Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gegenstandsdetektionsgerät
und insbesondere auf ein Einbrecherdetektionssysteme, die ein Bild des Detektionsgebietes
erzeugen. Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum
Kalibrieren eines derartigen Detektionsgeräts.
Die Verwendung von Radar ist durchaus bekannt zum Detektieren der
Lage und eventuell der Geschwindigkeit von Gegenständen innerhalb des Bereichs des
Radargeräts. Es wurde bereits vorgeschlagen, Radar zu benutzen zum Detektieren des
Vorhandenseins oder der Bewegung von Einbrechern in einem definierten Gebiet, beispielsweise
zum Schaffen eines Alarmsystems.
Wenn ein Radarbilderzeugungssystem zur Überwachung eines Gebietes
mit Hindernissen, wie diese in einem Haus oder einem Garten vorhanden sind, benutzt
wird, wird die Empfindlichkeit des Systems für bestimmte Gebiete weitgehend reduziert
durch das Vorhandensein dieser Hindernisse. Eine mögliche Lösung dieses Problems
ist, eine Übertragungsintensität zu wählen, die derart ist, dass alle Punkte innerhalb
des Detektionsgebietes eine erforderliche minimale Empfindlichkeit haben um eine
Einbrecherdetektion zu ermöglichen. Ein Problem bei dieser Annäherung ist, dass
die Signalintensität unnötig hoch sein wird in Gebieten, die keine Hindernisse aufweisen,
Eine mögliche Folge davon ist Interferenz mit Systemen, die außerhalb des Detektionsgebietes
arbeiten.
Richtantennen sind bekannt zum Übertragen elektromagnetischer Wellen
im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum
Kalibrieren eines Gegenstandsdetektionsgeräts, wobei dieses Gerät Bilderzeugungsmittel
mit einem Sender zum Ausstrahlen einer Signalwelle im Wesentlichen in einer vorbestimmten
Richtung, und einen Empfänger zum Empfangen eines reflektierten Signals, im Wesentlichen
aus der vorbestimmten Richtung aufweist, wobei Mittel vorgesehen sind zum Ändern
der vorbestimmten Richtung, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte
umfasst:
– das bildliche Darstellen eines Detektionsgebietes mit einer Abgrenzung
durch Übertragung von Signalwellen in einer Anzahl Richtungen und das Analysieren
der empfangenen, reflektierten Signalwellen;
– das Positionieren von Signalwellenreflektormitteln einer bekannten Reflexionsantwort
an einer Vielzahl von Positionen um die Begrenzung des Detektionsgebietes herum;
– das bildliche Darstellen des Detektionsgebietes mit den positionierten
Signalwellenreflektormitteln, indem Signalwellen in die verschiedenen Richtungen
ausgestrahlt werden und das Analysieren der empfangenen reflektierten Signalwellen;
– das Verarbeiten der detektierten Bilder zum Erhalten von Information
in Bezug auf einen Begrenzungsparameter der Bilderzeugungsmittel an der Begrenzung;
und
– das Kalibrieren eines Übertragungsparameters des Senders für jede Richtung
zum Erhal ten eines gewünschten Wertes des Begrenzungsparameters an einem Teil der
Begrenzung entsprechend der betreffenden Richtung.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Kalibrierung eines Detektionsgeräts,
das eine Richtantenne enthält und eine Modifikation eines Übertragungsparameters
für verschiedene Richtungen ermöglicht. Das Kalibrierungsverfahren ermöglicht es,
dass der Übertragungsparameter entsprechend der Richtung der Antenne zum Erhalten
gewünschter Begrenzungsparameter eingestellt wird.
Der Begrenzungsparameter kann die Empfindlichkeit der Bilderzeugungsmittel
an der Grenze sein. Dies ermöglicht es, dass die Detektion eines Gegenstandes an
jeder Stelle innerhalb des Detektionsgebietes gewährleistet ist. Die Empfindlichkeit
wird vorzugsweise durch Subtraktion des Bildes des Detektionsgebietes ohne die Signalwellenreflektoren
von dem Bild des Detektionsgebietes mit den Signalwellenreflektormitteln erhalten.
Der Begrenzungsparameter kann auch die Signalintensität an der Grenze
des Detektionsgebietes sein. In diesem Fall ist es, weil die Reflexion, hervorgerufen
durch die Signalwellenreflektoren bekannt ist, und weil die Dämpfung des reflektierten
Signals zwischen dem Reflektor und dem Empfänger gleichwertig ist mit der Dämpfung
des ursprünglich übertragenen Signals zwischen dem Sender und dem Reflektor möglich,
die Signalintensität an der Grenze zu berechnen, und zwar aus einer Analyse des
reflektierten Signals.
Das Kennen der Grenzsignalintensität ermöglicht es, dass der Übertragungsparameter
derart kalibriert wird, dass die Signalintensität außerhalb der Grenze eine vorbestimmten
Schwelle nicht übersteigt.
Der Übernagungsparameter kann die übertragene Signalintensität umfassen
und diese Intensität kann dann für jede Übertragungsrichtung kalibriert werden.
Die Kalibrierung kann die Signalintensität an der Grenze und die Empfindlichkeit
berücksichtigen, so dass eine maximale Signalintensität an der Grenze geschaffen
wird und, wo es diese maximale Intensität erlaubt, wird auch eine minimale Empfindlichkeit
erhalten. Dort, wo diese zwei Anforderungen nicht kompatibel sind, kann der Übertragungsparameter
außerdem oder auf alternative Weise die Übertragungszeit in der vorbestimmten Richtung
enthalten, und zwar die Verweilzeit des Senders in der betreffenden Richtung. Steigerung
der Verweilzeit hat den Effekt, dass der Rauschabstand der Bilderzeugungsmittel
zur Zieldetektion an der Grenze gesteigert wird, was zu einer besseren Empfindlichkeit
führt, ohne Steigerung der Übertragungsintensität.
Die Signalwelle ist vorzugsweise eine elektromagnetische Welle in
dem Mikrowellenbereich.
Die vorliegende Erfindung schafft ebenfalls ein Gegenstandsdetektionsgerät
zur bildlichen Darstellung eines Detektionsgebietes mit einer Begrenzung durch Übertragung
von Signalwellen und durch Analyse der empfangenen reflektierten Signalwellen, wobei
dieses Gerät die nachfolgenden Elemente umfasst:
– Bilderzeugungsmittel mit einem Sender zum Ausstrahlen einer Signalwelle
im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung,
– einen Empfänger zum Empfangen eines reflektierten Signals aus im Wesentlichen
der vorbestimmten Richtung,
– Mittel zum Ändern der vorbestimmten Richtung, und
– Mittel zum Ändern eines Übertragungsparameters des Senders für jede
vorbestimmte Richtung, wobei der Übertragungsparameter für jede vorbestimmte Richtung
derart selektiert wird, dass die Detektionsempfindlichkeit des Geräts an der Begrenzung
größer ist als eine vorbestimmte Empfindlichkeitsschwelle und wobei die Signalintensität
an der Begrenzung unterhalb einer vorbestimmten Intensitätsschwelle liegt.
In dem Gerät nach der vorliegenden Erfindung ist die Grenzempfindlichkeit
für den Hauptteil der Grenze vorzugsweise konstant und liegt über einem minimalen
Pegel, so dass Detektion innerhalb der Grenze gewährleistet wird. Außerdem wird
die Signalintensität an der Grenze begrenzt.
Die vorliegende Erfindung schafft ebenfalls einen Satz von Teilen,
der Folgendes umfasst:
– ein Gegenstandsdetektionsgerät, das die nachfolgenden Elemente umfasst:
– Bilderzeugungsmittel mit einem Sender zum Ausstrahlen einer Signalwelle
im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung,
– einen Empfänger zum Empfangen eines reflektierten Signals aus im Wesentlichen
der vorbestimmten Richtung,
– Mittel zum Ändern der vorbestimmten Richtung, und
– Mittel zum Ändern eines Übertragungsparameters des Senders für jede
vorbestimmte Richtung, und
– ein Kalibriergerät, das die nachfolgenden Elemente umfasst:
– Mittel zum Verarbeiten eines ersten und eines zweiten Bildsignals von
dem Gegenstandsdetektionsgerät zum Analysieren von Differenzen zwischen dem ersten
und dem zweiten Bildsignal; und
– Signalwellenreflektormittel mit einer bekannten Reflexionsantwort, wobei
die Mittel zum Verarbeiten des ersten und des zweiten Bildsignals Daten in Bezug
auf die Reflexionsantwort der Signalwelienreflektormittel enthalten.
Dieser Satz mit Teilen schafft ein geeignetes Detektionssystem und
ermöglicht eine Kalibrierung nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Beispiel eines bekannten Radarsystems,
implementiert in einem Gerät nach der vorliegenden Erfindung,
2 eine Darstellung eines bestehenden
Sicherheitssystems zur Erläuterung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung,
und
3 einen Eckreflektor, der bei dem Kalibrierverfahren
nach der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann.
1 zeigt in vereinfachter schematischer
Form ein Radarsystem, das einen Sender 2, beispielsweise einen Oszillator,
umfasst, der von einem Modulator 4 gesteuert wird zum Modifizieren des
Sendersignals. Es sind mehrere Modulationstechniken für Radarsysteme bekannt und
die Verwendung kontinuierlicher Wellenformen (CW) für den Oszillator wird nachstehend
beschrieben. In einem Basis-CW-Radar ermöglicht die Doppler-Frequenzverschiebung
eine Trennung des empfangenen Echosignals von dem übertragenen Signal. Ein derartiges
System detektiert Bewegung, aber eine nicht modulierte kontinuierliche Wellenform
kann nicht einen Bereich messen. Bereichsmessung kann aber dadurch gemacht werden,
dass Frequenz- oder Phasenmodulation angewandt wird.
Das System nach 1 basiert auf Frequenzmodulation
(FMCW-Radar), und der Modulator 4 ändert die Sendefrequenz als Funktion
der Zeit auf bekannte Art und Weise. Typischerweise erzeugt der Sender
2 elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz, die innerhalb des Mikrowellengebietes
liegen, und zwar etwa 300 MHz bis 30 GHz.
Die von dem Sender und dem Modulator 4 erzeugten Signale
werden über einen Duplexer 8 einer Antenne 6 zugeführt. Die von
dem Sender 2 erzeugte Wellenform wird durch die Antenne 6 in den
Raum gestrahlt. Die Antenne 6 kann auch als Signalempfänger für die Empfangsschaltung
wirksam sein und der Duplexer 8 kanalisiert die zurückgekehrten Echosignale
zu dem Empfängerteil der Schaltungsanordnung.
Bei FMCW-Radar umfasst das empfangene Echosignal ein zeitverschobenes
Signal, hergeleitet von dem ursprünglich übertragenen Signal. Durch Mischung des
Übertragungssignals und des Echosignals ist es möglich, ein Taktsignal zu schaffen,
das ein Maß des Zielbereichs schafft. Diese Techniken sind dem Fachmann durchaus
bekannt.
Dazu ist der Mischer 9 vorgesehen, der die Echosignale
von dem Duplexer 8 und das Sendesignal von dem Sender 2 empfängt.
Die Senderschaltung 10 umfasst Verstärkungs- und Filterstufen und Frequenzanalyse
zum Identifizieren der Takte innerhalb des gemischten Signals. Herkömmlicherweise
ist eine Wiedergabeanordnung 12 vorgesehen zum Schaffen einer sichtbaren
Interpretation der analysierten Echosignale.
Die obenstehende Beschreibung bezieht sich auf die Elemente, die bei
FMCW-Radar herkömmlich sind. Andere Formen aber eines Radarsystems können bei dem
Gerät nach der vorliegenden Erfindung benutzt werden. So kann beispielsweise ein
Impulsradarsystem benutzt werden, wodurch der Bereich eines aus einer gemessenen
Verzögerung des Echos zu ermittelnden Ziels und die Signalintensität des Echosignals
benutzt werden zum Ermitteln der Größe des Ziels, und zwar entsprechend dem Pegel
der Reflexion.
In dem Detektionssystem nach der vorliegenden Erfindung wird eine
Richt antenne 6 verwendet und es ist ein Drehtisch 14 vorgesehen
zum Drehen der Antenne um eine gerichtete Signalübertragung über 360 Grad zu ermöglichen.
Der Drehtisch wird von einem Prozessor 16 gesteuert, der ebenfalls den
Modulator steuert um zu ermöglichen, dass ein oder mehrere Übertragungsparameter
des Detektionssystems synchron zu der Drehung der Antenne variiert werden, wie aus
der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht. Der Prozessor empfängt ebenfalls Signale
von der Empfängerschaltung 10.
2 zeigt ein Sensorsystem, auf das die
Kalibrierungsmethode nach der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann.
Ein Detektionsgebiet 20 wird durch eine Begrenzung
22 definiert, die eine unregelmäßige Form haben kann. Ein Radarsender-
und – Empfängersystem 24 ermöglicht es, dass das Bild innerhalb der
Begrenzung 22 entsprechend einem bekannten Radarvorgang abgetastet wird.
Das Radarsystem 24 hat eine Richtantenne 6, die
über 360° gedreht werden kann, so dass das Detektionsgebiet 20 abgetastet
wird. Die Antenne 6 kann beispielsweise eine planare gedruckte Antenne,
eine Trichterantenne oder einen Schlitzwellenleiter aufweisen. Diese und weitere
Möglichkeiten dürften dem Fachmann klar sein.
Das Detektionsgebiet 20 aus 2
stellt ein Gebäude das, und das Radarsystem 24 kann zum Detektieren von
Einbrechern in das Gebäude sein. Das Gebäude ist in einfacher Form dargestellt um
eine Anzahl Wände 28 zu umfassen, die eine Dämpfung der Signalwellen verursachen,
bevor diese die Grenze 22 erreichen.
So erreicht beispielsweise die Signalwelle A die Grenze
27 ohne Hindernisse von Wänden 28 und die Dämpfung des Strahles
(der Abfall in der Stromdichte) wird nur durch Dispersion der ausgestrahlten Signalwelle
diktiert.
Für eine Richtantenne reduziert die Leistungsdichte der elektromagnetischen
Strahlung (in dem freien Raum), je nachdem der Abstand von der Quelle zunimmt, und
zwar auf eine An und Weise, gegeben durch die nachfolgende Gleichung:
Pt stellt die Leistung des Radarsenders dar, G stellt die Verstärkung
der Richtantenne dar, was ein Maß der zugenommenen Leistung ist, ausgestrahlt in
der Richtung des Ziels im Vergleich zu der Leistung, die von einer isotropen Antenne
ausgestrahlt werden würde (einer Antenne, die einheitlich in allen Richtungen ausstrahlt),
und R stellt den Abstand von der Quelle dar In 2 soll
die Anzahl paralleler Pfeile die Leistungsdichte des Signals darstellen, aber die
oben beschriebene Dispersion ist zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung ignoriert.
Durch Ignorierung der oben beschriebenen Dispersion erfährt die Signalwelle
A keine Dämpfung zwischen der Antenne 26 und der Begrenzung 22.
Die Signalwelle B geht durch die eine Wand 28, bevor sie die Begrenzung
22 erreicht und wird dadurch gedämpft, dargestellt durch zwei Pfeile, welche
die Begrenzung 22 erreichen. Das Signal B' wird ebenfalls an der Wand
28 reflektiert, wobei ein Teil davon in der Richtung der Antenne
26 reflektiert wird, wodurch das Detektionssystem imstande ist, das Vorhandensein
der Wand zu detektieren. Die Signalwelle C geht durch zwei Wände 28, bevor
sie die Grenze 22 erreicht und wird dadurch wesentlich gedämpft. Die Signale
C' und C" werden auch an den Wänden 28 reflektiert, wodurch das Detektionssystem
imstande ist, das Vorhandensein dieser Hindernisse auf bekannte Art und Weise zu
detektieren. Selbstverständlich wird die Signaldämpfung und -reflexion komplizierter
sein als in 2 dargestellt.
Das System nach 2 ist dargestellt zum
Übertragen einer einheitlichen Leistungsdichte von dem Sender 24 in allen
Winkellagen der Antenne 26. Der Drehtisch 14 kann gesteuert werden
um eine Übertragung in beispielsweise jeweils 5 Grad zu schaffen. In 2
sind nur drei Übertragungsrichtungen dargestellt. Die konstante Intensität des Übertragungssignals
führt zu Signalen an der Grenze AB, BB, CB mit
verschiedenen Leistungsdichten. Auf gleiche Weise ist die Empfindlichkeit des Detektionssystems
an verschiedenen Stellen der Grenze verschieden. So wird beispielsweise an Stellen
um die Begrenzung mit einer schwachen Leistungsdichte das reflektierte Signal von
einem bestimmten Ziel kleiner sein als an Stellen hoher Leistungsdichte.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Kalibrieren des
Detektionssystems nach 2 zum Gewährleisten einer konstanten
Empfindlichkeit um die Begrenzung 22 und/oder zum Schaffen einer maximalen
Leistungsdichte an der Grenze 22 um Interferenz des einen Detektionssystems
mit einem System, das in einem angrenzenden Detektionsgebiet arbeitet, zu vermeiden.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Bild des Detektionsgebietes
20 genommen, das die Interpretation der Echosignale betrifft, wie B', C'
und C''. Auf diese Weise kann ein Bild des Detektionsgebietes mit Bereichszellen
und Azimuthzellen aufgebaut werden, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Zum Erhalten von Information in Bezug auf die Begrenzung
22 sind an die Grenze Reflektoren aufgestellt, die in Richtung des Senders
zeigen, um das detektierte Bild zu ändern.
Es sind mehrere Reflektoren mit einem bekannten Reflexionsvermögen
bekannt. Ein effizienter Reflektor (d. h. mit einem hohen Reflexionsvermögen) ist
ein Rechteck-Reflektor, wie in 3 dargestellt. Dieser
umfasst drei Seiten 30 eines Würfels, die je eine gemeinsame Ecke 32 haben.
Bei dem Kalibrierverfahren nach der vorliegenden Erfindung können solche Eckreflektoren
mit regelmäßigen Intervallen an die Grenze 22 aufgestellt werden und schaffen
ein reflektiertes Signal, das eine bekannte Funktion der Leistungsdichte des auf
den Reflektor gerichteten Signals ist.
Wenn Reflektoren an der Grenze 22 stehen, wird ein neues
Bild des Detektionsgebietes 20 genommen, das dann Echosignale, die von
den Eckreflektoren erzeugt worden sind, enthält.
Subtraktion der Echosignale von der ersten Bilddetektion (ohne Reflektoren)
von den Echosignalen der zweiten Bilddetektion (mit Eckreflektoren) ermöglicht eine
Analyse der zusätzlichen Signale, die von den Reflektoren erzeugt worden sind. Diese
Analyse kann von dem Prozessor durchgeführt werden, der dazu einen geeigneten Speicher
hat zum Speichern der Signalinformation. Auf alternative Weise können die erforderlichen
Vergleiche von einem einzelnen Prozessor durchgeführt werden, der nur während der
Installation verwendet wird.
Die Reflektorsignale können benutzt werden zum Ermitteln der Empfindlichkeit
des Detektionssystems an der Grenze 22 für die bestimmte Übertragungsrichtung.
Es ist dann möglich, den Prozessor 16 zu benutzen um die Ausgangsleistung
des Senders für jede Richtung einzustellen, so dass die Systemempfindlichkeit an
der Grenze für alle Richtungen konstant ist. Diese Annäherung ermöglicht es, dass
Detektion eines Einbrechers gewährleistet ist, da das System an allen Stellen des
Detektionsgebietes 20 eine minimale Empfindlichkeit hat (die Grenzempfindlichkeit).
Es können sich aber Situationen dartun, in denen es sein kann, dass
die erforderliche Ausgangsleistung des Senders zum Erhalten der gewünschten Signalempfindlichkeit
nicht praktisch ist. Dies kann der Fall sein, wo es eine hohe Dämpfung gibt. Sogar
wenn die Senderleistung zum Erreichen der gewünschten Empfindlichkeit an der Grenze
auf den erforderlichen Pegel gesteigert werden kann, kann es eine unakzeptierbar
hohe Leistungsdichte an der Grenze geben. Es kann sein, dass dies aus Gesundheitsgründen
nicht erwünscht ist und dass Regelungen in Bezug auf Signalübertragung verletzt
werden können. Außerdem können dort, wo eine hohe Senderleistungsdichte erforderlich
ist zum Erzielen der gewünschten Signalintensität an der Grenze, nahe liegende Ziele
den Empfänger überlasten.
Es ist auch möglich aus den Reflektorsignalen die Signalintensität
an der Grenze zu ermitteln. Dies ist möglich, weil die Dämpfung des reflektierten
Signals von dem Reflektor zu dem Empfänger die gleiche ist wie die Dämpfung des
übertragenen Signals zwischen dem Sender und dem Reflektor. Folglich ist es auch
möglich, die Ausgangsleistung des Senders einzustellen, zum Erhalten einer gewünschten
Signalintensität an der Grenze 22. Auf diese Weise kann das System derart
kalibriert werden, dass eine maximale Signalintensität an der Grenze 22
vorhanden ist um eine Verletzung der Strahlungsgrenzen in Bezug auf die Gesundheit
zu vermeiden und um Interferenz zwischen Benutzern von Systemen, die nahe beieinander
liegen, zu vermeiden. Eine maximale Senderleistungsdichte kann erwünscht sein um
eine Überlastung des Empfängers, wie oben beschrieben, zu vermeiden, aber dies kann
dadurch vermieden werden, dass die Verstärkung des Empfängers entsprechend dem Bereich
und der Azimuthlage des Ziels variiert wird.
Selbstverständlich kann die Senderleistung eingestellt werden um die
beiden oben genannten Faktoren zu berücksichtigen. Auf diese Weise kann es möglich
sein, die maximale Signalintensität an der Grenze beizubehalten, aber wenn möglich
die erforderliche Empfindlichkeit an der Grenze zu gewährleisten. Es kann Situationen
geben, wo es nicht möglich ist, diese beiden Ziele zu erreichen durch eine Steuerung
nur der Senderleistung. In einem derartigen Fall ist es auch möglich, die Empfindlichkeit
der Grenze ohne Steigerung der Signalintensität dadurch zu steigern, dass die Verweilzeit
des Senders in der bestimmten Richtung einzustellen. Auf alternative Weise kann
die Antennenverstärkung derart gesteigert werden, dass eine zusätzliche Senderleistung
nicht erforderlich ist. Der Effekt der Steigerung der Verweilzeit des Senders in
einer bestimmten Richtung ist den Rauschabstand der Signale zu verbessern, die aus
der betreffenden Richtung empfangen werden. Dies hat den Effekt einer Steigerung
der Empfindlichkeit des Detektionssystems in dieser Richtung, ohne Steigerung der
Senderleistung.
Aus einem funktionellen Gesichtspunkt ist die wichtigste Erwägung,
dass die Empfindlichkeit an der Grenze über der Schwelle liegt. Wenn aber die Kalibrierung
der oben beschriebenen Übertragungsparameter es nicht ermöglicht, dass die gewünschte
Empfindlichkeit ohne Steigerung der Intensität des Grenzsignals über einer Intensitätsschwelle
erzielt wird, kann eine reduzierte Empfindlichkeit für Teile der Grenze erlaubt
werden, damit die reduzierte Signalintensität ermöglicht wird.
In diesem Fall kann es innerhalb der Grenze "tote
Zonen" gegen, in denen das Detektionssystem eine reduzierte Empfindlichkeit hat.
Ein weiterer Vorteil des Kalibriersystems nach der vorliegenden Erfindung ist aber,
dass das Kennen der Systemempfindlichkeit an einer bestimmten Stelle innerhalb der
Begrenzung erhalten werden kann. Insbesondere können, obschon beschrieben worden
ist, dass Reflektoren um die Begrenzung herum aufgestellt worden sind, zusätzliche
Reflektoren innerhalb des Detektionsgebietes 20 hinter inneren Hindernissen,
wie Wänden, vorgesehen werden, so dass die Empfindlichkeit in jedem Gebiet innerhalb
der Begrenzung bekannt ist. Dazu würde ein Reflektor in jedem Gebiet innerhalb der
Begrenzung erforderlich sein, für den eine ähnliche Dämpfung von dem Sender erfahren
wird. Dies ermöglicht es, dass der Benutzer des Systems entscheiden kann, aus einer
Analyse des Detektionsgebietes und der assoziierten Empfindlichkeiten in jedem Gebiet
ob die Position einer derartigen "toten Zone" erlaubt ist.
Wenn die Kalibrierung durchgeführt wird zum Erhalten von Empfindlichkeitsinformation
für alle Gebiete innerhalb der Begrenzung, können die Signale, die während der Anwendung
des Systems empfangen werden, verarbeitet werden um Information über die Art des
detektierten Ziels (Einbrecher) zu erteilen. Auf diese Weise kann das System zwischen
großen Zielen und kleinen Zielen, wie Menschen und kleinen Tieren, unterscheiden.
Wenn es nicht möglich ist, unerwünschte "tote Zonen" zu eliminieren,
kann es notwendig sein, einen zusätzlichen Sender vorzusehen. Selbstverständlich
ermöglicht die Analyse der Empfindlichkeit, dass die erforderliche Position eines
derartigen zusätzlichen Senders ermittelt wird.
Ein weiterer Vorteil des Kalibrierverfahrens nach der vorliegenden
Erfindung ist, dass das System imstande ist, eine Karte der Form der Grenze zu formulieren,
so dass von Körpern außerhalb der Grenze kein Falschalarm ausgelöst wird.
Obschon die vorliegende Erfindung anhand von Radar beschrieben worden
ist, könnte an einen Sender gedacht werden, der Signalwellen erzeugt außerhalb des
Gebietes von Wellenlängen, die normalerweise mit Radar assoziiert sind. Weiterhin
kann jede bekannte Radarkonfiguration, die eine gerichtete Steuerung ermöglicht,
in der vorliegenden Erfindung angewandt werden. Das Detektionssystem kann innerhalb
eines Gebäudes, wie in dem gegebenen Beispiel, angewandt werden. Das Detektionsgebiet
kann aber auch ein Gebiet draußen sein, beispielsweise das Gebiet innerhalb einer
Einzäunung.
In der Beschreibung und in der Fassung der Patentansprüche folgt der
Bilddarstellung des Detektionsgebietes mit den aufgestellten Reflektoren die Bilddarstellung
des Gebietes ohne Reflektoren. Selbstverständlich können diese Schritte in der entgegengesetzten
Reihenfolge durchgeführt werden und die Patentansprüche des Verfahrens sollen nicht
als die Reihenfolge dieser Schritte begrenzend betrachtet werden.
Es ist ebenfalls beschrieben, dass eine Anzahl Reflektoren benutzt
wird zum Erhalten des modifizierten Bildes. Selbstverständlich kann ein einziger
Reflektor vorgesehen und während der Bilddetektion um die Detektionsbegrenzung bewegt
werden, obschon dies die Kalibrierzeit wesentlich steigern wird. Diese Möglichkeit
wird aber von der Erfindung, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert, nicht
ausgeschlossen.
Aus der Lektüre der vorliegenden Beschreibung dürften dem Fachmann
andere Abwandlungen einfallen. Obschon in dieser Patentanmeldung Ansprüche für bestimmte
Kombinationen von Merkmalen formuliert worden sind, dürfte es einleuchten, dass
der Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ebenfalls jede neue Kombination
von Merkmalen explizit oder implizit oder jede Verallgemeinerung eines oder mehrerer
dieser Merkmale umfasst, die dem Fachmann einfallen würden, ob diese sich ggf. auf
dieselbe Erfindung beziehen. Die Anmelderin bemerkt an dieser Stelle, dass für solche
Merkmale und/oder Kombinationen solcher Merkmale während der Behandlung der vorliegenden
Anmeldung oder einer weiteren hiervon hergeleiteten Anmeldung neue Patentansprüche
formuliert werden sollen.
Text in der Zeichnung2Sender4Modulator8Duplexer9Mischer10Empfänger12Wiedergabeanordnung14Drehtisch 16Prozessor
Anspruch[de]
Verfahren zum Kalibrieren eines Gegenstandsdetetektionsgeräts, wobei
dieses Gerät Bilderzeugungsmittel mit einem Sender zum Ausstrahlen einer Signalwelle
im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung, und einen Empfänger zum Empfangen
eines reflektierten Signals, im Wesentlichen aus der vorbestimmten Richtung aufweist,
wobei Mittel vorgesehen sind zum Ändern der vorbestimmten Richtung, wobei dieses
Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:
– das bildliche Darstellen eines Detektionsgebietes mit einer Abgrenzung durch
Übertragung von Signalwellen in einer Anzahl Richtungen und das Analysieren der
empfangenen, reflektierten Signalwellen;
– das Positionieren von Signalwellenreflektormitteln einer bekannten Reflexionsantwort
an einer Vielzahl von Positionen um die Begrenzung des Detektionsgebietes
herum;
– das bildliche Darstellen des Detektionsgebietes mit den positionierten Signalwellenreflektormitteln,
indem Signalwellen in die verschiedenen Richtungen ausgestrahlt werden und das Analysieren
der empfangenen reflektierten Signalwellen;
– das Verarbeiten der detektierten Bilder zum Erhalten von Information in
Bezug auf einen Begrenzungsparameter der Bilderzeugungsmittel an der Begrenzung;
und
– das Kalibrieren eines Übertragungsparameters des Senders für jede Richtung
zum Erhalten eines gewünschten Wertes des Begrenzungsparameters an einem Teil der
Begrenzung entsprechend der betreffenden Richtung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Begrenzungsparameter die Empfindlichkeit
der Bilderzeugungsmittel an der Begrenzung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Empfindlichkeit dadurch gefunden
wird, dass das detektierte Bild des Detektionsgebietes ohne positionierte Signalwellenreflektoren
von dem detektierten Bild des Detektionsgebietes mit positionierten Signalwellenreflektoren
subtrahiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Begrenzungsparameter
die nachfolgenden Elemente umfasst oder weiterhin die nachfolgenden Elemente umfasst:
die Signalempfindlichkeit des übertragenen Signals an der Begrenzung.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Signalintensität dadurch gefunden
wird, dass die Signaldämpfung in dem Detektionsgebiet in der vorbestimmten Richtung
ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Übertragungsparameter
die Signalintensität der übertragenen Signalwelle und/oder die Zeit der Übertragung
in der vorbestimmten Richtung umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Signalwelle
eine elektromagnetische Welle, beispielsweise eine Mikrowelle ist.
Gegenstandsdetektionsgerät zur bildlichen Darstellung eines Detektionsgebietes
mit einer Begrenzung dadurch, dass Signalwellen ausgestrahlt werden und dass die
empfangenen, reflektierten Signalwellen analysiert werden, wobei dieses Gerät die
nachfolgenden Elemente umfasst:
– Bilderzeugungsmittel mit einem Sender zum Ausstrahlen einer Signalwelle
im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung,
– einen Empfänger zum Empfangen eines reflektierten Signals aus im Wesentlichen
der vorbestimmten Richtung,
– Mittel zum Ändern der vorbestimmten Richtung, und
– Mittel zum Ändern eines Übertragungsparameters des Senders für jede vorbestimmte
Richtung, wobei der Übertragungsparameter für jede vorbestimmte Richtung derart
selektiert wird, dass die Detektionsempfindlichkeit des Geräts an der Begrenzung
größer ist als eine vorbestimmte Empfindlichkeitsschwelle und wobei die Signalintensität
an der Begrenzung unterhalb einer vorbestimmten Intensitätsschwelle liegt.
Gerät nach Anspruch 8, wobei der Übertragungsparameter die Signalintensität
der übertragenen Signalwelle ist.
Eine Sammlung von Teilen, die aus den folgenden Elementen bestehen:
– einem Gegenstandsdetektionsgerät, das die nachfolgenden Elemente umfasst:
– Bilderzeugungsmittel mit einem Sender zum Übertragen einer Signalwelle,
im Wesentlichen in einer vorbestimmten Richtung,
– einen Empfänger zum Empfangen eines reflektierten Signals aus im Wesentlichen
der vorbestimmten Richtung,
– Mittel zum Ändern der vorbestimmten Richtung, und
– Mittel zum Ändern eines Übertragungsparameters des Senders für jede vorbestimmte
Richtung, und
– einem Kalibriergerät, das die nachfolgenden Elemente umfasst:
– Mittel zum Verarbeiten eines ersten und eines zweiten Bildsignals von dem
Gegenstandsdetektionsgerät zum Analysieren von Differenzen zwischen dem ersten und
dem zweiten Bildsignal; und
– Signalwellenreflektormittel mit einer bekannten Reflexionsantwort, wobei
die Mittel zum Verarbeiten des ersten und des zweiten Bildsignals Daten in Bezug
auf die Reflexionsantwort der Signalwellenreflektormittel enthalten.
Einen Satz von Teilen nach Anspruch 10, wobei der Übertragungsparameter
die Signalintensität der übertragenen Signalwelle ist.
Gegenstandsdetektionsgerät zur bildlichen Darstellung eines Detektionsgebietes
mit einer Begrenzung, indem Signalwellen ausgesendet und die empfangenen, reflektierten
Signalwellen analysiert werden, wobei das Gerät entsprechend einem Verfahren nach
einem der Ansprüche 1 bis 7 kalibriert wird.