專利名稱：探測汽車周圍物體的裝置的制作方法
技術(shù)現(xiàn)狀本發(fā)明涉及借助脈沖雷達(dá)探測汽車周圍物體的裝置，它具有一個發(fā)射脈沖的發(fā)射機(jī)和一個計(jì)算物體反射接收脈沖的脈沖接收機(jī)。這種基于已知的脈沖雷達(dá)工作原理的裝置例如已由DE-OS2835867公開了。
利用脈沖雷達(dá)裝置，可以很準(zhǔn)確地確定物體的距離，因此，基于脈沖雷達(dá)的汽車裝置如適用作泊車輔助機(jī)構(gòu)或撞車前兆探測器或適用于探測在所謂的死角區(qū)內(nèi)的物體。在這些應(yīng)用場合中，從這些方面監(jiān)測汽車附近環(huán)境，即撞車障礙物是否位于該區(qū)域內(nèi)以及該障礙物與汽車間隔是多少。監(jiān)測汽車障礙物的雷達(dá)探測器被稱為“近距區(qū)雷達(dá)”(小范圍雷達(dá))。尤其是在近距區(qū)雷達(dá)中出現(xiàn)了這樣的問題，即距離很近的物體所反射的信號導(dǎo)致了接收機(jī)過載。此外，無法完全避免發(fā)射側(cè)和接收側(cè)的內(nèi)部串音和由此出現(xiàn)的接收機(jī)干擾電壓。這種串音導(dǎo)致了幾乎不可能探測距離很近的物體。因此，由很近物體反射的波的渡越時間大致等于串?dāng)_信號的渡越時間，從而反射接收信號與串?dāng)_信號疊加。由此，擾亂了近距離物體反射的信號的測量。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種開頭部分所述的裝置，它能探測短距離的物體，使汽車避免事故，當(dāng)然，它也能探測遠(yuǎn)處的物體。發(fā)明優(yōu)點(diǎn)利用權(quán)利要求1的特征，如此完成了上述任務(wù)，即，提供一種裝置，可以通過它來選擇這個接收脈沖，其相對發(fā)射脈沖的時間差總是這樣大，以致于該接收信號由一個與時間差相關(guān)的、所選距離區(qū)之外的物體的反射而產(chǎn)生。還提供另一種裝置，可以利用該裝置并隨著距離區(qū)逐漸增大或縮小來提高或降低發(fā)射脈沖的功率。因?yàn)橛糜谔綔y距汽車很近物體的發(fā)射脈沖功率保持得低，從而反射信號不會導(dǎo)致接收機(jī)過載，此外，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的串?dāng)_如此強(qiáng)烈地被減弱，以致于可以無誤差地測量到附近物體所反射的接收脈沖。如果為了進(jìn)行遠(yuǎn)距離物體探測而提高發(fā)射脈沖功率，則小物體所反射的接收信號仍然具有如此高的功率，即該功率可以實(shí)現(xiàn)接收機(jī)內(nèi)的探測。
由從屬權(quán)利要求可以得到本發(fā)明的有利改進(jìn)方式。最好借助一個混頻器來實(shí)現(xiàn)接收脈沖選擇，一方面，由一個接收天線接收的接收脈沖加在所述混頻器上，另一方面，基準(zhǔn)信號脈沖加在該混頻器上，所述基準(zhǔn)信號脈沖相對發(fā)射脈沖具有對應(yīng)于所選距離區(qū)的延時。
為了形成發(fā)射脈沖和接收脈沖，設(shè)置了脈沖形成器，它們以脈沖形式調(diào)制一個由一個振蕩器提供的高頻載波信號。一種很簡單的脈沖式調(diào)制高頻載波信號最好是分別借助一個設(shè)置用于發(fā)射脈沖和基準(zhǔn)信號脈沖的電控開關(guān)來進(jìn)行，所述的由各自的脈沖形成器控制的開關(guān)把高頻載波信號接通到一根發(fā)射天線或一個混頻器上。
借助一個功率分配器將唯一的振蕩器信號轉(zhuǎn)變成用于發(fā)射脈沖的高頻載波信號和用于基準(zhǔn)信號脈沖的高頻載波信號。
控制發(fā)射脈沖功率的裝置控制著脈沖振幅和/或脈沖寬度。例如，可以通過改變發(fā)射支路中的開關(guān)的斷開時間來進(jìn)行脈沖寬度的控制。發(fā)射脈沖的脈沖振幅控制是借助一個可變阻尼器件進(jìn)行的或通過改變振蕩器工作點(diǎn)來進(jìn)行。
接收機(jī)對多個來自一個所選距離區(qū)的接收信號進(jìn)行積分，由此可以獲得更好的接收脈沖信噪比。
唯一的附圖
示出了脈沖雷達(dá)裝置的原理電路圖以及如何在汽車中使用它來探測近距離物體。脈沖雷達(dá)裝置具有一個帶脈沖形成器PFS的發(fā)射支路、一個可由其控制的開關(guān)SS和一個發(fā)射天線SA。在接收支路中有一個控制著一個開關(guān)SE的脈沖形成器PFE、一個混頻器MM和一個接收天線EA。給在發(fā)射支路和接收支路中的這兩個開關(guān)SS、SE傳送高頻載波信號HF。高頻載波信號HF是振蕩器OS的輸出信號，它通過功率分配器LT(如3dB耦合器)以適當(dāng)?shù)墓β史峙浣o信號支路和接收支路中的兩個開關(guān)SS、SE。
由此一來，在發(fā)射支路開關(guān)SS上的高頻載波信號HF進(jìn)行脈沖式振幅調(diào)制，從而由脈沖形成器PFS發(fā)出的脈沖按照脈沖節(jié)拍來接通和斷開開關(guān)SS。由此一來，在開關(guān)SS輸出端上形成了高頻載波信號HF的脈沖序列，這些脈沖序列通過發(fā)射天線SE作為發(fā)射脈沖而發(fā)射出去。
接收天線EA接收汽車周圍物體所反射的接收信號脈沖，并且將其送往混頻器MM的第一輸入端。在混頻器MM的第二輸入端上，也存在一個高頻載波信號HF的脈沖序列。該脈沖序列是由此產(chǎn)生的，即高頻載波信號HF所在的接收支路開關(guān)SE受脈沖形成器PFE的脈沖序列的控制。當(dāng)來自接收天線EA的接收脈沖和從開關(guān)SE送來的基準(zhǔn)脈沖RI之間存在時間同步時，在混頻器MM的輸出端上出現(xiàn)接收脈沖EI。這樣一來，通過選擇基準(zhǔn)脈沖RI的時間位置而使得來自接收天線EA的接收脈沖EI接通到混頻器MM的輸出端。通過預(yù)設(shè)發(fā)出的發(fā)射脈沖SI與基準(zhǔn)脈沖RI之間的時間差，可以選擇其渡越時間等于發(fā)射脈沖SI與基準(zhǔn)脈沖RI之間的時間差的接收脈沖EI。這意味著，可以選擇某個距離區(qū)，可以在這個距離區(qū)中測量物體所反射的接收脈沖EI。因此，也可以根據(jù)距離來探測物體。
計(jì)算電路AS接收混頻器MM輸出端上的接收脈沖EI，并且通過如虛線所示的控制線路將所述的接收脈沖EI提供給其它部分，計(jì)算電路AS如此地控制著發(fā)射支路和接收支路中的脈沖形成器PFS、PFE，以致于發(fā)射脈沖SI與基準(zhǔn)脈沖RI之間的時間差從小值升高到較大值。如上所述，發(fā)射脈沖SI與基準(zhǔn)脈沖RI之間的時間差用于對某個距離區(qū)探測由該區(qū)域內(nèi)的物體所反射的接收脈沖EI。隨著發(fā)射脈沖SI與基準(zhǔn)脈沖RI之間的時間差的增大，從很接近距離區(qū)到較大距離區(qū)對汽車周圍的物體進(jìn)行掃描。
在近距離區(qū)內(nèi)，發(fā)射脈沖SI的信號功率過高會導(dǎo)致由此所產(chǎn)生的接收脈沖在接收機(jī)內(nèi)使其中的放大器過載。由發(fā)射支路到接收支路的內(nèi)部串?dāng)_導(dǎo)致了另一個問題。這樣的串?dāng)_導(dǎo)致了不可能快速地探測近距離(如小于20厘米的距離)的物體，這是因?yàn)榻嚯x物體反射的渡越時間大致等于從發(fā)射支路串到接收支路的波的渡越時間。由于這種不希望出現(xiàn)的效果，人們在混頻器MM的輸出端上獲得了接收脈沖EI，它明顯地受到了干擾，因此，不能進(jìn)行無誤差的近距離物體的探測。為了避免在近距離區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的干擾，當(dāng)近距離探測物體時，需要降低發(fā)射脈沖SI的功率。但是，當(dāng)探測距離區(qū)增大時，則發(fā)射脈沖SI的功率需要增大，以致于可以接收仍然具有足夠好的信噪比的遠(yuǎn)距離小物體所反射的接收信號EI。計(jì)算電路AS還如此控制發(fā)射脈沖功率，即該脈沖功率在近距離區(qū)內(nèi)以小值開始并隨著距離區(qū)增大而升高。
可以這樣控制發(fā)射脈沖，即改變脈沖振幅和/或脈沖寬度。直接在近距離區(qū)內(nèi)發(fā)射脈沖寬度較小的發(fā)射脈沖，這是適當(dāng)?shù)?，因?yàn)橛纱丝梢赃M(jìn)行較高的空間分辨，如尤其是在物體緊鄰時所希望的那樣。此外，在距離較遠(yuǎn)的情況下，物體探測不需要高分辨率，因而，在這里可以通過加大脈沖寬度來提高發(fā)射脈沖的功率?？刂齐娐稟S如此控制著發(fā)射脈沖SI的脈沖振幅和脈沖寬度，即隨著距離區(qū)逐漸增大或減小從一個方面提高或降低發(fā)射脈沖的功率，其中考慮了對要探測物體的空間分辨率的要求。
在脈沖形成器PFS中實(shí)現(xiàn)了發(fā)射脈沖寬度的控制，在脈沖較寬時，使開關(guān)SS的斷開時間較長，而在脈沖較窄時，使開關(guān)SS的斷開時間較短。許多可行方式適用于控制發(fā)射脈沖振幅。例如，可以改變振蕩器的工作點(diǎn)。另一個可行方式在于，將可變阻尼器件DG接入高頻載波信號HF的信號路徑中，其阻尼由控制電路AS來控制。
人們可以把開關(guān)SS、SE適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)成晶體管開關(guān)(PET-晶體管)，從而可以通過在發(fā)射支路中控制晶體管的偏置電壓來控制晶體管輸出端的發(fā)射脈沖的振幅。
在計(jì)算電路AS中可以用公知的方法來計(jì)算接收脈沖EI，例如閾值計(jì)算或頻率計(jì)算。適當(dāng)?shù)氖?，為了信號?jì)算而將來自多個測量周期的多個接收脈沖EI進(jìn)行積分，以便改善信噪比。此外，還可以由此進(jìn)行低頻信號計(jì)算。
權(quán)利要求
1.一種借助脈沖雷達(dá)探測汽車周圍物體的裝置，它具有一個發(fā)射發(fā)射脈沖的發(fā)射機(jī)和一個計(jì)算物體所反射的接收脈沖的接收機(jī)，其特征在于，設(shè)有這樣的裝置(MM)，即可以通過它來進(jìn)行這個接收信號(EI)的選擇，其相對發(fā)射脈沖(SI)的時間差總是這樣大，以致于該接收脈沖(EI)只由一個與時間差相關(guān)的所選距離區(qū)外的物體的反射而產(chǎn)生，還設(shè)有另一個裝置(DG)，可以利用該裝置并隨著距離區(qū)逐漸增大或縮小來提高或降低發(fā)射脈沖的功率。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述選擇接收脈沖(EI)的裝置具有一個混頻器(MM)，一方面，由一個接收天線(EA)所接收的接收脈沖(EI)加在所述混頻器上，另一方面，基準(zhǔn)信號脈沖(RI)加在所述的混頻器上，所述基準(zhǔn)信號脈沖相對發(fā)射脈沖(SI)具有對應(yīng)于所選距離區(qū)的延時。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，為了形成發(fā)射脈沖(SI)和接收脈沖(EI)而設(shè)置了脈沖形成器(PFS，PFE)，它們以脈沖形式調(diào)制一個由一個振蕩器(OS)提供的高頻載波信號(HF)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，脈沖式調(diào)制高頻載波信號(HF)是分別借助一個用于發(fā)射脈沖(SI)和基準(zhǔn)信號脈沖(RI)的電控開關(guān)(SS，SE)來進(jìn)行的，所述的由各自形成器(PFS，PFE)控制的開關(guān)把高頻載波信號(HF)接通到一條發(fā)射天線(SA)或一個混頻器(MM)上。
5.如權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，設(shè)有一個功率分配器(LT)，它將唯一的振蕩器信號轉(zhuǎn)變成用于發(fā)射脈沖(SI)的高頻載波信號(HF)和用于基準(zhǔn)信號脈沖(RI)的高頻載波信號(HF)。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，控制發(fā)射脈沖功率的裝置控制著脈沖振幅和/或脈沖寬度。
7.如權(quán)利要求4或6所述的裝置，其特征在于，通過改變發(fā)射支路中的開關(guān)(SS)的斷開時間來進(jìn)行脈沖寬度的控制。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，發(fā)射脈沖(SI)的脈沖振幅控制是借助一個可變阻尼器件(DG)進(jìn)行的。
9.如權(quán)利要求3或6所述的裝置，其特征在于，發(fā)射脈沖(SI)的脈沖振幅控制是通過改變振蕩器(OS)的工作點(diǎn)來進(jìn)行的。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，接收機(jī)對多個來自一個所選距離區(qū)的接收信號(EI)進(jìn)行積分。
全文摘要
一種可無誤差地探測距離汽車較近的物體并同時可以可靠地探測較遠(yuǎn)物體的裝置,它具有一個裝置(MM),通過該裝置(MM)可以對接收信號(EI)進(jìn)行選擇,該接收信號(EI)相對發(fā)射脈沖(SI)的時間差總是這樣大,以致于該接收脈沖(EI)只由一個與時間差相關(guān)的所選距離區(qū)外的物體的反射而產(chǎn)生;還設(shè)有另一個裝置(DG),可以利用該裝置并隨著距離區(qū)逐漸增大或縮小來提高或降低發(fā)射脈沖的功率。
文檔編號G01S13/00GK1349612SQ00807202
公開日2002年5月15日 申請日期2000年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月11日
發(fā)明者托馬斯·邁爾 申請人:羅伯特·博施有限公司