem Einzelstandardziel wird vorläufig gemessen und gespeichert.
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Die
Spitzenpegelverteilung 43, die in 4C dargestellt
ist, ist das Ergebnis der Subtraktion dieser Standardverteilung 42 aus
der Spitzenpegelverteilung 41.
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Berücksichtigt
wird, daß eine
Spitzenpegelverteilung mit einer Verteilungsbreite über den
vorbestimmten Wert auf wiedergegebenen Wellen aus reflektierten
Wellen einer Zielvielzahl resultiert. Die Spitzenpegelverteilung 41 basiert
auf den Reflektionswellen aus den beiden Zielen, die sich gleichzeitig mit
demselben Abstand und mit derselben Geschwindigkeit bewegen, und
dem typischen Abtastwinkel θ41
dieser auf der Grundlage der vom Ziel reflektierten Welle. Die Standardverteilung 42 wird
angenommen als Spitzenpegelverteilung auf der Grundlage lediglich
der vom Ziel reflektierten Welle. Die Spitzenpegelverteilung auf
der Grundlage lediglich der Reflektionswelle aus dem anderen Ziel
kann betrachtet werden als Subtraktion der Standardverteilung von
der Spitzenpegelverteilung 41. Die Spitzenpegelverteilung 43 wird
somit als Verteilung angenommen, und ein typischer Abtastwinkel θ43 zeigt die
Richtung vom anderen Ziel auf. Der typische Abtastwinkel θ42 der Standardverteilung 42 ist
derselbe typische Abtastwinkel θ41
der Spitzenpegelverteilung 41 gemäß Festlegung.
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Dann
schreitet die Verarbeitungseinheit fort zu Schritt S23. Schritt
S23 dient der Bestimmung, ob die Operationsserien von Schritt S12
bis Schritt S22, die zuvor beschrieben worden sind, sowohl für das Aufwärtsintervall
als auch für
das Abwärtsintervall ausgeführt worden
sind. Ist die Bestimmung verneinend, kehrt die Verarbeitungseinheit
zu Schritt S11 zurück;
ist sie zustimmend, schreitet die Verarbeitungseinheit fort zu Schritt
S24.
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Die
Situation des Ablaufs von Schritt S23 zurück zu Schritt S11 besteht darin,
daß sie
sequentiellen Operationen von Schritt S14 bis Schritt S22 auf der
Grundlage der Zwischenfrequenzdaten vom Aufwärtsintervall beendet werden,
aber noch nicht auf der Grundlage der Zwischenfrequenzdaten des
Abwärtsintervalls
ausgeführt
wurden. Die Bestimmung in Schritt S12 muß zu dieser Zeit verneinend
sein. Dann schreitet die Verarbeitungseinheit von Schritt S13 fort,
um die Zwischenfrequenzdaten des Abwärtsintervalls zu lesen, die
der Schritt S10 berechnet und gespeichert hat. Die Operationen von
Schritt S14 bis Schritt S22 werden dann auf der Grundlage der gelesenen
Daten ausgeführt.
Wenn zu dieser Zeit die Verarbeitung fortschreitet zu Schritt S23,
ist die Bestimmung bestätigend.
Somit geht die Verarbeitungseinheit fort zu Schritt S24.
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Schritt
S24 dient der Ausführung
des Paarens zwischen den Spitzenpegelgruppen des Aufwärtsintervalls
und den Spitzenpegelgruppen des Abwärtsintervalls. Die Paarung
dient dem Zusammenführen
zweier Pegelgruppen unter der Annahme, daß sie auf einem Einzelziel
basieren, und ein Paarungsweg wird anhand der 3A, 3B und
der 4A bis 4C beschrieben.
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Ein
typischer Abtastwinkel einer jeden Spitzenpegelgruppe stellt eine
Mittenrichtung vom Ziel dar. Spitzenpegelgruppen auf der Grundlage
eines Ziels können
gepaart werden durch Koppeln zweier Spitzenpegelgruppen, die einen
gleichen typischen Abtastwinkel untereinander haben.
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Die
Spitzenpegelgruppen 31 und 32 in den 3A und 3B vom
Aufwärtsintervall
haben beide den typischen Abtastwinkel θ1 und lassen sich paaren mit
der Spitzenpegelgruppe 35, die den typischen Abtastwinkel θ1 im Abwärtsintervall
hat. Hinsichtlich des typischen Abtastwinkels 82 wird die Spitzenpegelgruppe 33 des
Aufwärtsintervalls
mit der Spitzenpegelgruppe 37 des Abwärtsintervalls gepaart; hinsichtlich
des typischen Abtastwinkels θ3 wird
die Spitzenpegelgruppe 34 vom Aufwärtsintervall mit der Spitzenpegelgruppe 36 des
Abwärtsintervalls
gepaart.
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Da
für den
typischen Abtastwinel θ1
es zwei Spitzenpegelgruppen 31 und 32 im Aufwärtsintervall gibt,
ist es erforderlich, jeden als Paarungsgegenstück der Spitzenpegelgruppe 35 vom
Abwärtsintervall
zu verwenden, um sich gegenseitig aufzuheben. Ein Auswahlfaktor
in diesem Falle kann entweder der Vergleich zwischen Maximalwerten
von Spitzenpegeln sein oder der Vergleich zwischen deren Spitzenpegelverteilungsbreiten.
Das Paaren erfolgt zwischen den Spitzenpegelgruppen mit enger liegenden Maximalwerten
der Spitzenpegel oder zwischen Spitzenpegelgruppen mit enger liegenden
Spitzenpegelverteilungsbreiten. Der Grund dafür besteht darin, daß die Spitzenpegelmaximalwerte
oder die Spitzenpegelverteilungsbreiten ungefähr gleich sein sollten, sofern
die Spitzenpegelgruppen aus der reflektierten Welle von einem Ziel
stammen.
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Aus
anderen Gesichtspunkten wird das Paarungsgegenstück der Spitzenpegelgruppe 35 die Spitzenpegelgruppe 31 und
die Spitzenpegelgruppen 32 als Rauschen gehandhabt. Die
Daten der Spitzenpegelgruppe 32 werden in diesem Falle
ignoriert, jedoch kann letztlich diese Operation einen Paarungsfehler
zwischen der Spitzenpegelgruppe 35 und der Spitzenpegelgruppe 32 vermeiden.
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Eine
Eins-zu-Eins-Entsprechung wird festgelegt als zwei typische Abtastwinkel θ2 und θ3. Was hier
noch angemerkt werden sollte besteht darin, daß wegen des Ausführens der
Paarung unter Verwendung typischer Abtastwinkel die korrekte Paarung
erzielt wird, selbst wenn die Beziehung der Zwischenfrequenzstärke umgekehrt
im Aufwärtsintervall
und im Abwärtsintervall
ist.
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Wenn
das Paaren zwischen den individuellen Spitzenpegeln entsprechend
den Abtastwinkeln ohne Gruppierung ausgeführt ist, könnten die Spitzenpegel, die
die Spitzenpegelgruppe 33 bilden, mit den Pegelspitzen
gepaart werden, die die Spitzenpegelgruppe 36 bilden, mit
einer extrem hohen Wahrscheinlichkeit. Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann
jedoch einen derartigen Paarungsfehler vermeiden.
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Die 5A und 5B sind
Graphen, die ein weiteres Beispiel zeigen, daß die Paarung zwischen den
Spitzenpegelgruppen betrifft. 5A zeigt
die Gruppierung in einem Aufwärtsintervall,
und 5B zeigt die Gruppierung in einem Abwärtsintervall,
ebenso wie die 3A und 3B. In
den 5A und 5B sind
die Abtastwinkel längs
der Abszisse aufgetragen und die Zwischenfrequenzen auf der Ordinate.
Jeder Spitzenpegel ist durch einen Punkt aufgezeigt, und die Größe eines
jeden Punktes zeigt die Höhe
eines Spitzenpegels auf. Je höher
der Spitzenpegel ist, um so dicker ist ein Punkt.
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Dieses
Beispiel ist eine Situation, bei der eine Spitzenpegelgruppe mit
einer Spitzenpegelverteilungsbreite über den vorbestimmten Wert
erstellt wird während
des Gruppierens beim Aufwärtsintervall.
Es ist eine Spitzenpegelgruppe 52, und Schritte S21, S22
im in 2 dargestellten Ablaufdiagramm führen zum
Erstellen einer neuen Gruppe 53. Durch diese Operation
gibt es drei Spitzenpegelgruppen, 51, 52, 53 im
Aufwärtsintervall,
und die typischen Abtastwerte dieser sind mit θ5, θ6 beziehungsweise θ7 gezeigt.
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Die
Spitzenpegelgruppen im Abwärtsintervall
sind andererseits drei Spitzenpegelgruppen 55, 56 und 57,
die die typischen Abtastwinkel von θ5, θ6 beziehungsweise von θ7 haben,
gezählt
von vorne. Gruppen mit einem typischen gleichen Abtastwinkel lassen
sich einheitlich untereinander paaren.
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Nach
Abschluß der
Paarung in Schritt S24 überträgt die Verarbeitungseinheit
auf diese Weise Schritt S25 zum Berechnen der Entfernung und Geschwindigkeit
eines jeden Ziels unter Verwendung der Zwischenfrequenzen der Spitzenpegelgruppen, die
solchermaßen
gepaart sind. Diese Rechenoperation ist eine, die auf dem grundlegenden
Prinzip der FM-CW-Radarvorrichtung beruht.
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Das
Erfassungsprinzip von der FM-CW-Radarvorrichtung ist nachstehend
kurz als Bezug beschrieben.
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f0
sei die Mittenfrequenz des Sendesignals, ΔF sei die Frequenzmodulationsbreite,
fm sei die FM-Modulationsfrequenz, fr sei eine Überlagerungsfrequenz, wenn
die Relativgeschwindigkeit des Ziels gleich null ist (die Zwischenfrequenz
im engen Sinne), fd sei die Dopplerfrequenz auf der Grundlage der Relativgeschwindigkeit,
fb1 sei die Überlagerungsfrequenz
im Aufwärtsintervall
und fb2 sei die Überlagerungsfrequenz
im Abwärtsintervall.
Dann gilt folgende Gleichung: fb1 = fr – fd (1) fb2 = fr + fd (2)
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Sind
einmal die Zwischenfrequenzen fb1 und fb2 im Aufwärtsintervall
und im Abwärtsintervall
vom Modulationszyklus separat gemessen, können fr und fd aus folgenden
Gleichungen (3) und (4) berechnet werden: fr = (fb1 + fb2)/2 (3) fd = (fb2 – fb1)/2 (4)
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Nachdem
fr und fd berechnet worden sind, kann der Bereich R und die Geschwindigkeit
V des Ziels entsprechend folgender Gleichungen (5) und (6) berechnet
werden: R = (C/(4·ΔF·fm))·fr (5) V = (C/(2·f0))·fd (6)
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Hier
bedeutet C die Lichtgeschwindigkeit.
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Im
Falle des Beispiels der 3A und 3B in
Verbindung mit der Spitzenpegelgruppe 33 und der Spitzenpegelgruppe 37,
entsprechen f3 und f7 fb1 beziehungsweise fb2 in den obigen Gleichungen
(1) bis (4).
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Die
Serienzielbewegungen werden in Schritt S26 durch Verbinden der Bereiche
R und der Geschwindigkeiten V von Zielen erfaßt, die solchermaßen mit
der bisherigen Zielinformation und Zielart übereinstimmen, und die zukünftige Bewegung
der Ziele wird aus der seriellen Zeitbewegung vorhergesagt, um so
eine genauere Zielerkennung zu ermöglichen.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
ist eingerichtet zum Ausführen
der Strahlabtastung durch die DBF-Synthese, aber die Strahlabtastung
kann entweder das Phasengliederungsverfahren oder das mechanische
Verfahren beinhalten.
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Wie
zuvor beschrieben, ist die FM-CW-Radarvorrichtung der vorliegenden
Erfindung eingerichtet zum Ausführen
des Gruppierens von Spitzenpegeln bei Überlagerungsfrequenzen, in
denen jedes Aufwärtsintervall
und jedes Abwärtsintervall
vorhanden ist, und danach Ausführen
der Paarung zwischen den Pegelspitzengruppen im Aufwärtsintervall
und im Abwärtsintervall;
folglich kann das Auftreten von Paarungsfehlern unterdrückt werden,
und es läßt sich
eine genaue Zielerfassung ausführen.