DieErfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischenAbstandsregelung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und12.TheThe invention relates to a method and a device for automaticDistance control according to the preamble of claims 1 and12th
Für die Längsführung vonKraftfahrzeugen sind eine Reihe unterschiedlicher Systeme bekannt, diedurch automatische Brems- und Beschleunigungseingriffe den Fahrerentlasten bzw. die Verkehrssicherheit erhöhen. Elementarstes Beispielist der Tempomat, der eine vom Fahrer gewählte Geschwindigkeit konstanteinhält.Bei höhererVerkehrsdichte bleibt allerdings weiterhin der Eingriff des Fahrersnötig,um auf langsamer vorausfahrende oder ihre Spur wechselnde Fahrzeugezu reagieren.For the longitudinal guidance ofMotor vehicles are known a number of different systems thatby automatic braking and acceleration interventions the driverrelieve or increase traffic safety. Elementary exampleis the cruise control, which maintains a driver-selected speedcomply.At higherTraffic density, however, remains the driver's interventionnecessary,slower vehicles ahead or changing their laneto react.
EineWeiterentwicklung, welche in der Literatur zahlreich beschriebenist, ergänztden klassischen Tempomaten durch einen Sensor zur Erfassung vorausbefindlicher Fahrzeuge, um die eigene Geschwindigkeit entsprechendanpassen zu können. Bezeichnungenhierfürsind "intelligenterTempomat", "Abstandsregeltempomat", ICC ("intelligent cruise control"), ACC ("adaptive cruise control") oder AICC ("autonomous intelligentcruise control").Als Sensorprinzip kommt im wesentlichen Infrarot-Laser oder Millimeterwellen-Radarzum Einsatz, welches den Bereich vor dem Fahrzeug in einem Entfernungsbereichbis zu etwa 150 m erfasst, um dort befindliche Objekte zu detektierenund deren Abstand, Geschwindigkeit und Winkel ablage in Bezug aufdas eigene Fahrzeug zu bestimmen. Geeignete Auswerteverfahren müssen nundie Relevanz der detektierten Objekte bezüglich der eigenen Fahrspurbewerten. Hierfürwird üblicherweiseauch noch der Lenkwinkel des Fahrzeuges herangezogen.AFurther development, which has been described numerous in the literatureis, addedthe classic cruise control by a sensor for detection aheadvehicles at their own speedto be able to adapt. designationsthereforare "smarterCruise control "," cruise cruise control "," intelligent cruise control "," ACC "(adaptive cruise control) or AICC (" autonomous intelligentcruise control ").The sensor principle is essentially infrared laser or millimeter-wave radarused to the area in front of the vehicle in a distance rangedetected up to about 150 m to detect there objects locatedand their distance, speed and angle with respect toto determine your own vehicle. Suitable evaluation methods must nowthe relevance of the detected objects with regard to their own lanerate. Thereforbecomes commonalso the steering angle of the vehicle used.
DerBetrieb eines Abstandsregeltempomaten wird durch zwei Modi beschrieben:
Modus1 stellt wesentlich höhereAnforderungen an den Sensor als Modus 2 hinsichtlich Empfindlichkeit,räumlichemAuflösungsvermögen und Messgenauigkeit,da wegen der hohen möglichen Differenzgeschwindigkeitenbereits im Abstand von etwa 100 m eine zuverlässige Spurzuordnung erfolgenmuss. Typische Messgenauigkeiten der eingesetzten Sensoren sind:0,5 m in Entfernung und 0,3°mim Azimutwinkel; Empfindlichkeit: 1 qm Rückstreuquerschnitt in 150 mEntfernung.mode1 represents much higherSensor requirements as Mode 2 in terms of sensitivity,spatialResolving power and measuring accuracy,because of the high possible differential speedsAlready at a distance of about 100 m, a reliable track assignment donegot to. Typical measuring accuracies of the sensors used are:0.5 m at a distance and 0.3 ° min azimuth angle; Sensitivity: 1 sqm backscatter cross section in 150 mDistance.
AmBeispiel eines Radarsensors lassen sich die geforderten Messgenauigkeitennur durch physikalisches Auflösungsvermögen erzielen.Für denAzimutwinkel bedeutet dies das Vorhandensein mehrerer scharf gebündelterAntennenrichtungen. Auflösungin Entfernung setzt spektrale Bandbreite in Pulssignalen oder Frequenzmodulationvoraus. Neben dem technisch hohen Aufwand und der damit verbundenenKosten resultiert auch eine beträchtlicheBaugröße für den Sensor.At theExample of a radar sensor can be the required measurement accuracyachieve only by physical resolution.For theAzimuth angle, this means the presence of several sharply focusedAntenna directions. resolutionin distance sets spectral bandwidth in pulse signals or frequency modulationahead. In addition to the high technical effort and the associatedCost also results in a considerableSize for the sensor.
Einentsprechendes Millimeterwellen-Radarsystem ist aus dem Patent
DieAufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine zur Durchführung diesesVerfahrens geeignete Vorrichtung zu finden, welche es erlaubt, eine automatischeAbstandsregelung ohne hohen technischen Aufwand mit kostengünstigenSystemkomponenten zu realisieren.TheThe object of the invention is a method and an implementation of thisMethod to find suitable device, which allows an automaticDistance control without high technical complexity with cost-effectiveTo realize system components.
DieAufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalender Patentansprüche1 und 12 gelöst.Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durchdie Unteransprüchebeschrieben.TheThe object is achieved by a method and a device having the featuresof the claims1 and 12 solved.Advantageous embodiments and modifications of the invention are achieved bythe dependent claimsdescribed.
Beidem Verfahren zur automatischen Abstandsregelung für ein Kraftfahrzeugwird durch einen am Kraftfahrzeug befindlichen Sender ein elektromagnetischesSignal ausgesendet und dieses Signal nach einer Reflektion durcheinen Sensor am Kraftfahrzeug wieder empfangen. Auf Grundlage der Auswertungdes Sensorsignals wird sodann der Folgeabstand des Kraftfahrzeugszu einem diesem vorausfahrenden Fahrzeug auf einen bestimmten Sollabstandgeregelt. In besonders erfinderischer Weise wird hierbei der Regelvorgangdurch eine gezielte Aktivierung der Abstandsregelung initiiert und dieserzum Zeitpunkt der gezielten Aktivierung bestehende Folgeabstandzumindest anfänglichals Sollabstand herangezogen. Dadurch, dass bei Aktivierung derAbstandsregelung der einzuregelnde Sollabstand bereits vorherrscht,kann in besonders gewinnbringender Weise auf eine aufwendige und meistkostenträchtigeBestimmung eines Absolutabstandes des Kraftfahrzeugs zu dem diesemvorausfahrenden Fahrzeug verzichtet werden. Vorteilhaft muss vomZeitpunkt der Aktivierung der Abstandsregelung nur die Veränderungdes Abstandes zu dem vorausfahrenden Fahrzeug gemessen werden, welchesodann der Abstandsregelung als Regelgröße dient. In vielen Situationenim Straßenverkehr,beispielsweise Stau, zähfließender Verkehroder Innenstadtverkehr, befindet sich ein Kraftfahrzeug bereits zudem Zeitpunkt, zu welchem der Fahrzeugführer die automatische Abstandsregelungaktiviert, in dem gewünschtenSollabstand zu dem ihm vorausfahrenden Fahrzeug. In diesem Fallist eine Messung des Absolutabstandes zum vorausfahrenden Fahrzeug unnötig. Eswird also im Rahmen der erfinderischen Abstandsregelung auf dieim Stand der Technik üblicheeigenständigeErfassung von neu im Sichtbereich erscheinenden Fahrzeugen verzichtet.Statt dessen aktiviert der Fahrzeugführer, in dem Fall, dass sichdas Kraftfahrzeug in einem gewünschten Abstandzu einem vorausfahrenden Fahrzeug befindet, selbst die automatischeAbstandsregelung, um diesen Abstand als Sollabstand vorzugeben.die Funktion des erfinderischen Systems kann somit als eine Art „elektronischeKoppelstange" zurRealisierung automatisierter Kolonnenfahrten bezeichnet werden.In the method for automatic distance control for a motor vehicle, an electromagnetic signal is emitted by a transmitter located on the motor vehicle and this signal is received again after reflection by a sensor on the motor vehicle. On the basis of the evaluation of the sensor signal, the following distance of the motor vehicle to a preceding vehicle is then adjusted to a specific one Set distance controlled. In a particularly inventive manner, the control process is initiated by a targeted activation of the distance control and this at the time of the targeted activation existing sequence distance at least initially used as a target distance. Characterized in that when activating the distance control of einzuregelnde target distance already prevails, can be dispensed in a particularly profitable manner to a complex and usually costly determination of an absolute distance of the motor vehicle to the vehicle driving this ahead. Advantageously, only the change of the distance to the vehicle in front must be measured from the time the activation of the distance control, which then serves the distance control as a controlled variable. In many situations in traffic, such as congestion, slow-moving traffic or inner-city traffic, a motor vehicle is already at the time when the driver activates the automatic distance control, in the desired desired distance to the preceding vehicle. In this case, measurement of the absolute distance to the preceding vehicle is unnecessary. It is therefore omitted in the inventive distance control on the usual in the art autonomous detection of newly appearing in the field of vision vehicles. Instead, in the event that the motor vehicle is at a desired distance from a preceding vehicle, the vehicle driver himself activates the automatic distance control to specify this distance as the desired distance. the function of the inventive system can thus be referred to as a kind of "electronic coupling rod" for the realization of automated column rides.
Inbesonders vorteilhafter Weise schafft die Erfindung ein automatischesAbstandsregelsystem, welches zur Folgeführung eines Kraftfahrzeugeseinzig mit der Vermessung und Beobachtung des Relativabstandes zueinem vorausfahrenden Fahrzeug auskommt. Hierzu wird vorzugsweisewird das ausgesandte elektromagnetische Signal als im wesentlichenkontinuierliches Signal ausgebildet. So wird es auf einfache Weisemöglich,die Auswertung des Sensorsignals nach dem Dopplersensor-/Dopplerradar-Prinzipdurchzuführen,wobei die Phasenvariation beziehungsweise der Frequenzversatz zwischen demSendesignal und dem reflektieren Sendesignal (Empfangssignal) alsMaß für die Änderungdes Relativabstandes zwischen dem Kraftfahrzeug und dem diesem vorausfahrendenFahrzeug ausgewertet wird. Bei einer solchen Messung, bei welcherdie zeitliche Änderungdes Abstandes (ΔR/Δt) – also lediglicheine Relativgeschwindigkeit – gemessenwird, wird auch als Range Rating bezeichnet. Dieses erfinderischesignifikante Vereinfachung der aus dem Stand der Technik bekanntenautomobilen Abstandsregelsysteme ermöglicht eine dramatische Vereinfachungder notwendigen Sensorik, was sich insbesondere positiv in Bezugauf die Komplexitätdes Systemaufbaus, die Baugröße und dieGestehungskosten auswirkt.InParticularly advantageously, the invention provides an automaticDistance control system, which is to follow a motor vehiclesolely with the measurement and observation of the relative distance toa preceding vehicle gets along. This is preferably donethe emitted electromagnetic signal is considered to be substantiallyformed continuous signal. This is how it is done in a simple waypossible,the evaluation of the sensor signal according to the Doppler sensor / Doppler radar principleperform,wherein the phase variation or the frequency offset between theTransmission signal and the reflected transmission signal (received signal) asMeasure of the changethe relative distance between the motor vehicle and the preceding thisVehicle is evaluated. In such a measurement in whichthe temporal changeof the distance (ΔR / Δt) - so onlya relative speed - measuredis also called Range Rating. This innovativesignificant simplification of those known in the artAutomated distance control systems allow a dramatic simplificationthe necessary sensors, which is particularly positive in termson the complexitythe system structure, the size and theProduction costs.
Selbstverständlich kannes sich bei dem im wesentlichen kontinuierlichen Signal auch umeine auf ein anderes Signal aufmodulierte Modulationsschwingunghandeln.Of course you canit is also the case of the substantially continuous signala modulation oscillation modulated onto another signalact.
Insbesondereum eine Fehlfunktion des Systems zu vermeiden, ist das automatischeAbstandsregelsystem so ausgestaltet, dass der Regelvorgang nur dannaktiviert werden kann, wenn die Intensität des von dem Sensor empfangenenreflektierten Signals einen bestimmten Signalpegel überschreitet. Aufdiese Weise wird vermieden, dass durch die Aktivierung bei zu schwachemSensorsignal, beispielsweise auf Grund ungünstiger Reflektionsgeometrien desvorausfahrenden Fahrzeugs oder schlechter Ausbreitungsbedingungenfür dasSendesignal (Nebel oder Regen), der Regelvorgang frühzeitigabgebrochen wird, weil durch den Sensor kein reflektiertes Signalmehr detektiert werden kann. Diese Funktionalität dient somit auch der Komfortsteigerungund somit der Akzeptanz des Systems durch den Fahrzeugführer.In particularto avoid a malfunction of the system is automaticDistance control system designed so that the control process only thencan be activated when the intensity of the received from the sensorreflected signal exceeds a certain signal level. Onthis way it is avoided by activating too weakSensor signal, for example, due to unfavorable reflection geometries of thepreceding vehicle or poor propagation conditionsfor theTransmission signal (fog or rain), the control process earlyis aborted, because by the sensor no reflected signalmore can be detected. This functionality thus also serves to increase comfortand thus the acceptance of the system by the driver.
Dawie vorab beschrieben die erfolgreiche Aktivierung des Systems vonbestimmten Parametern, wie der Intensitätsstärke des vom Sensor empfangenenSignals abhängigsein kann, sollte vornehmlich das Abstandsregelsystem so ausgestaltet werden,dass dem Führerdes Kraftfahrzeuges angezeigt wird, wenn seine Abstandsregelungaktiviert ist.Thereas described above, the successful activation of the system ofcertain parameters, such as the intensity intensity of the received from the sensorSignal dependentespecially if the distance control system was to be designedthat the leaderof the motor vehicle is displayed when its distance controlis activated.
Essind unterschiedliche Bedingungen denkbar, unter welchen der automatischeAbstandsregelvorgang abgebrochen wird. So sollte vorteilhafterweiseder Regelvorgang dann abgebrochen werden, wenn das vom Sensor registriertereflektierte Signal in seiner Intensität unter eine bestimmte Schwelleabfällt.Diese Situation könntebeispielsweise dann eintreten, wenn das vorausfahrende Fahrzeugdie Fahrspur wechselt. Auch ist es vorteilhaft, wenn die automatischeRegelung die Kontrolle des Kraftfahrzeugs dann wieder komplett anden Fahrzeugführer übergibt,wenn der Sollabstand nicht mehr automatisch ausgeregelt werden kann( zu hohe Beschleunigung oder Verzögerung). Um Fehlfunktionender automatischen Abstandsregelung zu vermeiden, sollte der Regelvorgangvorzugsweise auch dann abgebrochen werden, wenn die ermittelte Frequenzverschiebungim Signalverlauf zwischen ausgesandten und reflektiertem Signalnicht stetig ist. Eine solche Unstetigkeit könnte beispielsweise durch dasEinscheren eines anderen Fahrzeuges in den Bereich zwischen demKraftfahrzeug und dem ursprünglichverfolgten Fahrzeug der Fall sein. Da im Rahmen des erfinderischenVerfahrens keine absoluten Abstände vermessenwerden, kann in Bezug auf dieses neu eingescherte Fahrzeug nichtautomatisch der Sollabstand eingeregelt werden.Different conditions are conceivable under which the automatic distance control process is aborted. Thus, advantageously, the control process should be stopped when the reflected signal registered by the sensor drops in intensity below a certain threshold. This situation could occur, for example, when the preceding vehicle changes lane. It is also advantageous if the automatic control then hands over control of the motor vehicle completely to the vehicle driver when the setpoint distance can no longer be corrected automatically (too high acceleration or deceleration). In order to avoid malfunctions of the automatic distance control, the control process should preferably be stopped even if the determined frequency shift in the waveform between emitted and reflected signal is not continuous. Such a discontinuity could be the case, for example, by the collapse of another vehicle in the area between the motor vehicle and the vehicle originally pursued. As part of the he In the case of the inventive method, no absolute distances can be measured, the set distance can not be automatically adjusted with respect to this newly retracted vehicle.
Esist auch denkbar, dass der Regelvorgang zur automatischen Abstandsregelungdann abgebrochen wird, sobald der Fahrer des Fahrzeuges die Bremseoder das Fahrpedal betätigt.Solche Eingriffe in den Fahrbetrieb können als Zeichen gewertet werden,dass die automatische Abstandsregelung in der vorherrschenden Verkehrssituationnicht mehr den Sicherheitsempfinden des Fahrzeugführers gerecht wird,so dass sie besser abgebrochen werden sollte.Itis also conceivable that the control process for automatic distance controlis then canceled as soon as the driver of the vehicle the brakeor the accelerator pedal is pressed.Such interventions in the driving operation can be regarded as signs,that the automatic distance control in the prevailing traffic situationno longer meets the driver's sense of security,so it should be better stopped.
Aufjeden Fall sollte aber der Fahrzeugführer, insbesondere auf akustischeoder optische Weise, überden Abbruch der automatischen Abstandsregelung informiert werden,so dass er wieder rechtzeitig die Kontrolle über das Fahrzeug übernehmenkann.OnIn any case, the driver should, especially on acousticor optical way, aboutbe notified of the termination of the automatic distance control,so that he can regain control of the vehicle in good timecan.
Dader im Straßenverkehrvon vorausfahrenden Fahrzeugen einzuhaltende Sicherheitsabstand auchstark von der aktuell gefahrenen Absolutgeschwindigkeit der Fahrzeugeabhängt,sollte der automatischen Abstandsregelung vorzugsweise auch Informationen über dieAbsolutgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zugeführt werden. Hierdurch wirdes möglich,in Abhängigkeitder Veränderungder Absolutgeschwindigkeit den Sollabstand zu verändern, wobeimit zunehmender Absolutgeschwindigkeit der Sollabstand vergrößert wird.Therethe in trafficsafety distance to be maintained by vehicles in front, toostrongly on the currently driven absolute speed of the vehiclesdependsshould preferably also provide information about the automatic distance controlAbsolute speed of the motor vehicle are supplied. This willit is possibledependent onthe changethe absolute velocity to change the nominal distance, whereis increased with increasing absolute speed of the desired distance.
AusSicherheitsüberlegungenkann das Abstandsregelsystem gewinnbringend so ausgestaltet werden,dass der Regelvorgang zumindest zeitweise dann unterbrochen wird,wenn das vorausfahrende Fahrzeug eine vorbestimmbare Geschwindigkeit überschreitet.Die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs kann in Kenntnisder Eigengeschwindigkeit und der Verfolgung der Änderungen der Relativgeschwindigkeitenzum vorausfahrenden Fahrzeug geschätzt werden. Unterschreitetdas vorausfahrende Fahrzeug wieder die vorbestimmbare Geschwindigkeit,ist es denkbar, dass das automatische Abstandsregelsystem den dannvorherrschenden Abstand zu diesem Fahrzeug als neuen Sollabstandund selbsttätigwieder die Abstandsregelung aufnimmt. Der Sollabstand hat sich danngegenüber demvorher durch den Fahrer eingestellten Sollabstand vergrößert, derFahrer wird jedoch nicht genötigt, inden Regelvorgang einzugreifen.Outsecurity considerationsthe distance control system can profitably be designedthat the control process is interrupted at least temporarily,when the preceding vehicle exceeds a predeterminable speed.The speed of the preceding vehicle may be knownthe own speed and the tracking of the changes of the relative speedsbe estimated to the preceding vehicle. falls belowthe preceding vehicle again the predeterminable speed,It is conceivable that the automatic distance control system then theprevailing distance to this vehicle as a new nominal distanceand automaticallyagain takes the distance control. The nominal distance has thencompared to thepreviously set by the driver set distance increasesDriver is not coerced intoto interfere with the control process.
ZurEingabe der vorbestimmbaren Geschwindigkeit kann gewinnbringendein bereits im Fahrzeug vorhandener Tempomat oder Geschwindigkeitsbegrenzer(Speed-Limit-Assistant) verwendet werden. Hierbei ist es denkbar,zum Zeitpunkt der Aktivierung des automatischen Abstandregelsystems diemittels Tempomat oder Geschwindigkeitsbegrenzer zuletzt gewählte Geschwindigkeitals vorbestimmte Höchstgeschwindigkeitbei der Abstandsregelung heranzuziehen. Ohnehin sollte in gewinnbringenderWeise das Bedienelement zur Aktivierung des erfinderischen Abstandsregelsystemsin die Bedieneinheit eines im Kraftfahrzeug befindlichen Tempomatenintegriert werden.toEntering the predeterminable speed can be profitablea cruise control or speed limiter already in the vehicle(Speed Limit Assistant) can be used. It is conceivableat the time of activation of the automatic distance control system theby means of cruise control or speed limiter last selected speedas a predetermined maximum speedin the distance control. Anyway should be in profitableWay the control element for activation of the inventive pitch control systemin the control unit of a cruise control located in the motor vehicleto get integrated.
ZumVerständnisder Erfindung soll nachfolgend anhand einer Implementierung desAbstandsregelsystems auf Basis eines Millimeterwellen-Radars einvorteilhafter Systemaufbau im Detail erläutert werden.To theunderstandingThe invention will be described below with reference to an implementation ofDistance control system based on a millimeter-wave radaradvantageous system structure will be explained in detail.
Beider Verwendung eines Millimeterwellen-Radarsensors kann davon ausgegangenwerden, dass die Antenne nur eine einzelne Raumrichtung mit geringererBündelungerfassen muss und damit eine kleine Apertur aufweisen kann. ZurGeschwindigkeitsmessung genügtdie Doppleranalyse eines unmodulierten Dauerstrichsignals (,contiuouswave', CW), welcheszur Rauschredu zierung und Erhöhung derStörfestigkeitsehr schmalbandig gefiltert werden kann. Eine mögliche, vorteilhafte Realisierungeines solchen CW-Dopplerradars ist mit sehr geringem Schaltungsaufwandmöglich.Die Figur zeigt eine entsprechende Schaltung eines derartigen Radar-Frontendsnach dem Homodyn-Prinzip,die mit einer einzelnen Antenne und sogar ohne Zirkulator oder Duplexerauskommt. Das Empfangssignal weist In-Phase und Quadratur-Komponenten I undQ auf, um in der Doppleranalyse die erforderliche Vorzeichenauswertungzu ermöglichen.Mit den Abgleichelementen r wird Betrag und Phase des eingekoppeltenOszillatorsignals eingestellt, um die für die Abmischung nötige 90°-Phasenverschiebungzu erhalten.atThe use of a millimeter-wave radar sensor can be assumedbe that the antenna only a single spatial direction with lesserbundlingmust capture and thus have a small aperture. toSpeed measurement is sufficientthe Doppler analysis of an unmodulated continuous wave signal (, contiuouswave ', CW), whichfor noise reduction and increase in theimmunitycan be filtered very narrowband. A possible, advantageous realizationSuch a CW Doppler radar is very simple in terms of circuitrypossible.The figure shows a corresponding circuit of such a radar frontendaccording to the homodyne principle,those with a single antenna and even without a circulator or duplexergets along. The received signal has in-phase and quadrature components I andQ on to the required sign evaluation in the Doppler analysisto enable.With the adjustment elements r is the amount and phase of the coupledOscillator signal adjusted to the necessary for the mixing 90 ° phase shiftto obtain.
DieDoppleranalyse selbst kann durch numerische Fourier-Transformation (FFT)der I/Q-Signale erfolgen, wodurch sich ein Empfindlichkeitsgewinn entsprechendder FFT-Blocklängeergibt, oder durch einen Nulldurchgangszähler, wobei hierbei die Phasenlagevon I und Q die Zählrichtungvorgibt.TheDoppler analysis itself can be performed by numerical Fourier transformation (FFT)the I / Q signals occur, resulting in a gain in sensitivity accordinglythe FFT block lengthresults, or by a zero crossing counter, in which case the phase positionfrom I and Q the counting directionpretends.
Inbesonders vorteilhafter Weise wird das Millimeterwellen-Radar dabei so ausgelegt,dass es in dem fürautomobile Anwendungen freigegebenen Frequenzbereich 76...77 GHzbetrieben wird. Gewinnbringend wir eine Dopplerfrequenzanalyse auf Basiseiner 128-Punkte FFT durchgeführt.Die Bestimmung des globalen Maximums im Betrags-Spektrum der FFTliefert sodann die relative Geschwindigkeit des vor dem Kraftfahrzeugvorausfahrenden Fahrzeugs. Bei einer das Abtasttheorem nach Nyquisteinhaltenden vorteilhaften Abtastrate für die I/Q-Werte des Empfangssignalsvon 10 kHz kann die Relativgeschwindigkeit im Bereich von 0,08m/saufgelöstwerden; dies mit einem Eindeutigkeitsbereich von +/- 10 m/s. DieseRahmenwerte sind füreine Nutzung der automatischen Abstandsregelung im Straßenverkehr in Bezug auf die dort auftretenden Relativgeschwindigkeitenund Relativbeschleunigungen besonders vor teilhaft gewählt. Wirdvon der Ausnahme ausgegangen, dass der dem Kraftfahrzeug vorausfahrendeFahrzeug zugehörigeRadar-Rückstreuquerschnittwenigstens 5 dBsm beträgtund die Antenne des Radarsystems einen Gewinn von 25 dBi aufweist,kann von einer Reichweite und damit Funktionalität des Systems für Entfernungenvon bis zu 120 m ausgegangen werden, vorausgesetzt die Gesamt-Systemverluste überschreitennicht 10dB. Als minimal erforderliches Signal-zu-Rausch-Verhältnis für fehlerfreieDetektion sind dabei 15dB angenommen. Eine Reichweite von 120 mist füreine Verwendung im Straßenverkehrsicherlich ausreichend und ist somit ein Indiz für Machbarkeit der erfinderischen Vereinfachungder aus dem Stand der Technik bekannten automobilen Abstandsregelsysteme.Die Realisierung der Radarantenne weist in vorteilhafter Weise einefeste Strahlungscharakteristik von etwa 10° in Azimut und 5° in Elevationauf und wird gewinnbringend durch ein Microstrip-Patch-Array realisiert.In a particularly advantageous manner, the millimeter-wave radar is designed so that it is operated in the released for automotive applications frequency range 76 ... 77 GHz. We get a Doppler frequency analysis based on a 128-point FFT. The determination of the global maximum in the magnitude spectrum of the FFT then supplies the relative speed of the vehicle ahead of the motor vehicle. With an advantageous sampling rate for the I / Q values of the received signal of 10 kHz, which satisfies the sampling theorem according to Nyquist, the relative speed can be resolved in the range of 0.08 m / s; this with a uniqueness range of +/- 10 m / s. These frame values are for use of the automatic distance control in the road ßenverkehr particularly with regard to the relative speeds and relative accelerations occurring there before geous selected. Assuming that the radar backscatter cross section associated with the motor vehicle is at least 5 dBsm and the antenna of the radar system has a gain of 25 dBi, it can be assumed that the system has a range and thus functionality for distances of up to 120 m Assuming the total system losses do not exceed 10dB. The minimum required signal-to-noise ratio for error-free detection is assumed to be 15 dB. A range of 120 m is certainly sufficient for use in traffic and is therefore an indication of the feasibility of the inventive simplification of the known from the prior art automotive distance control systems. The realization of the radar antenna advantageously has a fixed radiation characteristic of approximately 10 ° in azimuth and 5 ° in elevation and is realized profitably by a microstrip patch array.
Nebendem Millimeterwellen-Radar eignen sich auch andere Sensorprinzipienzur einfachen Dopplermessung. So ist zwar bei den kurzen Wellenlängen von(IR-) Laser keine direkte Doppleranalyse des reflektierten Lasersignalspraktikabel, wohl aber die einer beispielsweise sinusförmigen Amplitudenmodulation.NextThe millimeter-wave radar is also suitable for other sensor principlesfor easy Doppler measurement. So while the short wavelengths of(IR) laser no direct Doppler analysis of the reflected laser signalpractical, but the one example, sinusoidal amplitude modulation.
Andererseitsist es sehr wohl auch denkbar, beispielsweise das ausgesandte Lichteines Kraftfahrzeugscheinwerfers (beispielsweise Xenon-Scheinwerfer)mit einer Modulationsschwingung zu modulieren und den Phasenverlaufdieser Modulationsschwingung zu beobachten und auszuwerten.on the other handIt is also conceivable, for example, the emitted lighta motor vehicle headlight (eg xenon headlights)to modulate with a modulation oscillation and the phase curveobserve and evaluate this modulation oscillation.
Diemit der Doppleranalyse in zyklischen Abständen Δt ermittelte Relativgeschwindigkeitv ist direktes Maß für die Abstandsänderung ΔR/Δt, welche unmittelbarals zu regelnde Grö ße dem Fahrzeuglängsreglerzur Verfügunggestellt werden kann, um daraus Steuersignale zur Betätigung vonBremse oder Drosselklappe abzuleiten. Im Fall, dass das vorausfahrendeFahrzeug seine Geschwindigkeit verändert, ist der – wie obenbeschrieben – geregelte Abstandim Sinne eines Sicherheitsabstandes anzupassen. Dies ist allerdingsnur in Bezug auf den ursprünglichvom Fahrer gewähltenWunschabstand möglich.Die Anpassung erfolgt auf Basis der tatsächlichen Eigengeschwindigkeit,die an anderer Stelle im Fahrzeug verfügbar ist (ABS, ESP, elektronischerTacho etc.). Unter Zugrundelegen eines Sicherheitsabstandes, derlinear von der Geschwindigkeit abhängt ("Halbe-Tacho-Regel"), genügt sogar die vom Dopplersensordirekt gelieferte Information überdie relative Geschwindigkeit, da deren gemessene Änderungdann ein Maß für den zu ändernden Abstandist.Thewith the Doppler analysis in cyclic intervals .DELTA.t determined relative velocityv is a direct measure of the change in distance ΔR / Δt, which is immediateas the variable to be controlled for the vehicle's governorto disposalcan be made to control signals for the operation ofDerive brake or throttle. In the case that the preceding oneVehicle changes its speed is the - as abovedescribed - regulated distanceadapt in the sense of a safety distance. This is, howeveronly in relation to the originalchosen by the driverDesired distance possible.The adaptation is based on the actual airspeed,which is available elsewhere in the vehicle (ABS, ESP, electronicSpeedometer etc.). Based on a safety margin, thedepends linearly on the speed ("half-speed rule"), even that of the Doppler sensor is sufficientdirectly supplied information aboutthe relative velocity, since their measured changethen a measure of the distance to be changedis.
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| SKOLNIK,Merrill Ivan: Introduction To Radar Systems McGraw-Hill Company, 1980, ISBN: 0-07-057909-1, S.68-81* |
| SKOLNIK,Merrill Ivan: Introduction To Radar Systems McGraw-Hill Company, 1980, ISBN: 0-07-057909-1, S.68-81; |
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