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Anlage zum Verhüten von Fahrzeugzusammenstössen auf Autostrassen
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Verhüten von Fahrzeugzusammenstössen auf Autostrassen auf der Grundlage einer laufenden Bestimmung und Anzeige der Entfernung zwischen einem Fahrzeug und in seiner Nähe befindlichen Fahrzeugen durch Ultraschall-Laufzeitmessung.
Es ist bekannt, die Entfernung von Fahrzeugen untereinander oder eines Fahrzeuges von einem sonstigen Ort dadurch zu bestimmen, dass von jenem Ort oder von einem der Fahrzeuge aus glaehzeitig elektromagnetische und akustische Wellen ausgesendet werden und die Zeitdifferenz zwischen dem Empfang der elektromagnetischen und akustischen Wellen gemessen wird, etwa derart, dass im Zeitpunkt des Empfanges der elektromagnetischen Wellen automatisch eine Zeitmessung eingeleitet wird, die im Zeitpunkt des Empfanges der akustischen Wellen beendet wird. Es ist klar, dass hiebei die Laufzeit der elektromagnetischen Wellen gegenüber der der akustischen Wellen praktisch zu vernachlässigen ist, so dass durch die erwähnte Zeitmessung die gesuchte Entfernung ermittelt werden kann.
Wenn man jedoch dieses bekannte Verfahren auf eine grosse Anzahl von Fahrzeugen anwenden wollte, wäre es praktisch unmöglich, die von jedem der Fahrzeuge ausgesendeten Impulse in einem andern, z. B. dem eigenen Fahrzeug zu unterscheiden, geschweige denn die Entfernung zwischen dem eigenen und einem oder mehreren andern Fahrzeugen zu messen, um die Gefahr eines etwa drohenden Zusammenstosses beurteilen zu können.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass zur Entfernungsmessung auf linienförmigenBah- nen, wie Landstrassen und Autobahnen, eine zentrale Steuerung der Ultraschallsender aller Fahrzeuge anwendbar ist, durch die von allen Fahrzeugen im gleichen Zeitpunkt Ultraschallimpulse ausgesendet werden können, wodurch die erwähnten Unterscheidungsschwierigkeiten vermieden werden.
Eine gemäss der Erfindung ausgebildete Anlage der einleitend angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein stationärer Hochfrequenzsender zur Ausstrahlung von hochfrequenten Steuerimpulsen in den Bereich der Autostrasse vorgesehen ist und jedes Fahrzeug mit einer Gerätekombination (Fig.
2) ausgestattet ist, die einen Hochfrequenzempfänger für die hochfrequenten Steuerimpulse sowie mindestens einen etwa in Richtung der Fahrzeugachse strahlenden Ultraschallsender und mindestens Ultraschallempfänger umfasst und eine vom Hochfrequenzempfänger gesteuerte Einrichtung zur Auslösung eines Ultraschallimpulses im Ultraschallsender bei Empfang eines hochfrequenten Steuerimpulses sowie eine einerseits vom Hochfrequenzempfänger geöffnete und anderseits vom Ultraschallempfänger wieder gesperrte Einrichtung zur Einleitung einer Zeitmessung bei Empfang eines Hochfrequenzimpulses und zur Beendigung dieser Zeitmessung bei Empfang eines Ultraschallimpulses aufweist.
Durch die zentrale Steuerung aller Fahrzeuggeräte auf hochfrequentem Wege wird erreicht, dass die Ultraschallimpulsgebung aller Fahrzeuge praktisch gleichzeitig stattfindet und auch die Zeitmessung in allen Fahrzeugen praktisch gleichzeitig beginnt, so dass jeweils der zuerst in einem Fahrzeug eintreffende ultraschallfrequente Fremdimpuls eindeutig die Entfernung des in diesem Zeitpunkt am nächsten liegenden fremden Fahrzeuges angibt. Wie nachfolgend noch genauer geschrieben wird, kann mit erfindungsgemässen Anlagen der Überholverkehr, aber auch der Gegenverkehr kontrolliert und so die Verkehrssicherheit bei unsichtigem Wetter wesentlich verbessert werden.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert, von denen Fig. 1 ein Schema der gesamten Anlage mit mehreren Kraftfahrzeugen auf einer Autobahn zeigt und Fig. 2 im Blockschaltbild
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ein Ausführungsbeispiel des in den Kraftfahrzeugen vorgesehenen Gerätes darstellt.
Die Anlage nach Fig. 1 arbeitet im Zusammenwirken mit den Geräten nach Fig. 2 folgendermassen :
Von einem stationären Hochfrequenzsender oder von mehreren Hochfrequenzsendern, die z. B. in die Notruf-Telephonsäulen an den Autobahnen eingebaut sein können und dann aus kleinen, von einer
Zentrale über die vorhandenen Telephonleitungen synchron gesteuerten Transistorsendem bestehen kön- nen, wird in bestimmten Zeitabständen, beispielsweise alle 1 - 5 sec, ein Hochfrequenzimpuls ausge- sendet. Dieser Impuls wird in jedem mit einem erfindungsgemässen Gerät nach Fig. 2 ausgerüsteten
Kraftfahrzeug praktisch zur gleichen Zeit empfangen. Der Empfänger 1 kann sehr einfach aufgebaut sein, beispielsweise als Diodenempfänger mit anschliessendem Niederfrequenzverstärker.
Von der Vor- der- und Hinterflanke jedes Ausgangsimpulses des Empfängers 1 wird mit Hilfe von Differenzierglie- dern 2 je ein Steuerimpuls : abgeleitet ; der erste Steuerimpuls dient zum Rückstellen von zwei Zähl- ketten 5, 6, der zweite, der um eine kurze Zeitspanne gegenüber dem ersten verzögert ist, leitet die Aussendung von Ultraschallimpulsen durch Ultraschallsender 3 und 4 im betreffenden Kraftfahr- zeug ein und bewirkt das Schliessen von bistabilen elektronischen Schaltern 7,8 in einer Zählkettenschaltung. Zählketten und Ultraschallsender sind von bekannter Bauart.
Die in Fig. 2 dargestellte Zählkettenschaltung besteht aus den eigentlichen Zählketten 5 und 6 mit nachgeschalteten Sichtanzeigegeräten 14 und 15, die mit die verschiedenen Entfernungen anzeigenden Glüh- und Glimmlämpchen, zweckmässig von unterschiedlicher Farbe, bestückt sind, wodurch eine sinnfällige Anzeige ermöglicht wird. Die Zählketten 5 und 6 sind über bistabile elektronische Schalter 7 bzw. 8 mit einem Schwingungsgenerator 9 für die Erzeugung von ZeiteinheitSignalen verbunden.
Die bistabilen elektronischen Schalter 7 und 8 werden von dem zweiten, durch Differenzierung aus der Hinterflanke des demodulierten Hochfrequenzimpulses abgeleiteten Steuerimpuls, der auch die Ultraschallsender 3 und 4 anstösst, geschlossen, so dass die Schwingungen des Zeiteinheit-Signalgenerators 9 die Schalter 7 und 8 passieren und in die Zählketten 5 und 6 gelangen können. Die bistabilen elektronischen Schalter 7 und 8 werden durch die von Ultraschallmikrophonen 12 bzw. 13 aufgenommenen und gegebenenfalls in Verstärkern 10 bzw. 11 verstärkten Impulse wieder geöffnet. Die Anzahl der jeweils durch die Zählketten 5 und 6 hindurchgegangenen Zeiteinheit-Signale, die der gesuchten Entfernung proportional ist, wild durch das Aufleuchten entsprechender Lämpchen in den Anzeigeeinrichtungen 14 bzw. 15 angezeigt.
Um die Ultraschallimpulse sowohl von vorausfahrenden als auch von hinten fahrenden, etwa zum Überholen ansetzenden Kraftfahrzeugen aufnehmen zu können, sind in jedem Kraftfahrzeug ein nach vorn und ein nach hinten gerichteter Ultraschallsender 3 bzw. 4 mit zugeordnetem Ultraschallstrah- ler 3abzw. 4a angebracht, die Ultraschallwellen unterschiedlicher Frequenz, beispielsweise =30 kHz und f 2 = 50 kHz, ausstrahlen.
Dementsprechend sind in jedem Kraftfahrzeug vorn und hinten Ultraschallrnikrophone 12 bzw. 13, die vorzugsweise eine Richtcharakteristik haben, und gegebenenfalls Verstärker 10 bzw. 11 vorgesehen, von denen das nach vom gerichtete die nach hinten abgestrahlten Ultraschallwellen (f = 50 kHz) des vorn fahrenden Kraftfahrzeuges, und das nach hinten gerichtete die nach vom abgestrahlten Ultraschallwellen (f1 = 30 kHz) des hinten fahrenden Kraftfahrzeuges empfängt.
Die in den Ultraschallmikrophonen 12 und 13 erzeugten Stromimpulse, die je nach Abstand der Kraftfahrzeuge entsprechend verzögert gegenüber dem hochfrequenten Steuerimpuls für die Zählketten und die Ultraschallsender 3 und 4 eintreffen, öffnen wieder die durch die Steuerimpulse geschlosse- nen Schalter 7 und 8. Die aus den Zählketten kommenden Impulse steuern entsprechend ihrer Anzahl eine Reihe von Indikatoren, z. B. Glimm-oder Glühlampen in den Anzeigeeinrichtungen 14 bzw. 15 für die Entfernung.
Die Anzeigeeinrichtungen 14 und 15 zeigen. somit stufenweise die Entfernung der vor bzw. hinter dem eigenen Fahrzeug befindlichen Kraftfahrzeuge an.
Die auf der Gegenfahrbahn entgegenkommenden Kraftfahrzeuge werden mit der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung nicht angezeigt, weil das am Kraftfahrzeug vorn angebrachte Ultraschallmikrophon nur die nach hinten abgestrahlten Ultraschallimpulse mit der Frequenz von 50 kHz aufnehmen kann, nicht aber die nach vom abgestrahlten Impulse mit der Frequenz von 30 kHz.
Wenn einbestimmtesFahrzeug anstatt des Strassenverkehr hinter ihm den Gegenverkehr aufnehmen will, z. B. auf Landstrassen, so kann ein weiteres Ultraschallmikrophon vorn am Fahrzeug montiert sein, das mittels eines Umschalters an den betreffenden Empfänger (für 30 kHz) anstatt des am Heck montierten Mikrophons angeschaltet wird.
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System for the prevention of vehicle collisions on motorways
The invention relates to a system for preventing vehicle collisions on motorways on the basis of an ongoing determination and display of the distance between a vehicle and vehicles in its vicinity by means of ultrasonic transit time measurement.
It is known to determine the distance between vehicles or a vehicle from another location by simultaneously emitting electromagnetic and acoustic waves from that location or from one of the vehicles and measuring the time difference between the reception of the electromagnetic and acoustic waves , for example in such a way that a time measurement is automatically initiated at the time the electromagnetic waves are received and is ended at the time the acoustic waves are received. It is clear that the transit time of the electromagnetic waves is practically negligible compared to that of the acoustic waves, so that the distance sought can be determined by the time measurement mentioned.
However, if one wanted to apply this known method to a large number of vehicles, it would be practically impossible to use the pulses emitted by each of the vehicles in another, e.g. B. to distinguish your own vehicle, let alone measure the distance between your own and one or more other vehicles in order to assess the risk of an impending collision.
The invention is based on the knowledge that a central control of the ultrasonic transmitters of all vehicles can be used for distance measurement on linear paths, such as country roads and highways, by means of which ultrasonic pulses can be transmitted from all vehicles at the same time, thereby avoiding the above-mentioned distinction difficulties .
A system of the type specified in the introduction designed according to the invention is characterized in that at least one stationary high-frequency transmitter is provided for the transmission of high-frequency control pulses in the area of the road and each vehicle is equipped with a device combination (Fig.
2), which comprises a high-frequency receiver for the high-frequency control pulses as well as at least one ultrasound transmitter radiating approximately in the direction of the vehicle axis and at least an ultrasound receiver and a device controlled by the high-frequency receiver for triggering an ultrasound pulse in the ultrasound transmitter when a high-frequency control pulse is received and one which is opened and on the one hand by the high-frequency receiver on the other hand, the ultrasonic receiver again blocked device for initiating a time measurement when receiving a high-frequency pulse and for ending this time measurement when receiving an ultrasonic pulse.
Central control of all vehicle devices using high-frequency means that the ultrasonic pulse generation of all vehicles takes place practically at the same time and the time measurement in all vehicles also begins practically at the same time, so that the ultrasonic-frequency external pulse that arrives first in a vehicle clearly indicates the distance from the vehicle at that time next lying foreign vehicle indicates. As will be described in more detail below, the systems according to the invention can be used to control overtaking traffic, but also oncoming traffic, and thus significantly improve traffic safety in poor weather conditions.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings, of which FIG. 1 shows a diagram of the entire system with several motor vehicles on a motorway, and FIG. 2 shows a block diagram
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represents an embodiment of the device provided in the motor vehicle.
The system according to Fig. 1 works in cooperation with the devices according to Fig. 2 as follows:
From a stationary high-frequency transmitter or from several high-frequency transmitters, the z. B. can be built into the emergency telephone columns on the highways and then from small, from one
Control center can consist of synchronously controlled transistor transmitters via the existing telephone lines, a high-frequency pulse is sent out at certain time intervals, for example every 1 - 5 seconds. This pulse is provided in each with a device according to the invention according to FIG
Motor vehicle received practically at the same time. The receiver 1 can be constructed very simply, for example as a diode receiver with a subsequent low-frequency amplifier.
From the leading and trailing edge of each output pulse from the receiver 1, a control pulse is derived with the aid of differentiators 2; the first control pulse is used to reset two counting chains 5, 6, the second, which is delayed by a short period of time compared to the first, initiates the transmission of ultrasonic pulses by ultrasonic transmitters 3 and 4 in the relevant vehicle and closes bistable electronic switches 7,8 in a counting chain circuit. Counting chains and ultrasonic transmitters are of known design.
The counting chain circuit shown in Fig. 2 consists of the actual counting chains 5 and 6 with downstream display devices 14 and 15, which are equipped with incandescent and glowing lamps, suitably of different colors, which indicate the different distances, whereby a clear display is made possible. The counting chains 5 and 6 are connected via bistable electronic switches 7 and 8, respectively, to an oscillation generator 9 for generating time unit signals.
The bistable electronic switches 7 and 8 are closed by the second control pulse, derived by differentiation from the trailing edge of the demodulated high-frequency pulse, which also triggers the ultrasonic transmitters 3 and 4, so that the oscillations of the time unit signal generator 9 pass the switches 7 and 8 and can get into the counting chains 5 and 6. The bistable electronic switches 7 and 8 are opened again by the pulses picked up by ultrasonic microphones 12 and 13 and possibly amplified in amplifiers 10 and 11, respectively. The number of time unit signals that have passed through the counting chains 5 and 6, which is proportional to the distance sought, is indicated by the corresponding lights lighting up in the display devices 14 and 15, respectively.
In order to be able to record the ultrasonic impulses from vehicles driving ahead as well as from vehicles driving from behind, for example those starting to overtake, a forward and a rearward-facing ultrasonic transmitter 3 and 4 with an associated ultrasonic radiator 3abzw are installed in each vehicle. 4a attached, the ultrasonic waves of different frequencies, for example = 30 kHz and f 2 = 50 kHz, emit.
Accordingly, in each motor vehicle front and rear ultrasonic microphones 12 and 13, which preferably have a directional characteristic, and optionally amplifiers 10 and 11 are provided, of which the ultrasonic waves (f = 50 kHz) radiated backwards from the vehicle in front are directed towards the front , and the rear-facing one receives the ultrasonic waves (f1 = 30 kHz) emitted from the rear of the vehicle.
The current pulses generated in the ultrasonic microphones 12 and 13, which, depending on the distance between the vehicles, arrive with a corresponding delay compared to the high-frequency control pulse for the counting chains and the ultrasonic transmitters 3 and 4, again open the switches 7 and 8 closed by the control pulses Counting chains of incoming impulses control a number of indicators according to their number, e.g. B. glow or incandescent lamps in the display devices 14 and 15 for the distance.
The display devices 14 and 15 show. thus gradually increasing the distance of the vehicles in front of or behind the own vehicle.
The oncoming vehicles on the opposite lane are not displayed with the device shown in Fig. 2, because the ultrasonic microphone attached to the front of the vehicle can only record the ultrasonic pulses emitted to the rear with the frequency of 50 kHz, but not the pulses emitted by the frequency of 30 kHz.
If a certain vehicle wants to pick up oncoming traffic instead of the road traffic behind it, e.g. B. on country roads, another ultrasonic microphone can be mounted on the front of the vehicle, which is switched on by means of a switch to the relevant receiver (for 30 kHz) instead of the microphone mounted on the rear.