DE69700875T2

DE69700875T2 - Kollisionswarnsystem

Info

Publication number: DE69700875T2
Application number: DE69700875T
Authority: DE
Inventors: Michael Dean; Robert Hodges
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: Qinetiq Ltd
Priority date: 1996-02-05
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2017-02-01
Also published as: DE69700875D1; KR19990082269A; EP0879425A1; EP0879425B1; GB9602250D0; GB2325366A; JP2000504828A; GB2325366B; US6275180B1; GB9815930D0; WO1997029388A1; JP3989550B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kollisionswarnsystem.
Heutzutage existiert ein weltweites Interesse zur Herstellung von Systemen mit einer Fahrzeugkollisionswarnung. Die in Betracht gezogenen Leistungsvermögen reichen von relativ einfachen "intelligenten Fahrsteuerungs"-Systemen bis zu komplexen Systemen, die die vor einem Fahrzeug liegende Straße suchen und bei einer möglichen Gefahr warnen oder handeln können. Für alle Wetterbedingungen, insbesondere bei dichtem Nebel ist ein Radarsensor besonders geeignet.
Vor der Herstellung eines wirklich kostengünstigen radarbasierenden Systems müssen jedoch beträchtliche Probleme überwunden werden. Besonders wichtige Probleme bei der Implementierung sind:
a. falscher Alarm von Fahrzeugen in benachbarten Spuren und von Einrichtungen an der Straße (Schilder, Laternenpfähle, etc.),
b. eine Interferenz zwischen verschiedenen Radarsystemen,
c. die zuverlässige Unterscheidung zwischen Fahrzeugen und Strukturen, die eine mögliche Gefahr darstellen von den Strukturen, die keine unmittelbare Gefahr darstellen, und
d. die Herstellung einer kostengünstigen Hardwareausstattung, die obige Probleme löst.
Einige Forschungsorganisationen waren bei der Entwicklung von Kollisionsradarwarnsystemen beteiligt. A. G. Stove der Philips Forschungseinrichtungen gibt im "Electronics and Communication Engineering Journal" vom Oktober 1991, S. 232-240 eine Übersicht über die Verwendung eines Radars in Fahrzeugkollisionswarnsystemen. Solche Systeme weisen normalerweise einen Mikrowellensendeempfänger auf, der Radarsignale sendet und empfängt, einen Signalprozessor, der mögliche Gegenstände identifiziert und eine Art Maschinenschnittstelle, wie beispielsweise eine Anzeige, die den Fahrer des Fahrzeuges informiert. Das System erzeugt eine Radarkarte von allen Gegenständen innerhalb des Gesichtsfeldes des Sendeempfängers und extrahiert für die Anzeige die Gegenstände, die eine mögliche Gefahr darstellen. In einigen Situationen, wie beispielsweise der Krümmung einer Kurve kann eine Umgebung vor dem Fahrzeug mit vielen Gegenständen gemessen werden, obwohl keine wirkliche Gefahr für das Fahrzeug existiert unter der Voraussetzung, die Kurve selbst stellt kein Problem dar. Das hierfür benötigte Signalverarbeitungsvermögen bei einer solchen an Gegenständen reichen Umgebung ist beträchtlich und vergrößert die Komplexität und die Kosten von solchen Systemen. Der Markt von Fahrzeugkomponenten reagiert sehr stark auf Preisschwankungen, die Kotenminimierung stellt einen sehr wichtigen Faktor dar.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 473 866 A2 beschreibt ein optisches System, bei dem der Bereich und der Winkel der Zielfahrzeuge dargestellt und von einem Prozessor weitergegeben werden, der jedes Zielfahrzeug darstellt und den vorbestimmten Entfernungsabstand bestimmt. Für ein solches System wäre ein Prozessor mit einer nicht unerheblichen Datenverarbeitungskapazität nötig, um jedes Zielfahrzeug darzustellen, selbst wenn die Mehrzahl der Zielfahrzeuge keine Kollisionsgefahr darstellen.
Von der britischen Patentanmeldung 1 313 402 ist beispielsweise bekannt, daß die notwendige und hinreichende Bedingung für die Kollision eines ersten sich bewegenden Körpers mit einem zweiten stationären oder sich bewegenden Körper ist, daß der relative Abstand der Körper mit der Zeit abnimmt, während die relative Lage des zweiten Körpers, gemessen vom ersten Körper, konstant bleibt.
Die britische Patentanmeldung 1 605 171 beschreibt ein auf Luftfahrzeugen basierendes System, das die lichte Weite eines Luftfahrzeuges an einem Landschaftsmerkmal bestimmt, indem der Winkel unterhalb der Fluglinie des Luftfahrzeuges von einer Sichtlinie des Luftfahrzeuges zu dem Merkmal, die Geschwindigkeit des Luftfahrzeuges über dem Boden und die Vergrößerungsrate des Winkels der Sichtlinie unter der Horizontalen bestimmt wird.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Kollisionswarnsystem mit:
(i) einer Strahlungsquelle,
(ii) einer Empfangseinrichtung, die eine durch die Quelle emittierte und von einem Gegenstand in ihrem Gesichtsfeld reflektierte Strahlung empfängt und in Abhängigkeit dazu Empfängersignale erzeugt, und
(iii) einer Verarbeitungseinrichtung, die diese Signale verarbeitet und bestimmt, ob ein Gegenstand ein Kollisionsrisiko darstellt oder nicht, wobei die Verarbeitungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die von den Empfängersignalen ein Maß für die Gegenstandssichtlinienrate bestimmt, und eine Einrichtung zum Verwerfen von Signalen von Gegenständen, die eine Sichtlinienrate haben, die größer als ein gesetzter Wert ist, um zwischen Gegenständen zu unterscheiden, die ein Kollisionsrisiko darstellen oder nicht, wobei die Sichtlinienrate die Änderungsrate der Winkelposition in bezug auf das System ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
(a) die Empfangseinrichtung mehrere Empfänger aufweist, und
(b) die Verarbeitungseinrichtung eine Verbindungseinrichtung aufweist, die Signale von verschiedenen Empfängern vereint und zusammengesetzte Signale erzeugt und es der Empfängereinrichtung ermöglicht, mehrere polarsensitive Antworten zu erhalten, die mit den jeweiligen zusammengesetzten Signalen so in Verbindung stehen, daß keine Richtung innerhalb des Systemgesichtsfeldes mit einer Null jeder polarsensitiven Antwort verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet zwischen Gegenständen, die keine Kollisionsgefahr darstellen und Gegenständen, mit denen eine Kollision auf der Basis einer Messung der Änderungsrate der Winkelposition des Gegenstandes in bezug auf das Meßsystem als wahrscheinlich betrachtet wird. Diese Rate ist als Sichtlinienrate bekannt. Gegenstände mit einer geringen Sichtlinienrate sind solche Gegenstände, die sich bei einer Winkelposition in bezug auf das Meßsystem befinden, die sich mit der Zeit langsam ändert. Nähert sich der Gegenstand dem Meßsystem und die Sichtlinienrate ist gering, so ist eine Kollision wahrscheinlich. Gegenstände mit einer hohen Sichtlinienrate stellen normalerweise keine Gefahr dar, es seit denn, die bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit oder sie haben einen geringen Abstand. Obwohl die Erfindung ein Kollisionswarnsystem ist, müssen solche Systeme nicht unbedingt eine physikalische Warnung wie ein hörbares oder sichtbares Signal abgeben, sie können aber eine Warnung an ein Steuersystem ausgeben, das die Warnung für die Steuerung der Bewegung beispielsweise eines Fahrzeugs verwendet, das mit dem System ausgestattet ist, indem z. B. die Bremsen betätigt werden.
Die Erfindung hat gegenüber den Kollisionsverhinderungssystemen nach dem Stand der Technik den Vorteil, daß keine Verarbeitungseinrichtung notwendig ist, um die Position und die relative Bewegung aller Ziele zu bestimmen, bevor bestimmt wird, welche eine Kollisionsgefahr darstellen. Nur diese Ziele, die eine Sichtlinienrate unterhalb eines Schwellenwertes haben, werden verarbeitet, wodurch die Datenverarbeitungsanforderungen des Systems reduziert werden.
Mit wenigstens zwei seitlich getrennten Empfängern kann die Sichtlinienrate der Zielgegenstände bestimmt werden. Im Fall eines Automobilkollisionswarnsystems ist die Trennung der beiden Empfänger durch die Breite des Automobils eine geeignete Trennung zur Winkelbestimmung. Eine solche Winkelbestimmung kann ausgeführt werden, indem die Phasen der Empfänger signale analysiert werden, obwohl weitere Techniken verwendet werden können.
Wenn die Empfängersignale der beiden seitlich getrennten Empfänger addiert werden, weist das resultierende zusammengesetzte Signal eine interferenzartige Randcharakteristik auf, wobei die Empfindlichkeit für die empfangene Strahlung eine Winkelverteilung hat, bei der Empfindlichkeitsmaxima durch Empfindlichkeitsminima getrennt sind. Diese Charakteristik kann verwendet werden, um ein Maß für eine Zielgegenstandssichtlinienrate zu erhalten. Wenn der Zielgegenstand Winkel durchläuft, die Empfindlichkeitsminima entsprechen, ist das Signal zu Rauschverhältnis der Signale gering und die Phase der Signale ist im wesentlichen zufallsverteilt. Das zweite Differential in bezug auf die Zeit der Signalphase kann für einen Vergleich mit einem Schwellwert verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Sichtlinienrate eines Zielgegenstandes einen gesetzten Wert übersteigt.
Es kann gezeigt werden, daß die Fehlerdistanz Z für einen Gegenstand im Abstand R und eine relative Geschwindigkeit V und die Sichtlinienrate ws durch die folgende Gleichung bestimmt werden kann:
Z = ω&sub2;R²/V (1).
Ein Kollisionswarnsystem, das Gegenstände nach ihrer Sichtlinienrate unterscheidet, bei dem nur diese Gegenstände detektiert werden, die eine Gefahr darstellen und alle anderen Gegenstände so früh wie möglich verworfen werden, haben den Vorteil, daß eine komplexe Verarbeitung einer Gefahreneinschätzung nicht notwendig ist.
In Situationen, in denen viele Gegenstände detektiert werden, können Kollisionswarnsysteme nach dem Stand der Technik überfordert werden, die ein Kollisionsrisiko auf der Basis einer Spur des Gegenstandes bestimmen, was zu falschen Alarmen oder verfehlten Gefahren führt. Besondere Probleme treten mit Spurverarbeitungssystemen auf, wenn das Fahrzeug mit dem System auf der Straße in eine Kurve einbiegt. Die Tatsache, zwischen vielen Gegenständen im Gesichtsfeld unterschieden zu müssen kann bedeuten, daß eine hohe Bereichsauflösung gefordert wird. Solche Systeme können sehr komplex sein und sind somit teuer zu implementieren.
Das erfindungsgemäße Kollisionswarnsystem kann eine Einrichtung zur Steuerung der Frequenz der Quelle aufweisen, die richtungsabhängig ist, sie kann beispielsweise in Abhängigkeit der Fahrtrichtung des Systems und Fahrzeuges relativ zu dem magnetischen Nord- und Südpol variiert werden. Solch ein System kann Vorteile haben, indem Verwechslungen zwischen Systemen von anderen Fahrzeugen vermieden werden.
Die erfindungsgemäßen Empfänger können übliche trichterartige Empfänger sein. Ebenso können Brennebenenempfängerreihen verwendet werden, bei denen die Winkelempfindlichkeit durch Antennenelemente in der Brennebene des Empfängers verbessert wird, die unterschiedliche Blickrichtungen haben.
Jeder Brennebenenempfänger kann ein Empfängerelement aufweisen, das in der Brennebene einer Mikrowellenlinse angeordnet ist und Mikrowellenstrahlen empfängt, die empfangene Strahlung mit einem lokalen Oszillatorsignal mischt und ein Zwischenfrequenzsignal extrahiert, das bei der Erzeugung von entsprechenden Empfängersignalen verwendet wird, wobei das Element auf einem dielektrischen Substrat angeordnet ist und aufweist:
(a) eine Dipolempfangseinrichtung zum Empfang der Strahlung, und
(b) Oberflächenleiter, die auf den jeweiligen Seiten des Substrates angeordnet sind, und das lokale Oszillatorsignal von einem lokalen Oszillator zur Dipolempfangsein richtung koppeln und daraus das Zwischenfrequenzsignal extrahieren, und
(c) mehrere Dioden, die die Oberflächenleiter mit der Dipolempfangseinrichtung verbinden.
Das System kann strahlungsabsorbierende Einrichtungen aufweisen, die wenigstens eine der Strahlungen schwächen:
(a) Strahlungsemissionen von Seitenkeulen von der Quelle der Mikrowellenstrahlung, und
(b) Strahlung, die von Gegenständen im Gesichtsfeld der Empfangseinrichtungen reflektiert wurden, die empfindlich für die Aufnahme von Seitenkeulen bei den Empfangseinrichtungen sind.
Dies dient zur Reduzierung von störenden Seitenkeulencharakteristiken des Systems und verbessert dabei seine Betriebszuverlässigkeit.
Für das bessere Verständnis der Erfindung werden nachfolgend erfindungsgemäße Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erklärt, wobei:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm der Erfindung ist,
Fig. 2 ein Empfangsstrahlmuster des Systems von Fig. 1 zeigt,
Fig. 3 eine Reihe von Graphen zeigt, die den Betrieb des Systems von Fig. 1 zeigen,
Fig. 4 ein schematisches Diagramm eines weiteren erfindungsgemäßen System ist,
Fig. 5a ein Querschnitt eines Brennebenenempfängers des Systems von Fig. 4 ist,
Fig. 5b einen Querschnitt einer Linse des Empfängers von Fig. 5a zeigt,
Fig. 6 eine Aufsicht der Antennenelemente des Empfängers von Fig. 5a zeigt,
Fig. 7a eine Aufsicht auf ein alternatives Antennenelement des Empfängers von Fig. 5a zeigt,
Fig. 7b einen Querschnitt des Antennenelements von Fig. 7a zeigt, und
Fig. 7c eine genauere Aufsicht auf das Antennenelement von Fig. 7a zeigt.
Fig. 1 zeigt ein Kollisionsradarwarnsystem 10, das auf einem Fahrzeug befestigt werden würde. Das System 10 weist eine Mikrowellensendeantenne 20, zwei Mikrowellenempfangsantennen 22 und 24 und einen Signalprozessor 26 auf, der an einen Warnsummer 28 angeschlossen ist. Die Mikrowellensendeantenne 20 ist ein gewöhnliches Wellenleiterhorn, das Mikrowellenstrahlung in einem Frequenzbereich von 76 bis 77 GHz emittiert. Die Sendeantenne 20 erzeugt einen Radarstrahl mit einem 10º breiten Azimuthwinkel. Der Radarstrahl ist ein Sendesignal, das ein einzelner Abtaststrahl und ein linear frequenzmoduliertes kontinuierliches Wellensignal (FMCW) ist, wie es durch Stove in dem vorher angegebenen Artikel beschrieben wurde. Das FMCW-Signal wird von einer Quelle 30 erzeugt und über eine Übertragungsleitung 32 zur Sendeantenne 20 übertragen. Die Empfängerantennen 22 und 24 sind seitlich durch einen Abstand von 1,2 m getrennt und stellen jeweils eine hornartige Antenne mit einer Winkelempfindlichkeit von 10º dar, um sich an die Strahlbreite der Sendeantenne 20 anzupassen.
Das FMCW-Signal von der Quelle 30 wird über jeweilige Übertragungsleitungen 50 und 52 an die Signalmischer 34 und 36 übertragen. Die durch die Sendeantenne 20 emittierten Signale und die von den Empfangsantennen 22 und 24 nach der Reflexion an einem Gegenstand empfangenen Signale werden durch die Mischer 34 und 36 mit dem Original-FMCW-Signal von der Quelle 30 gemischt und erzeugen jeweils Videofrequenzausgaben. Diese Ausgaben werden an jeweilige Verstärker 58 und 60 übertragen. Die resultierenden Ausgaben von den beiden Verstärkern werden addiert und erzeugen eine Ausgabe A und werden voneinander subtrahiert und erzeugen eine Ausgabe B. Die Ausgabe A wird durch einen Summenverstärker 62 erzeugt, der die Ausgaben der Verstärker 58 und 60 direkt addiert. Die Ausgaben der Verstärker 58 und 60 werden ebenso durch einen Operationsverstärker 66 geleitet, der ein Ausgabesignal erzeugt, das proportional zur Differenz zwischen den beiden Eingaben ist. Der Operationsverstärker 66 erzeugt die Ausgabe B. Die analogen Signale der Ausgaben A und B werden jeweils einem von zwei Analog/Digital-Konvertern 70 und 72 digitalisiert und jeweils in einem von zwei Fast Fourier Transform(FFT)-Einheiten 74 und 76 weiterverarbeitet, um von den Ausgaben wie in einem üblichen FMCW-Radarsystem eine Information über den Gegenstandsbereich zu bekommen.
Das System 10 ist so konstruiert, daß es einen maximalen Reichweite von 200 m hat. Dieser Betriebsbereich von 200 m ist in acht 25 m-Bereichsabschnitte unterteilt. Die FFT- Einheiten 74 und 76 verarbeiten jeweils die digitalisierten Eingabesignale. Jede FFT-Einheit 74 und 76 hat acht Ausgaben, die jeweils den acht Bereichsabschnitten entsprechen. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur eine Ausgabe von jeder FFT-Einheit in Fig. 1 gezeigt. Liegt ein Gegenstand in einem speziellen Bereichsabschnitt vor, erzeugt jede FFT-Einheit ein komplexes Ausgabesignal am Ausgang, das dem Bereichsabschnitt entspricht. Die Amplitude des Ausgabesignals gibt einen Hinweis auf die Objektgröße und der Phasenwinkel des Signals ist eine Funktion der Entfernung des Gegenstandes vom Radarsystem.
Die acht Ausgaben in jeder FFT-Einheit 74 und 76 werden jeweils an eine Kohärenzdetektionseinheit angeschlossen. Für eine einfache Darstellung ist in Fig. 1 nur eine einzige Ausgabe 78 der FFT-Einheit 74 und eine einzige Ausgabe 79 der FFT-Einheit 76 gezeigt, die an die jeweiligen Kohärenzdetektionseinheiten 80 und 82 angeschlossen sind. Das Radarsystem 10 weist sieben weitere Kohärenzdetektionseinheiten auf, die an jede FFT-Einheit angeschlossen sind, die nicht gezeigt sind. Die Kohärenzdetektionseinheiten 80 und 82 vergleichen die Phasenwinkel der aufeinanderfolgenden Ausgabesignale der FFT-Einheiten 74 und 76 und verwerfen Signale von Gegenständen, die, wie später beschrieben wird, kein Kollisionsrisiko darstellen. Kohärenzdetektoren wurden von G. C. Goddard in einer Veröffentlichung in den Proceedings des IEEE Colloquiums on Adaptive Thresholding, London, England am 25. März 1981, S. 9.1 bis 9.6 beschrieben.
Signale, die von den Kohärenzdetektionseinheiten nicht verworfen werden und somit Gegenstände mit beträchtlichem Kollisionsrisiko darstellen, werden an einen Signalprozessor 90 weitergeleitet. Der Signalprozessor 90 vergleicht die Entfernung dieser Gegenstände mit der Geschwindigkeit des Autos mit dem Radarsystem 10. Liegt der Gegenstand innerhalb eines Abstandes, der gleich dem Anhalteweg des Autos plus dem Abstand ist, der in den zwei Warnsekunden durchlaufen wird, wird der Warnbrummer 28 aktiviert.
In Fig. 2 sind die Strahlempfangsmuster von den Ausgaben A und B gezeigt. Eine punktierte Linie 152 zeigt das Strahlempfangsmuster von Ausgabe A und eine durchgezogene Linie 154 zeigt das Empfangsmuster von Ausgabe B. Die Strahlempfangsmuster zeigen die Empfindlichkeit der Ausgaben in Funktion des Winkels gegenüber Gegenständen. Die Empfangsmuster weisen mehrere Spitzen auf, sowie Spitze 156, die durch zwei Nullen, so wie Null 158 getrennt sind. Die Nullen treten bei den Winkeln θn auf, wobei für kleine Winkel von der Mittelachse wie für ein Kollisionswarnradar gilt:
für Kanal A θ&sub2; + φ = nλ/L = 0, 1, 2, 3 ... (2)
für Kanal B θn + φ = (n + 1/2)λ/L n = 0, 1, 2, 3 ... (3),
wobei
λ die Wellenlänge ist, die der Betriebsfrequenz entspricht,
L der Abstand zwischen den Empfängerantennen 22 und 24 ist, und
φ eine zusätzliche Winkelverschiebung ist, die durch die relative Phase der Empfängerantennen 22 und 24 bestimmt ist.
Gegenstände mit einer geringen Sichtlinienrate bleiben zwischen aufeinanderfolgende Messungen innerhalb einer einzelnen Spitze des zusammengesetzten Antennenmusters von Fig. 2. Gegenstände mit mehr als einer gewissen minimalen Sichtlinienrate durchlaufen zwischen aufeinanderfolgende Messungen wenigstens eine Null entweder in Kanal A oder B. Die zwei Kanäle A und B sind notwendig, um sicherzustellen, daß die Detektion von Gegenständen mit einer geringen Sichtlinienrate bei Winkeln, die Nullen in einem der Kanäle entsprechen, erfolgen. Die relative Phase zwischen den lokalen Oszillatorsignalen der beiden Empfänger kann zufällig sein, wobei die Antennenachse von Fig. 2 als Ganzes relativ zu einer Antennenachse verschoben sind.
In Fig. 3 wird die Betriebsweise der Kohärenzdetektionseinheiten 80 und 82 von Fig. 1 beschrieben. Gegenstände mit einer geringen Sichtlinienrate und einem hohen Signal zu Rauschverhältnis haben einen zeitlichen Phasenverlauf, bei dem die Phase des empfangenen Signals sich linear mit der Zeit ändert. Der zeitliche Phasenverlauf des Rauschens ist gänzlich zufallsverteilt. Hat ein Gegenstand eine Sichtlinienrate, die groß genug ist, um eine oder mehrere Nullen im Empfangsantennenmuster zu durchlaufen, bei denen das Signal- zu-Rauschverhältnis gering ist, so hat der Phasenverlauf Abschnitte, wo er zufallsverteilt wird.
Fig. 3(a) zeigt einen Graph des Phasenwinkels eines Signals eines Gegenstands mit einer geringen Sichtlinienrate im zeitlichen Verlauf. Der Phasenverlauf dieses Gegenstandes ist im wesentlichen linear. Fig. 3(b) zeigt den zeitlichen Verlauf des Phasenwinkels eines Signals von einem Gegenstand mit einer Sichtlinienrate, die so groß ist, daß sie zwei Nullen in den Empfangsantennenmustern durchlaufen hat. Der in Fig. 3(b) gezeigte Phasenverlauf hat zwei Bereiche 170 und 172, in denen der Phasenverlauf zufallsverteilt ist, was den Zeiten entspricht, in denen der Gegenstand sich bei Winkeln relativ zum Radarsystem befand, die Nullen der Empfängerantennen entsprechen. Fig. 3(c) zeigt den Phasenverlauf des Rauschens allein, wobei der Phasenverlauf während des Verarbeitungsintervalls zufallsverteilt ist. Die Fig. 3(b) und 3(c) stellen den Phasenverlauf dar, der während Verarbeitungsintervallen gemessen wurde, in denen keine Gegenstände detektiert wurden, die eine Gefahr darstellen.
Um Phasenverläufe, wie in Fig. 3(a) gezeigt, von Phasenverläufen wie in Fig. 3(b) und 3(c) gezeigt, die verworfen werden würden, zu unterscheiden, wird der Phasenverlauf zweimal nach der Zeit abgeleitet, um eine Messung zu erhalten, die hier als zweite Winkelableitung bezeichnet wird. Die Größen der Änderungen in der zweiten Winkelableitung werden mit einer vorbestimmten Schwelle verglichen. Fig. 3(d) zeigt einen Graph der zweiten Winkelableitung mit der Zeit für die in Fig. 3(a) gezeigten Messungen. Die vorbestimmte Schwelle ist durch die gestrichelte Linie 174 dargestellt. Da der zeitliche Phasenverlauf in diesem Beispiel im wesentlichen linear ist, ist die zweite Winkeldifferenz immer in der Nähe von Null und überquert die Linie 174 nicht. Die zweite Winkelableitung von den in den Fig. 3(b) und 3(c) gezeigten Graphen überschreitet die Schwelle, wie es jeweils in den Fig. 3(e) und 3(f) dargestellt ist.
Ein Kriterium zur Unterscheidung von Gegenständen, die eine Gefahr darstellen von anderen Gegenständen liegt darin, ob während eines Verarbeitungsintervalls TP des Kohärenzdetektors der Gegenstand nicht mehr als ein Drittel des Winkelabstandes zwischen Nullen in den Mustern von Fig. 2 durchläuft. Unter diesen Bedingungen sollte eine Wiederkehr des Gegenstandes in wenigstens einem der Kanäle A oder B detektiert werden. Dies bildet eine obere Grenze der Sichtlinienrate:
ωS < λ/3LTP (4).
Kombiniert man die Gleichungen (1) und (4) erhält man die folgende Grenze für das Verarbeitungsintervall des Kohärenzdetektors:
TP < λR²/3LZV (5).
Jeder der FFT-Ausgänge entspricht einer besonderen Entfernung R. Für eine gegebene Entfernung und eine Grenzgeschwindigkeit ergibt Gleichung (5) einen minimalen Gefahrverfehlungsabstand, der spezifiziert wird, indem die Verarbeitungszeit des Kohärenzdetektors für die FFT-Ausgabe variiert wird, die dieser Entfernung entspricht. In der Praxis jedoch ergibt die Kopplung zwischen der Entfernungsinformation und der Dopplerverschiebung beim FMCW-Radarbetrieb eine Verzerrung des angezeigten Abstands eines Objektes. Eine weitere Folge dieser Kopplung liegt darin, daß ein einzelner Abtaststrahlradar FMCW eine falsche Information über die relative Geschwindigkeit der möglichen Gefahren gibt. In der Praxis sind diese Fehler gewöhnlicherweise klein.
In einer anderen Ausführungsform kann das einzelne Abtaststrahlsignal FMCW durch ein FMCW-Signal ersetzt werden, das eine Abtastung nach oben und unten hat. Solche Signale ermöglichen getrennte Entfernungs- und relative Geschwindigkeitsinformationen. Ein System, das eine FMCW-Abtastung nach oben und nach unten aufweist würde bedeuten, daß die im System 10 verwendete Signalverarbeitung geändert werden müßte, um die Entfernung und die Geschwindigkeitsinformation vor der Kohärenzdetektion zu trennen.
Radarsender und -empfänger haben oft ein Strahlenmuster, das einen Hauptstrahl aufweist, der von einer oder mehreren Seitenkeulen flankiert ist. Seitenkeulen sind in einem Kollisionsradarwarnsystem schlecht, da es nicht möglich wäre, zwischen Objekten zu unterscheiden, die eine Gefahr darstellen und Objekten, die keine unmittelbare Sicherheitsgefährdung darstellen, obwohl sie nahe da sind. Ein Fahrzeug, das sich beispielsweise unmittelbar auf der linken oder auf der rechten Seite des Fahrzeuges mit dem Radar befindet, würde einen Gegenstand darstellen, der offensichtlich keine Relativgeschwindigkeit aufweist und einen sehr geringen Abstand hat, wenn er in den Radarseitenkeulen auftreten würde, und er wäre von einem Gegenstand mit geringem Abstand vor dem Fahrzeug, das das Radar aufweist, nicht unterscheidbar. Dieser Gegenstand würde im Sicherheitsbremsbereich liegen und so einen Alarm auslösen. Radarantennenseitenkeulen können reduziert werden, indem die Antennenvorrichtung an einem Ende einer Röhre eines strahlungsabsorbierenden Materials angeordnet wird. Obwohl dies das Gesichtsfeld für die meisten Radaranwendungen nicht akzeptabel einschränken würde, ist das benötigte Gesichtsfeld für ein Kollisionswarnradar relativ gering, so daß dies ein kosteneffektives Verfahren zur Reduzierung von Seitenkeulen darstellt.
Wenn einmal ein wesentlicher Prozentsatz der Fahrzeuge auf der Straße mit Kollisionsradarwarnsystemen ausgestattet sind, können sich Interferenzen zwischen Radarsystemen ergeben, die im gleichen Bereich arbeiten. Durch die Variation der Schaltrate des FMCW-Signals zwischen den Systemen kann dieses Problem etwas verringert werden. Ein weiteres Verfahren für einen Schutz gegen gegenseitige Interferenz ist die Kopplung einer Sendefrequenz eines Radarsystems zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs mit dem System. Die europäische Frequenzzuordnung für Kollisionsradarwarnsysteme liegt zwischen 76 und 77 GHz. Dies kann in zehn Kanäle mit einer Breite von 100 MHz unterteilt werden, denen jeweils ein bestimmter 36º breiter Sektor von Azimuthwinkeln zugeteilt wird. Zwei Fahrzeuge, die sich von vorne nähern, hätten jeweils eine Radarbetriebsfrequenz, die sich von der Betriebsfrequenz des anderen Fahrzeuges um 500 MHz unterscheidet. Nach periodischen Zeitabständen mißt eine Steuerschaltung ein Ausgabesignal von entweder einem elektronischen oder mechanischen Kompaß. Ein Steuersignal wird dann an einen Radarhauptoszillator gesendet, um die Betriebsfrequenz des Oszillators und somit die Sendefrequenz zu steuern.
Das Radarsystem 10 weist hornartige Empfangsantennen 22 und 24 auf. Anstatt von hornartigen Empfangsantennen kann auch ein Brennebenenempfänger in den Aufbau eines Kollisionsradarwarnsystems eingebaut sein. Brennebenenempfänger sind in der britischen Patentnummer 2 279 179 beschrieben. Fig. 4 zeigt schematisch ein Diagramm eines erfindungsgemäßen Radarsystems 200, das Brennebenenempfänger 202 und 204 aufweist. Das Radarsystem 200 ähnelt dem Radarsystem 10 von Fig. 1, außer daß die Brennebenenempfänger 202 und 204 jeweils drei Empfangsantennenelemente 206a bis 206c und 208a bis 208c aufweisen. Jedes Empfangsantennenelement hat seine jeweilige Ausgabe, so daß Schalteinheiten 210 und 212 benötigt werden, um die Signalverarbeitungskomponenten selektiv jeweils an jede Ausgabe zu koppeln.
Im System 200 erzeugt eine FMCW-Quelle 220 ein Einzelabtaststrahl-FMCW-Signal, das zu einer konventionellen hornartigen wellenleitenden Sendeantenne 224 übertragen wird, die einen Radarstrahl erzeugt mit einem ungefähr 10º breiten Azimuthwinkel und mit einer Erhebungsstrahlbreite, die ausreicht, um sich den Gesichtsfeldern der Empfänger 202 und 204 anzupassen.
Das Signal der FMCW-Quelle 220 wird zu jedem der Empfänger 202 und 204 geleitet. Signale, die von den Antennenelementen 206a bis 206c und 208a bis 208c nach dem Senden von der Sendeantenne 224 und Reflexion von einem Gegenstand kommen, werden mit dem Signal von der FMCW-Quelle 220 gemischt und erzeugen einen Videofrequenzausgabe. Bis auf das Multiplexen der Empfängerausgabe durch die Schalteinheiten 210 und 212 ist die Signalverarbeitung des Systems 200 die gleiche wie für das System 10 und wird nicht weiter beschrieben.
Die Empfänger 202 und 204 sind identisch. In Fig. 5a ist ein horizontaler Querschnitt eines Brennebenenempfängers 250 gezeigt. Die Empfänger 202 und 204 sind dem Empfänger 250 ähnlich. Der Empfänger 250 weist eine Linse 252 mit einer Brennebene 254 auf. Die Linse 252 weist einen vorderen Abschnitt 256, der ein ellipsoides Element mit einem maximalen Durchmesser von 75 mm ist und einen Endabschnitt 258 auf, der konisch geformt ist. Die Linse 252 ist aus Titandioxid mit Polystyroldielektrikum, ein Material das von Plessey Semiconductors aus Lincoln, England, hergestellt ist und eine Dielektrizitätskonstante er von 10 hat. Die Linse 252 weist ein Metallgitter 260 auf, das zwischen dem vorderen Bereich 256 und dem Endbereich 258 angeordnet ist. Das Gitter 260 hat die Form einer ebenen Anordnung von linearen Leitern, die in der Zeichnung vom Ende her abgebildet sind, die im Betrieb vertikal angeordnet sind. Ein Aluminiumsubstrat 262 ist an der hinteren Oberfläche 263 des hinteren Bereichs 258 angeordnet. Das Substrat 262 hat eine äußere Oberfläche 264 in der Brennebene 254.
Die drei Antennenelemente 270a, 270b und 270c, die zusammen als Antennenelemente 270 bezeichnet werden, sind auf der Oberfläche 264 des Substrates 262 in der Brennebene 254 angeordnet und reagieren auf Strahlung von drei verschiedenen Blickwinkeln. Die Antennenelemente 270 sind jeweils gekreuzte Dipolantennen. Eine mittlere Antenne 270b empfängt Strahlung, die parallel zu einer Achse 272 verläuft und die seitlichen Antennen 270a und 270c empfangen jeweils Strahlung von +3º und -3º relativ zur Achse 272. Die Antennenelemente 270 sind auf einer einzigen horizontalen Achse der Brennebene 254 zentriert und haben einen Mittelpunktsabstand von 1,15 mm. Jeder Dipol hat eine Länge von 0,85 mm, was für eine Resonanz im Frequenzbereich geeignet ist, der den Frequenzbereich 76 bis 77 GHz bei einer Schnittstelle zwischen Luft und dem Substrat 262 einschließt. Ein Mikrowellenspeisewellenleiter 280, der an die FMCW-Quelle 220 (nicht gezeigt) angeschlossen ist, hat ein offenes Ausgabeende 282 in der Nähe des Substrates 262.
Die Mikrowelleneingangsleistung der FMCW-Quelle 220 wird entlang des Wellenleiters 280 geleitet; sie wird vertikal in der Ebene der Zeichnung polarisiert, wie es durch das umrahmte Kreuz 284 angedeutet ist. Der Wellenleiter liefert ein lokales Oszillatorsignal (LO) für die Antennenelemente 270. Jedes der Antennenelemente 270 ist eine gekreuzte Dipolantenne mit zwei zueinander senkrechten ebenen Dipolen mit einem Paar Dipolschenkeln. Einer der Dipole jedes Antennenelements ist vertikal in der Zeichenebene angeordnet, parallel zu den Leitern des Metallgitters 260, der andere Dipol ist horizontal angeordnet.
Strahlung, die durch die Sendeantenne 224 gesendet und von einem Gegenstand reflektiert wurde kann vom Empfänger 250 empfangen werden. Das Gitter 260 dient als Polarisator, wobei nur horizontal polarisierte Strahlung die Antennenelemente 270 als ein Empfängersignal RX erreichen kann.
Fig. 5b zeigt einen Querschnitt der Linse 252. Der vordere Bereich 256 hat eine hypohalbellipsoide Form, d. h., ein Bruchteil eines Halbellipsoids mit einer größeren Achse 290 mit der Länge 82,7 mm und einer kleineren Achse 292 der Länge 78,3 mm. Der konische Endbereich 258 hat eine gekrümmte Oberfläche, so daß er im Querschnitt einen Winkel von 50º zu einer Linie parallel zur größeren Achse einnimmt. Die Endober fläche 263 ist rund und hat einen Durchmesser von 28 mm. Die Linse 252 hat eine Gesamtdicke t von 55 mm.
In Fig. 6 ist eine Aufsicht der Antennenelemente 270a, 270b und 270c gezeigt. Die Antennenelemente 270 weisen jeweils zwei Dipole 302 und 304 auf. Die Dipole 302 weisen jeweils zwei Schenkel 306 und 308 auf und die Dipole 304 jeweils zwei Schenkel 310 und 312. Die Schenkel 306 bis 312 sind jeweils 0,325 mm lang und 0,14 mm breit. Die Schenkel 312 sind jeweils längs geteilt mit zwei Armen 312a und 312b, die durch einen Abstand 313 mit 0,04 mm Breite getrennt sind. Die Antennenelemente 270 haben jeweils einen Ring von vier Radarfrequenzmischdioden 314a bis 314d, die jeweils zwischen den Dipolschenkeln von verschiedenen Dipolen angeschlossen sind. Die Schenkel 306 und 308 sind jeweils an die Anoden der Diodenpaare 314a/314b und 314c/314d angeschlossen und die Schenkel 310 und 312 sind jeweils an die Kathoden der Diodenpaare 314b/314c und 314a/314d angeschlossen. Die Dioden 314a bis 314d sind folglich in Richtung der Schenkel eines Dipols gepolt und in Gegenrichtung der anderen Schenkel. Die Arme 312a und 312b des gespaltenen Schenkels 312 sind jeweils an die Dioden 314a und 314d angeschlossen.
Die Dipole der Antennenelemente 270 mit den geteilten Schenkeln sind parallel zur Polarisation des lokalen Oszillatorsignals angeordnet. Die anderen Dipole sind parallel zur Polarisationsrichtung der durch das Gitter 260 übertragene Strahlung angeordnet.
Die LO- und RX-Signale koppeln an die Dipole, die parallel zu ihren Polarisationsrichtungen sind. Die LO- und RX-Signale werden durch die Dioden 314a und 314d gemischt und erzeugen Zwischenfrequenz(IF)-Signale. Die IF-Signale liegen bei der Differenzfrequenz zwischen den LO- und RX-Signalen. Der geteilte Schenkel erscheint bei Radarfrequenzen durch die kapazitive Kopplung zwischen den Schenkeln wie ein einzelner Schenkel. Bei der Zwischenfrequenz jedoch verhält er sich wie zwei parallele Leiter, die eine Sendeleitung bilden. Der geteilte Schenkel bildet somit eine Ausgabevorlage, um die IF- Signale zur Verarbeitungsschaltung zu übertragen. Die Verarbeitung wird ausgeführt, wie vorher im Zusammenhang mit dem Radarsystem 10 beschrieben.
Wo das Radarsystem 10 acht kohärente Detektoren für jede Ausgabe der FFT-Einheiten aufwies, benötigt die Verarbeitungsschaltung des Systems 200 drei Reihen von acht Kohärenzdetektoren für jede FFT-Einheit, zusammen mit einer Multiplexeinheit, um die Ausgänge der FFT-Einheit passend an eine passende Reihe in Koordination mit den Schalteinheiten 210 oder 212 zu schalten. Unter der Voraussetzung, daß eine passende Datenverarbeitungskapazität in den Kohärenzdetektoren vorhanden ist, kann man ohne Multiplexeinheit auskommen; die Datenverarbeitung sollte notwendigerweise eine Einrichtung zur Datenverarbeitung von jeder Blickrichtung mit zeitlichem Multiplexen aufweisen.
Wenn die Kosten der hinzugefügten elektrischen Schaltung keine sehr große Bedeutung haben, können die Schalteinheiten 210 und 212 weggelassen werden und an ihre Stelle drei einzelne Sätze von Verarbeitungsschaltungen vorgesehen sein, eine für jede Blickrichtung der Empfänger 202 und 204.
Anstelle des Speisewellenleiters 280, der ein LO-Signal bereitstellt, kann das LO-Signal direkt an die Empfangsantennen gespeist werden. Ein Brennebenenempfänger mit einer solchen Anordnung wäre ähnlich wie die Receiver 202 und 204 ohne den Wellenleiter 280. In Fig. 7a ist eine Aufsicht eines weiteren Antennenelements 350 gezeigt, das in einen solchen Receiver eingebaut werden kann. In Fig. 7b ist ein Querschnitt des Antennenelements 350 entlang der Linie VII-VII von Fig. 7a gezeigt. Das Antennenelement 350 ist auf einer ersten Seite eines Aluminiumsubstrats 351 angeordnet und weist einen Dipol 352 mit zwei Schenkeln 354a und 354b und eine LO-Signalspeisestruktur 356 auf. Der Dipol 352 hat eine Breite von 0,14 mm und eine Gesamtlänge von 0,85 mm, wobei jeder Schenkel 354a und 354b eine Länge von 0,405 mm hat. Die Speisestruktur 356 weist einen ersten Leiter 358 auf einer ersten Seite des Substrates und einen zweiten Leiter 360 auf einer zweiten Leiter des Substrats auf. Der erste Leiter 358 hat eine konstante Breite von 0,2 mm, wobei der zweite Leiter 30 eine Breite hat, die sich über die Länge ändert. Entlang eines mittleren Bereiches 361a hat der zweite Leiter 360 eine Breite von 0,3 mm, bei einem Endbereich 361b eine Breite von 0,2 mm und in einem dritten Bereich 361c vergrößert sich die Breite von 0,3 mm auf ungefähr 3 mm. Der zweite Leiter 360 ist eine Erdungsplatte und ist an Masse angeschlossen.
Fig. 7c zeigt eine genauere Aufsicht eines Abschnittes des Antennenelements 350. Der erste Leiter 358 ist an die beiden Schenkel 354a und 354b über zwei Dioden 362a und 362b angeschlossen. Der zweite Leiter 360 ist über ein plattiertes Durchgangsloch 364 durch das Substrat 351 und jeweils die Verbindungsleitungen 366a und 366b an die Schenkel 354a und 354b angeschlossen. Die Verbindungsleitungen 366a und 366b sind jeweils 0,42 mm lang und 0,08 mm breit und sind durch einen Abstand von 0,04 mm Breite getrennt.
Ein LO-Speisesignal wird an den ersten Leiter 358 gekoppelt. Eine durch das Antennenelement 350 empfangene Strahlung nach der Reflexion von einem entfernten Gegenstand wird mit dem LO-Signal gemischt und erzeugt ein IF-Signal, das über den ersten Leiter 358 extrahiert wird.
Während die Antennenelemente 270 und 350 so aufgebaut wurden, daß sie im Frequenzbereich von 76 bis 77 GHz arbeiten, ist es einem Fachmann der Mikrowellenantennenbautechnik klar, daß für andere Frequenzen die Größenordnungen der Komponenten der Antennenelemente wie für den Betrieb bei den gewünschten Frequenzen geändert werden müssen. Jeder Dipol hat eine effektive Länge, die seine physikalische Länge multipliziert mit der Quadratwurzel der mittleren Dielektrizitätskonstante der bei den Medien auf beiden Seiten davon ist. Hat der Dipol 352 beispielsweise Luft auf einer Seite (s = 1) und Aluminium (s = 10) auf der anderen Seite, so ist seine effektive Länge gleich 0,85 mm multipliziert mal 1/2(10 + 1). Dies ist 2 mm, was einer halben Wellenlänge im freien Raum von Mikrowellenstrahlung von ungefähr 75 GHz entspricht. Falls es gewünscht wird, kann die Länge der Dipole geändert werden, daß sie die effektive Länge von nλ/2 haben, wobei λ die Wellenlänge im freien Raum ist und n eine ungerade ganze Zahl. Ist n größer als 1, muß der Mittelpunktsabstand der Dipole vergrößert werden, wobei eine solche Anordnung nicht so effizient sein kann.
In alternativen Ausführungsformen können die in bezug auf die Fig. 1 und 4 beschriebenen Systeme 10 und 200 so geändert werden, daß die FMCW-Quelle ein FMCW-Signal erzeugt, das eine Frequenz hat, die ein Untervielfaches der Ausgabefrequenz ist. Beispielsweise kann die FMCW-Quelle ein Signal erzeugen, das ein Viertel der Ausgabefrequenz hat. Dafür wird ein Frequenzmultiplikator und vorteilhafterweise ein Verstärker zwischen der FMCW-Quelle und dem Sender benötigt. In der obigen Ausführungsform würde ein Vierfachfrequenzmultiplikator benötigt werden. Die Signalmischer sowie die Mischer 34 und 36 und die Antennenelemente 270 sind angeordnet, um auf den Oberwellen der FMCW-Quellenfrequenz zu arbeiten; Frequenzmultiplikatoren zwischen der FMCW-Quelle und den Mischern sind nicht notwendig.

Claims

1. Kollisionswarnsystem mit

(i) einer Strahlungsquelle (20, 30, 32);

(ii) einer Empfangseinrichtung (22, 24, 34, 36, 58, 60), die eine durch die Quelle (20, 30, 32) emittierte und von einem Gegenstand in seinem Gesichtsfeld reflektierte Strahlung empfängt und in Abhängigkeit davon Empfängersignale erzeugt; und

(iii) einer Verarbeitungseinrichtung (26), die die Signale verarbeitet und bestimmt, ob ein Gegenstand ein Kollisionsrisiko darstellt oder nicht, wobei die Verarbeitungseinrichtung (26) eine Einrichtung (62, 66, 70 bis 76) aufweist, die von den Empfängersignalen ein Maß für die Gegenstandssichtlinienrate bestimmt, und eine Einrichtung (80, 82, 90) zum Verwerfen von Signalen, die von Gegenständen kommen, die eine Sichtlinienrate haben, die größer als ein gesetzter Wert ist, um zwischen Gegenständen zu unterscheiden, die ein Kollisionsrisiko darstellen oder nicht, wobei die Sichtlinienrate die Änderung der Winkelposition in bezug auf das System ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Empfangseinrichtung mehrere Empfänger (22, 24) aufweist; und

(b) die Verarbeitungseinrichtung (26) eine Verbindungseinrichtung (62, 66) aufweist, die Signale von verschiedenen Empfängern (22, 24) vereint und zusammengesetzte Signale erzeugt und der Empfangseinrichtung (22, 24, 34, 36, 58, 60) ermöglicht, mehrere polarempfindliche Antworten (152, 154) zu erhalten, die mit den jeweiligen zusammengesetzten Signalen so verbunden sind, daß keine Richtung innerhalb des System gesichtsfeldes mit einer Null (158) jeder polarempfindlichen Antwort verbunden ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung eine Phasenanalyseeinrichtung (70 bis 76, 80, 82, 90) aufweist, die die Phase der Empfängersignale analysiert und Signale mit einer zeitlichen Phasenentwicklung über ein Verarbeitungsintervall verwirft, die eine größere Sichtlinienrate als ein gesetzter Wert haben.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (22, 24, 34, 36, 58, 60) zwei Empfänger (22, 24) aufweist, und wobei die Verbindungseinrichtung eine Einrichtung (62, 66) aufweist, die Empfängersignale von den Empfängern (22, 24) addiert und ein erstes zusammengesetztes Signal bei einer ersten zusammengesetzten Ausgabe erzeugt und ein Empfängersignal von dem anderen Empfängersignal subtrahiert und ein zweites zusammengesetztes Signal bei einer zweiten zusammengesetzten Ausgabe erzeugt, und wobei die Empfindlichkeitsmaxima der ersten zusammengesetzten polarempfindlichen Ausgabeantwort bei Winkeln auftreten, die Empfindlichkeitsminima der zweiten zusammengesetzten polarempfindlichen Ausgabeantwort entsprechen.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung (26) eine Phasenanalyseeinrichtung (70 bis 76, 80, 82, 90) aufweist, die die Phase der Empfängersignale analysiert und Signale verwirft, die einen zeitlichen Phasenverlauf über ein Verarbeitungsintervall haben, der für eine Sichtlinienrate größer als ein gesetzter Wert steht, wobei die Phasenanalyseeinrichtung Digitalisierungseinrichtungen (70, 72) aufweist, um die ersten und zweiten zusammengesetzten Ausgabesignale zu digitalisieren und eine Einrichtung, um eine Fast-Fourier-Transformation (FFT) durchzuführen und die transfor mierten Signale an mehrere FFT-Ausgaben auszugeben und eine jeweilige Kohärenzdetektionseinheit (80, 82) die an jede FFT-Ausgabe angeschlossen ist und die Phasenwinkel von aufeinanderfolgenden transformierten Ausgabesignalen vergleicht.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kohärenzeinrichtung (80, 82) eine Einrichtung bereitstellt, die für den Vergleich mit einem Schwellenwert die zweite Ableitung nach der Zeit der Phase des transformierten Signals erzeugt.

6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kohärenzdetektionseinheit (80, 82) ein Verarbeitungsintervall hat, das von der FFT-Ausgabe abhängt, an die sie angeschlossen ist.

7. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger eine hornartige Antenne (22, 24) aufweisen.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger einen Brennebenengruppenempfänger (202, 204) aufweisen.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennebenenempfänger (202, 204) ein Empfängerelement (202, 204) aufweist, das in der Brennebene (264) einer Mikrowellenlinse (252) angeordnet ist und Mikrowellenstrahlung von der Quelle (20, 30, 32) empfängt, die empfangene Strahlung mit einem lokalen Oszillatorsignal mischt und ein Zwischenfrequenzsignal extrahiert, das bei der Erzeugung der Empfängersignale verwendet wird, wobei das Element (202, 204) auf einem dielektrischen Substrat (262) angeordnet ist und aufweist:

(a) Dipolempfangseinrichtungen (354a, 354b) für den Empfang von Strahlung; und

(b) Oberflächenleiter (358, 360), die auf den jeweiligen Seiten des Substrats angeordnet sind und das lokale Oszillatorsignal von einem lokalen Oszillator an die Dipolempfangseinrichtungen (354a, 354b) koppeln und das Zwischenfrequenzsignal davon extrahieren; und

(c) mehrere Dioden (314), die die Oberflächenleiter (358, 360) mit den Dipolempfangseinrichtungen (354a, 354b) verbinden.

10. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (20, 30, 32; 220, 224) angeordnet ist, und Strahlung mit einer Frequenz emittiert, die von der Orientierung des Systems abhängt.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das System Orientierungssensoreinrichtungen aufweist, die die Orientierung des Systems erkennen und die Frequenz der von der Quelle (20, 30, 32; 220, 224) in Abhängigkeit der Orientierung emittierten Strahlung steuern, wobei die Orientierungssensoreinrichtung wenigstens einen elektrischen Kompaß und einen mechanischen Kompaß aufweist, um die Orientierungen des Systems in bezug auf den magnetischen Nord- und Südpol der Erde zu detektieren.

12. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine strahlungsabsorbierende Einrichtung aufweist, die wenigstens eine der Strahlungen schwächt:

(a) Seitenkeulenemissionen von der Quelle der Mikrowellenstrahlung (20, 30, 32; 220, 224); und

(b) Strahlung, die von Gegenständen im Gesichtsfeld der Empfangseinrichtung reflektiert wurde, die bei der Empfangseinrichtung (22, 24, 34, 36, 58, 60; 204) empfindlich für Seitenkeulenempfang ist.