![]() Vorrichtung zur Detektion eines leistungsmindernden Belags auf einer Abdeckung eines Radarsystems
专利摘要:
DieErfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion eines leistungsminderndenBelags auf einer Abdeckung eines Radarsystems eines Kraftfahrzeugesmit einer Sende- und einer Empfangseinrichtung.Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,dass eine der Empfangseinrichtung nachgeschaltete Auswerteeinrichtung vorgesehenist, welche ein aktuelles Signal aus einem die Abdeckung umfassendenNahbereich des Radarsystems mit einem Referenzsignal desselben Nahbereichsfür einen störungsfreienBetrieb des Radarsystems vergleicht, wobei aus dem Vergleich desaktuellen Signals mit dem Referenzsignal auf eine Anwesenheit desleistungsmindernden Belags geschlossen werden kann. 公开号:DE102004024695A1 申请号:DE200410024695 申请日:2004-05-19 公开日:2005-12-15 发明作者:Dirk Dipl.-Ing. Klotzbuecher;Wolfgang Dipl.-Ing. Lauer;Robert Dr.-Ing. Schneider;Wilhelm Dipl.-Ing. Wenzel 申请人:DaimlerChrysler AG; IPC主号:G01S7-40
专利说明:
[0001] DieErfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion eines leistungsminderndenBelags auf einer Abdeckung eines Radarsystems gemäß dem Oberbegriffdes Patentanspruches 1. [0002] Ausder DE 102 09 927A1 ist eine Vorrichtung zur Detektion eines leistungsminderndenBelages auf einer schützendenAbdeckung eines Radarsystems bekannt. Es werden Anteile der vomRadarsystem ausgesandten elektromagnetischen Strahlung modifiziertund als Monitorsignale nach Wechselwirkung mit dem leistungsminderndenBelag einem Empfängerdes Radarsystems zur Auswertung zugeführt. Die Modifizierung derAnteile der vom Radarsystem ausgesandten elektromagnetischen Strahlungkann durch eine zeitliche Verzögerung, durcheine Frequenzverschiebung, durch eine Modulation, insbesondere durcheine Frequenzmodulation, oder durch eine Einkopplung in eine Resonanzstrukturerfolgen. [0003] Inder DE 196 44 164C2 wird ein Kraftfahrzeug-Radarsystem mit einem Sende-/Empfangselementzum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen beschrieben.Zur Fokussierung oder Streuung der elektromagnetischen Wellen befindetsich ein linsenförmigerdielektrischer Körperim Strahlengang. Der linsenförmigedielektrische Körper istaußerdemzum Schutz des Sende-/Empfangselements vor Witterungseinflüssen geeig net.Der linsenförmigedielektrische Körperbesitzt eine Anordnung aus elektrisch leitfähigen Bahnen, welche überwiegendsenkrecht zur Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Wellenangeordnet sind. Die elektrisch leitfähige Anordnung kann von einemHeizstrom durchflossen werden und so den dielektrischen Körper vonBelägenwie Eis, Schnee oder Schneematsch befreien. Wird die elektrischleitfähigeAnordnung in zwei voneinander getrennte Anteile unterteilt, kannder Grad der Verschmutzung oder die Dicke eines Belages auf demdielektrischen Körperbestimmt werden. Dazu wird der elektrische Widerstand und die Kapazität zwischenden beiden getrennten Anteilen der Anordnung gemessen. Beide Größen gehen inden sogenannten Verlustwinkel tan δ eines Belagmaterials ein, auswelchem sich eine Aussage über dieDämpfungseigenschaftendes Belages ableiten lässt. [0004] Außerdem istaus der DE 199 48251 C2 ein Verfahren zur Erkennung einer Verschmutzungbei einem nach dem Radarprinzip arbeitenden, an einem Kraftfahrzeugbefindlichen und einen Sende- und einen Empfangsteil enthaltendenSensor fürein System zur automatischen Abstandsanpassung des Kraftfahrzeugeszu vorausfahrenden Fahrzeugen bekannt. Die Verschmutzung wird mittelszweier Messgrößen für die vondem Sensor empfangenen und ausgesendeten Signale erkannt, wobeieine Messgröße die Anzahlaller währendeiner Messung detektierten Objekte ist. Die Messgrößen werdenmit Wichtungsfaktoren gewichtet und zu einer Wahrscheinlichkeitverknüpft,aus welcher eine Aussage über eineVerschmutzung des Sensors abgeleitet wird, wenn ein vorgegebenerWahrscheinlichkeits-Schwellwert für eine vorgegebene Zeitdauer überschrittenwird. Die Zeitdauer beginnt solange nicht, wie die Summe aller während einerMessung detektierten Objekte übereinem vorgegebenen Schwellwert fürdie Summe der detektierten Objekte liegt. [0005] DerErfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Detektioneines leistungsmindernden Belags auf einer Abdeckung eines Radarsystemsanzugeben, welche eine gegenüberden aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zuverlässigereund kostengünstigereErkennung des leistungsmindernden Belags ermöglicht. [0006] Diegenannte Aufgabe wird gelöstdurch eine Vorrichtung zur Detektion eines leistungsmindernden Belagsauf einer Abdeckung eines Radarsystems mit den Merkmalen des Patentanspruches1. [0007] Erfindungsgemäß ist dieder Empfangseinrichtung nachgeschaltete Auswerteeinrichtung vorgesehen,welche ein aktuelles Signal aus dem die Abdeckung umfassenden Nahbereichdes Radarsystems mit einem Referenzsignal desselben Nahbereichsfür einenstörungsfreienBetrieb des Radarsystems vergleicht, wobei aus dem Vergleich desaktuellen Signals mit dem Referenzsignal auf die Anwesenheit desleistungsmindernden Belags geschlossen werden kann. Die Vorrichtungzur Detektion des leistungsmindernden Belags auf der Abdeckung desRadarsystems eines Kraftfahrzeuges umfasst die Sende- und die Empfangseinrichtungdes Radarsystems. Durch den Vergleich des aktuellen Signals mitdem Referenzsignal kann eine Verschmutzung, verursacht durch denleistungsmindernden Belag, und auch eine funktionsbedingte Störung desRadarsystems mit hoher Zuverlässigkeiterkannt werden. Das Radarsystem ist typischerweise unmittelbar hinter derschützendenAbdeckung, insbesondere einem Kunststoff-Stoßfänger, angeordnet. Verschmutzungenauf der Abdeckung könnenbewirken, dass die Signalausbreitung behindert wird, und somit dieErkennungsleistung des Radarsystems beeinträchtigt ist. Bedingt durch diespezielle Umgebung und die Einbauposition kann die Situation eintreten,dass Schmutz, Eis oder Schnee auf der Abdeckung die Funktionsfä higkeitdes Sensors beeinflussen. Viele Anwendungen, insbesondere solchemit einer hohen Sicherheitsrelevanz, fordern eine bestimmte minimaleSensorempfindlichkeit der Empfangseinrichtung, deren Unterschreitungpermanent und zuverlässig überwachtwerden muss. Hierzu könnenNormreflexionsobjekte, sogenannte Kalibratoren, dienen, die sichim Erfassungsbereich des Radarsystems befinden. Eine weitere Möglichkeitbesteht darin, Statistiken überdie Intensitätund die Häufigkeitvon registrierten Reflexionssignalen zu bilden und bei Abweichungenauf eine veränderteEmpfindlichkeit des Radarsystems zu schließen. Je nach Einsatzgebietsind diese Verfahren nicht praktikabel, zu langsam oder zu ungenau.Der leistungsmindernde Belag weist andere elektromagnetische Eigenschaftenals die Abdeckung des Radarsystems auf und bewirkt eine spezifischeReflexion sowie Dämpfungdes von der Sendeeinrichtung des Radarsystems abgestrahlten Radarsignals.Beispielsweise besitzt nasser Schnee, der besonders häufig zuFunktionsstörungenführt, einegroßeDielektrizitätszahlbei zugleich hohem Verlustfaktor mit entsprechend stark reflektierender unddämpfenderWirkung auf die verwendeten Hochfrequenzsignale. Dämpfungenin der blockierenden Schicht bewirken im wesentlichen, dass dieAmplitude von Objektechos reduziert wird. Reflexionen an der Schmutzschichtführenzu einer Beeinflussung des von der Empfangseinrichtung des Radarsystems empfangenenSignals. Das Signal kann eine ÄnderungbezüglichAmplitude, Phase, Entfernung und/oder Winkelrichtung erhalten. EineVeränderung einesoder mehrerer dieser das Signal charakterisierenden Größen kannbereits als Anhaltspunkt füreine Verschmutzung der Abdeckung des Radarsystems dienen. Der Vergleichdes aktuellen Signals mit dem Referenzsignal kann insbesondere dannerfolgen, wenn das Radarsystem in einem vorgegebenen Zeitraum keinZielobjekt erfasst hat. [0008] Ineiner Ausgestaltung der Erfindung wird das Referenzsignal bei einemstörungsfreienBetrieb des Radarsystems aktualisiert. Eine regelmäßige und/oderhäufigeAktualisierung des Referenzsignals erhöht die Funktionalität bzw. dieZuverlässigkeitder Vorrichtung zur Detektion eines leistungsmindernden Belags zusätzlich.In der Regel weist das von der Empfangseinrichtung des Radarsystemsempfangene Signal aus dem Nahbereich des Radarsystems neben dervon dem leistungsmindernden Belag erhaltenden Signalkomponente weitereSignalkomponenten auf, beispielsweise ein internes Übersprechenvon der Sendeeinrichtung zur Empfangseinrichtung oder eine Reflexionan der Abdeckung des Radarsystems. Die Konstanz dieser Signale hinsichtlich thermischerund mechanischer Einflüssesowie ihre Langzeitstabilitätkann daher nicht unbedingt vorausgesetzt werden. Abweichungen desaktuellen Signals von dem aktualisierten Referenzsignal sind ein stabilesKriterium fürdas Vorhandensein eines leistungsmindernden Belages. Eine Aktualisierungdes Referenzsignals steigert somit die Genauigkeit der Aussage über dieAnwesenheit eines leistungsmindernden Belags. Dabei ist es von Vorteil,wenn das Referenzsignal fürverschiedene Betriebstemperaturen des Radarsystems erfasst wird.Auf diese Weise kann die Funktionsüberprüfung des Radarsystems beispielsweiseauch direkt nach Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges bei niedrigenTemperaturen erfolgen. [0009] Ineiner weiteren Ausgestaltung wird ein störungsfreier Betrieb dann erkannt,wenn ein Empfangssignal von einer Fahrbahnoberfläche mit einer vorgegebenenMindestamplitude erfasst wird. Ein geeigneter Zeitpunkt für die Ermittlungdes Referenzsignals liegt vor, wenn die Empfangseinrichtung reguläre Empfangssignalemit bekannten Eigenschaften korrekt detektiert. Dies ist beispielsweisefür Echosvon der Fahrbahnoberflächeder Fall, die in bekanntem Abstand mit bekannter Geschwindigkeit undbekanntem statistischen Amplituden- Mittelwert auftreten. Die Echos vonder Fahrbahnoberfläche weisenin der Regel eine verhältnismäßig geringeIntensitätauf, so dass es gegebenenfalls notwendig ist, die Empfangseinrichtungin einem Betriebsmodus mit selektiv gesteigerter Empfindlichkeitzu betreiben. Da Entfernung und Dopplerverschiebung der Fahrbahnechosbekannt sind, kann eine zeitliche und/oder spektrale Filterung mitentsprechender Verbesserung des Rauschabstandes erfolgen. Beispielsweisebewirkt eine Fouriertransformation mit N Stützstellen einen Integrations- und damit Empfindlichkeitsgewinnvon 10log10N dB. Ähnlicheslässt sichdurch eine Bandpassfilterung mit der Dopplerverschiebung als Durchlassfrequenzerreichen, die vorteilhaft als digitaler rekursiver Filter mit adaptiven Koeffizientenimplementiert werden kann. Die zu erwartende Amplitude der Fahrbahnechoshängt von derReflektivitätder Asphaltoberflächeab, welche als Funktion von Aspektwinkel und Radarfrequenz in der Fachliteraturdokumentiert ist. [0010] Weiterevorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben. [0011] DieErfindung wird anhand eines Ausführungsbeispielsin der einzigen Figur nähererläutert, wobeidie Figur eine in ein Kraftfahrzeug integrierte Vorrichtung zurDetektion eines leistungsmindernden Belags auf einer Abdeckung einesRadarsystems ausschnittsweise in schematischer Darstellung zeigt. [0012] EineVorrichtung 1 zur Detektion eines leistungsmindernden Belags 2 aufeiner Abdeckung 3 eines Radarsystems 4 eines nichtweiter dargestellten Kraftfahrzeuges umfasst eine Sendeeinrichtung 5 undeine Empfangseinrichtung 6 als Bestandteile des Radarsystems 4.Die Sendeeinrichtung 5 und die Empfangseinrichtung 6 können dabei über getrennte Antennen (bistatischerBetrieb) oder eine gemeinsame Antenne (monostatischer Betrieb) verfügen. [0013] DerEmpfangseinrichtung 6 des Radarsystems 4 ist eineAuswerteeinrichtung 7 nachgeschaltet, welche ein aktuellesSignal 8 aus einem die Abdeckung 3 und gegebenenfallsbei Vorhandensein auch den leistungsmindernden Belag 2 umfassenden Nahbereichdes Radarsystems 4 mit einem Referenzsignal desselben Nahbereichsfür einenstörungsfreienBetrieb des Radarsystems 4 vergleicht. Aus dem Vergleichdes aktuellen Signals 8 mit dem Referenzsignal kann aufeine Anwesenheit des leistungsmindernden Belags 2 geschlossenwerden. Das aktuelle Signal 8 setzt sich in der Regel aus mehrerenSignalen 8, den sogenannten Signalkomponenten, zusammen.Das aktuelle Signal 8 kann beispielsweise ein internes Übersprechenzwischen der Sendeeinrichtung 5 und der Empfangseinrichtung 6,eine Reflexion an der schützendenAbdeckung 3 des Radarsystems 4 und/oder eine Reflexion andem leistungsmindernden Belag 2, soweit vorhanden, umfassen.Ein Vergleich des aktuellen Signals 8 mit dem Referenzsignalerfolgt im Regelfall dann, wenn das Radarsystem 4 in einemvorgegebenen Zeitraum kein Zielobjekt erfasst hat. [0014] ZumVergleich des aktuellen Signals 8 mit dem Referenzsignalkann die Amplitude, die Phase, die Laufzeit und/oder der Erfassungswinkeldes aktuellen Signals 8 und des Referenzsignals herangezogenwerden. [0015] Aufgrundvon thermischen und mechanischen Einflüssen ist das Referenzsignalnicht konstant. Füreinen zuverlässigenBetrieb der Vorrichtung 1 zur Detektion des leistungsminderndenBelags 2 auf der Abdeckung 3 wird das Referenzsignal beieinem störungsfreienBetrieb des Radarsystems 4 regelmäßig aktualisiert. Dabei istes von Vorteil, wenn das Referenzsignal für verschiedene Betriebstemperaturendes Radarsystems 4 hinterlegt ist. [0016] ZurErmittlung eines aktuellen Referenzsignals muss ein störungsfreierBetrieb des Radarsystems 4 gegeben sein. Ein störungsfreierBetrieb des Radarsystems 4 liegt dann vor, wenn reguläre Empfangssignale 9 mitbekannten Eigenschaften korrekt detektiert werden, beispielsweisewenn das Empfangssignal 9 von einer Fahrbahnoberfläche miteiner vorgegebenen Mindestamplitude erfasst wird. [0017] Dieeigentlichen Reflexionen von der Fahrbahnoberfläche, welche neben anderen Signalkomponentenim Empfangssignal 9 enthalten sind, weisen eine im Verhältnis zuden anderen Signalkomponenten geringere Intensität auf, so dass gegebenenfallsdie Reflexionen der Fahrbahnoberfläche aus dem Empfangssignalzeitlich und/oder spektral herausgefiltert werden können. Diespektrale Filterung kann mittels einer Fouriertransformation odermittels einer digitalen Filterung mit Filterkoeffizienten erfolgen,welche entsprechend der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugesadaptiv eingestellt werden. Die zeitliche Filterung erfolgt mittelseiner Entfernungsvorgabe füreinen Ausschnitt der zu erfassenden Fahrbahnoberfläche, welcherunter Verwendung einer geometrischen Abstrahlcharakteristik der Sendeeinrichtung 5 desRadarsystems 4 bestimmt wird. Beispielsweise wird als Referenzlinieein vertikaler Nebenzipfel der Abstrahlcharakteristik der Sendeeinrichtung 5 desRadarsystems 4 benutzt, welcher die Fahrbahnoberfläche berührt. [0018] Wirddurch einen Vergleich des aktuellen Signals 8 mit dem Referenzsignalauf eine Anwesenheit des leistungsmindernden Belags 2 geschlossen, sokönnenvon der Auswerteeinrichtung 7 Belagsentfernungsmittel 10 und/oderAnzeigemittel 11 ange steuert werden, wobei letztere einemInsassen den funktionseingeschränktenBetrieb des Radarsystems 4 anzeigen. [0019] Dieerfindungsgemäße Vorrichtung 1 zurDetektion eines leistungsmindernden Belags 2 auf der Abdeckung 3 desRadarsystems 4 eines Kraftfahrzeuges gewährleistetaufgrund des Vergleiches des aktuellen Signals 8 mit demReferenzsignal, wobei sowohl das aktuelle Signal 8 alsauch das Referenzsignal aus dem die Abdeckung 3 umfassendenNahbereich des Radarsystems 4 stammen, eine zuverlässige Erkennungdes leistungsmindernden Belags 2. Eine Realisierung derVorrichtung 1 kann mit nur geringem Aufwand umgesetzt werden,da die wesentlichen Komponenten der Vorrichtung 1 bereits serienmäßig in Kraftfahrzeugeneingesetzt werden.
权利要求:
Claims (12) [1] Vorrichtung (1) zur Detektion einesleistungsmindernden Belags (2) auf einer Abdeckung (3)eines Radarsystems (4) eines Kraftfahrzeuges mit einer Sende-(5) und einer Empfangseinrichtung (6), dadurchgekennzeichnet, dass eine der Empfangseinrichtung (6)nachgeschaltete Auswerteeinrichtung (7) vorgesehen ist,welche ein aktuelles Signal (8) aus einem die Abdeckung(3) umfassenden Nahbereich des Radarsystems (4)mit einem Referenzsignal desselben Nahbereichs für einen störungsfreien Betrieb des Radarsystems(4) vergleicht, wobei aus dem Vergleich des aktuellen Signals(8) mit dem Referenzsignal auf eine Anwesenheit des leistungsmindernden Belags(2) geschlossen werden kann. [2] Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass das Referenzsignal bei einem störungsfreienBetrieb des Radarsystems (4) aktualisiert wird. [3] Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass ein störungsfreierBetrieb dann gegeben ist, wenn ein Empfangssignal (9) voneiner Fahrbahnoberflächemit einer vorgegebenen Mindestamplitude erfasst wird. [4] Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurchgekennzeichnet, dass die Reflexionen der Fahrbahnoberfläche ausdem Empfangssignal (9) zeitlich und/oder spektral herausgefiltertwerden. [5] Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurchgekennzeichnet, dass die spektrale Filterung mittels einer Fouriertransformationoder mittels einer digitalen Filterung mit Filterkoeffizienten erfolgt,welche entsprechend der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugesadaptiv eingestellt werden. [6] Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurchgekennzeichnet, dass die zeitliche Filterung mittels einer Entfernungsvorgabefür einenAusschnitt der zu erfassenden Fahrbahnoberfläche erfolgt, wobei die Entfernungsvorgabeunter Verwendung einer geometrischen Abstrahlcharakteristik derSendeeinrichtung (5) bestimmt wird. [7] Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass ein Referenzsignal für verschiedene Betriebstemperaturendes Radarsystems (4) hinterlegt ist. [8] Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass der Vergleich des aktuelles Signals (8)mit dem Referenzsignal dann erfolgt, wenn das Radarsystem (4)in einem vorgegebenen Zeitraum kein Zielobjekt erfasst hat. [9] Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass zum Vergleich des aktuellen Signals (8)mit dem Referenzsignal die Amplitude, die Phase, die Laufzeit und/oderder Erfassungswinkel des aktuellen Signals (8) und desReferenzsignals verwendet wird. [10] Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Analyse undObjekterkennung verwendet wird. [11] Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass als weitere Größen zur Entscheidung über dieAnwesenheit des leistungsmindernden Belags (2) eine Wetterinformationund/oder eine Straßenzustandsbestimmungverwertet wird. [12] Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass eine vom Radarsystem (4) gelieferteInformation überNiederschlagsechos ausgewertet wird.
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同族专利:
公开号 | 公开日 DE102004024695B4|2016-10-13|
引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
2005-12-15| OM8| Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law| 2006-01-19| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: TYCO ELECTRONICS AMP GMBH, 64625 BENSHEIM, DE Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE | 2007-05-24| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE Owner name: TYCO ELECTRONICS AMP GMBH, 64625 BENSHEIM, DE | 2008-01-31| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: TYCO ELECTRONICS AMP GMBH, 64625 BENSHEIM, DE Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE | 2011-06-16| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: AUTOLIV DEVELOPMENT AB, SE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, TYCO ELECTRONICS AMP GMBH, , DE Effective date: 20110411 Owner name: AUTOLIV DEVELOPMENT AB, SE Free format text: FORMER OWNERS: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE; TYCO ELECTRONICS AMP GMBH, 64625 BENSHEIM, DE Effective date: 20110411 Owner name: VEONEER SWEDEN AB, SE Free format text: FORMER OWNERS: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE; TYCO ELECTRONICS AMP GMBH, 64625 BENSHEIM, DE Effective date: 20110411 | 2011-06-16| 8128| New person/name/address of the agent|Representative=s name: MUELLER VERWEYEN PATENTANWAELTE, 22763 HAMBURG | 2011-06-16| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: AUTOLIV DEVELOPMENT AB, VARGARDA, SE | 2011-07-14| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110415 | 2014-11-06| R016| Response to examination communication| 2014-11-07| R016| Response to examination communication| 2016-06-28| R018| Grant decision by examination section/examining division| 2017-07-14| R020| Patent grant now final| 2018-07-04| R082| Change of representative|Representative=s name: MUELLER VERWEYEN PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFT , DE | 2018-07-04| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: VEONEER SWEDEN AB, SE Free format text: FORMER OWNER: AUTOLIV DEVELOPMENT AB, VARGARDA, SE |
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