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Die Erfindung bezieht sich auf eine opto-elektronische Geschwindigkeitsmesseinrichtung, insbes. zur Verkehrskontrolle, mit einer Sendeeinrichtung zum Aussenden einer Folge von Laser-Impulsen und einer Empfangselnnchtung, die von im Strahlengang der Sendeeinrichtung befindlichen Zielen reflektierte Signale empfangt, ferner mit einer Signalverarbeitungsstufe, in welcher diese Signale verstärkt, eventuell umgeformt und vorzugsweise digitalisiert werden und einem Prozessor, welcher aus den Echosignalen In Verbindung mit Startimpulsen Entfernungswerte ermittelt und schliesslich aus zumindest zwei Entfernungswerten und den zugehörigen Messzeitpunkten die Geschwindigkeit des im Strahlengang befindlichen Zieles berechnet.
Bekannte Laser-Geschwindigkeitsmesseinrichtungen der oben beschriebenen Art welsen typischer Weise Visiereinnchtungen auf, die mit einem Fadenkreuz- oder Spot-Absehen ausgerüstet sind. Diese Absehen erleichtern das Viseren auf ein Ziel, zB. auf ein Kraftfahrzeug, dessen Geschwindigkeit überprüft werden soll. Das Zentrum des Absehens bezeichnet in etwa die Achse des vom Gerät ausgesandten, scharf gebündelten Laserstrahles.
Beim Einsatz solcher Geräte zur Verkehrsüberwachung, gibt es von Seiten der Behörden eine ganze Reihe von Auflagen und Vorschriften, durch welche Fehlmessungen verhindert werden sollen. Eine dieser Auflagen betrifft die sogen."Zuordnungssicherheit", die gewährleisten soll, dass sich nur das tatsächliche Messobjekt Im Laserstrahl des Gerätes befindet und die Messung nicht etwa durch ein anderes Fahrzeug beeinflusst werden kann, das nur zum Teil vom Messstrahl erfasst wird.
Bei bekannten Geräten hat der Messstrahl einen Öffnungswinkel von 3 mrad, mit der Eichtoleranz ergibt sich ein möglicher Messstrahl innerhalb eines Winkels von 5mrad, dh., dass in einem Abstand von 500 m der Messstrahl selbst einen Durchmesser von ca. 1, 5 m erreicht, wobei allerdings unter der Berücksichtigung der zulässigen Toleranzen ein Messfeld mit einem Durchmesser von 2, 50 m zu berücksichtigen ist.
Der Exekutivbeamte muss nun beurteilen, ob sich in dem Messfeld, von welchem-ihm nur das Zentrum bekannt ist, neben den Messobjekten, die ja sehr unterschiedliche Grössen besitzen, wie Pkw, Lkw oder Motorräder, noch andere Fahrzeuge befinden können. Es bedarf viel Erfahrung, um diese Abschätzung unter den sehr unterschiedlichen Messbedingungen wie sie sich bei Einsätzen bel Tag oder Nacht, bel nasser Fahrbahn etc. ergeben können, mit der notwendigen Sicherheit durchzuführen.
Bei Geräten einer neuen Generation kann bei Einhaltung der Vorschriften bezüglich der Augensicherheit der Lasersendeeinrichtung durch verbesserte Technologien In der Signalverarbeitung eine wesentlich grössere Reichweite erzielt werden. Für die Exekutive sind solche Geräte insofern erwünscht, als sie erstens eine Messung aus grosser Distanz erlauben, aus welcher der Fahrzeuglenker das Messgerät, bzw. die Exekutivbeamten noch nicht erkennen kann und daher sein Fahrverhalten nicht verändern wird. Zweitens ist es bei einer Messung aus grosser Distanz im allgemeinen nicht erforderlich, das Messgerät dem bewegten Ziel nachzuführen und es ergeben sich daher bel der Messung keine Abweichungen, die auf unterschiedliche Messwinkel zurückzuführen sind (sogen. Cosinus-Effekt).
Schliesslich haben die Exekutivbeamten bei Messung aus grosser Distanz bei Feststellung einer Geschwindigkeitsübertretung hinreichend Zeit und damit die Möglichkeit, das betreffende Fahrzeug anzuhalten. Diese Geräte der neuen Generation haben einen
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daher bel diesen Geräten über den gesamten, erweiterten Messbereich schwieriger, die Auflagen bezüglich der Zuordnungssicherheit einzuhalten.
Dieses Problem wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das Absehen neben der Markierung für die Achse des Sendestrahis eine, insbes. kreisförmige Markierung für ein Feld aufweist, das einen Raumwinkel definiert, der dem Öffnungswinkel des Strahles der Sendeeinrichtung zuzüglich der zulässigen Einstelltoleranzen entspncht, so dass in diesem unter Beachtung der vorgeschriebenen Zuordnungssicherheit während der Messung neben dem eigentlichen Ziel kein weiteres Objekt sichtbar sein darf, das eine Geschwindigkeit in der gleichen Grössenordnung wie das Ziel aufweist.
Um das Anvisieren eines Zieles zu erleichtern, kann es zweckmässig sein, das Absehen zusätzlich zu der insbes. kreisförmigen Markierung in an sich bekannter Weise mit einem Fadenkreuz od. dgl. zur Markierung der Achse des Sendestrahles auszustatten.
Da Geschwindigkeitsmessgeräte der eingangs beschriebenen Art sowohl bei grellem Tageslicht als auch bei Dunkelheit eingesetzt werden, ergeben sich besondere Anforderungen an den Kontrast des Absehens gegenüber dem Gesichtsfeld der Visiereinrichtung, wobei sich im letzteren Fall zusätzliche Probleme durch blendende Fahrzeugscheinwerfer ergeben, die zu Überstrahlungen des Absehens führen können. Um dies zu vermeiden, wird in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, das Absehen in einer im Strahlengang des Visiers angeordneten Strichplatte vorzusehen.
Diese Strichplatte befindet sich in einer Ebene eines Zwischenbildes und weist in an sich bekannter Weise eine vorzugsweise mit Farbstoff gefüllte Gravur sowie eine seitliche Beleuchtung des Glaskörpers auf, sodass das Absehen vor einem dunklen Hintergrund hell und vor einem hellen Hintergrund dunkel, abdeckend erscheint.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung einiger AusführungsbeIspIele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
In Fig. 1 ist ein Laser-Geschwindigkeitsmesssystem schematisch in Form eines Blockschaltbildes gezeigt. Die Fig. 2 veranschaulicht den Strahlengang der Visiereinrichtung. Die Flg. 3 zeigt das Gesichtsfeld der Visiereinrichtung mit dem erfindungsgemässen Absehen. In den Figuren 4a-4d werden schliesslich beispielhaft verschiedene Ausbildungen von Absehen gezeigt. Die Fig. 5 veranschaulicht im Schnitt ein
Detail der Strichplatte mit dem Absehen. Die Figuren 6-8 veranschaulichen durch die Visieremnchtung sichtbare Ziele in unterschiedlichen Entfernungen, wobei die Vergrösserung der Darstellung so gewählt ist, dass die Ziele jeweils in gleicher Grösse erscheinen und die Absehen daher verschieden gross abgebildet sind.
Die Figur 1 zeigt in Form eines Blockdiagramms schematisch den Aufbau eines Laser-Geschwindig- keltsmesssystems gemäss der Erfindung. Mit 1 ist ein Laser-Transmitter bezeichnet, der eine Laserdiode aufweist, welcher eine Optik 2 vorgeschaltet ist, die die Emitterzone des Lasers vorzugsweise ins Unendliche abbildet. Neben der Sendeoptik 2 ist eine Empfängeroptik 3 vorgesehen, deren optische Achse parallel zu der der Sendeoptik 2 ausgerichtet ist. Die Empfangeroptik 3 konzentriert die von einem Im Strahlengang der Sendeoptik befindlichem Objekt bzw. Ziel im allgemeinen diffus reflektierte Strahlung auf eine Empfangsdiode 4. Mit Vorteil wird als Empfangsdiode eine Avalanche-Diode eingesetzt.
Vorzugsweise sind Sende- und Empfangsdioden in ihrer spektralen Charakteristik aufeinander abgestimmt, wobei die Empfangsdiode Ihre maximale spektrale Empfindlichkeit in dem Bereich aufweist, in welchem die Sendediode maximal emittiert. Da die Empfangsdiode 4 aber neben der von der Sendediode emittierten und vom Ziel reflektierten Strahlung viel Störstrahlung in Form von Tageslicht oder Licht von den verschiedensten Kunstlichtquellen empfangt, kann es vorteilhaft sein, der Empfangsdiode ein möglichst schmalbandiges, optisches Filter vorzusetzen, welches seine maximale Transmission in dem Spektralband aufweist, in welchem der Laser emittiert.
Der Lasertransmitter 1 umfasst neben der Laserdiode einen Impulsgenerator, der die Laserdiode ansteuert. Der Lasertransmitter gibt. wenn er vom Prozessor 5 entsprechend angesteuert wird eine kurze Folge von Laserimpulse, sogen. Bursts ab. Ein solcher Burst kann je nach vom Prozessor gegebenen Befehl 5-500 Impulse umfassen. Im Regelfall wird ein solcher Burst etwa 200 Impulse aufweisen. Mittels eines vom Prozessor steuerbarem Verzögerungsgenerators 6 können die einzelnen Impulse eines Bursts In ihrer Phaseniage verändert werden, wobei die Phasenverschiebung periodisch erfolgt. in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wiederholen sich beispielsweise die Phasenbeziehungen jeweils mit einer Periode von 5 Impulsen.
Die von der Diode 4 empfangenen Signale werden in einer Verstärker- und Analog-Signalprozessorstufe 7 verstärkt und bearbeitet. Die auf diese Weise bearbeiteten Signale werden in einem Analog-/Digital- Converter 8 mit einer Sample-Frequenz von vorzugsweise 60 MHz digitalisiert. Diese gesampelten EchoSignale werden in einem Speicher 9 abgelegt. Zufolge der Phasenverschiebung der Sendeimpulse eines Bursts gegenüber der Samplefrequenz werden die gesampelten Echosignale in verschiedene Speicherzelten abgelegt. Weist die Phasenverschiebung wie oben ausgefürt eine Periodizität von 5 Impulsen auf, so wird der gesampelte Puls nach 5 Impulsen auf den vorhergehenden aufaddiert.
Umfasst ein Burst zB. 200 Impulse und werden die digitalisierten Impulse mit der Periode 5"verkämmt", so werden jeweils in einer Speicherzelle 40 Digitalwerte aufaddiert und die Sample-Frequenz von 60 MHz erscheint um die Periodenzahl der Verkämmung vergrössert, In dem vorliegenden Beispiel auf 300 MHz.
Der Prozessor 5 und der Datenspeicher 9 sind durch einen Datenbus miteinander verbunden, der schematisch angedeutet und mit 10 bezeichnet ist. An diesen Datenbus 10 sind ferner ein Programmspetcher 11 für den Prozessor 5 angeschlossen, sowie ein Datenzwischenspeicher 12, in weichen nach einer ersten Auswertung durch den Prozessor 5 Rohdaten abgelegt werden, die am Ende des Messzyklus ausgelesen werden. Aus diesen Rohdaten wird mit im Programmspeicher abgelegten Algorithmen ein Geschwindigkeitswert für ein Ziel ermittelt und über das ebenfalls am Datenbus angeschlossene Display 13 zur Anzeige gebracht. Neben dem Geschwindigkeitswert können noch weitere Daten berechnet werden, wie zB. der zu dem Geschwindigkeitswert gehörige Entfernungswert und/oder Signalamplitude, SignalRauschverhältnis oder statistische Werte wie Streuung oder Sigma.
Alle diese Werte können sowohl am Display 13 angezeigt, als auch über eine Datenschnittstelle 14 ausgegeben und zB. in einem nachgeschal- tetem Computer weiter bearbeitet und abgespeichert werden.
Die obige Beschreibung des Laser-Geschwindigkeitsmesssystems ist nur als ein Ausführungsbeispiel zu verstehen. Die Erfindung kann selbstverständlich auch in Kombination mit Gerätekonzepten, insbes. mit anderen Signalverarbeitungseinrichtungen angewendet werden. So ist es auch möglich, die erfindungsgemässe Ausbildung und Anordnung des Absehens an Geräten einzusetzen, die eine konventionelle Analogsgnalverarbeitung aufweisen.
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Der Laser-Geschwindigkeitsmesser Ist mit einer Visiereinrichtung ausgestattet, deren optische Achse parallel zu der des Laser-Transmitters ist. In einer bevorzugten Ausführüngsform wird als Objektiv des Lasersenders das Objektiv der Vislereinnchtung mitverwendet. Ein solches System ist in Fig. 2 veranschaulicht Ein Objektiv 15 bildet ein in grossem Abstand vor der Messeinrichtung befindliches Ziel über ein Umkehrprisma 16 und ein Strahlenteilungsprisma 17 auf eine Ebene einer Strichplatte 18 ab. Durch das Umkehrprisma 16 wird ein aufrechtes Bild erzeugt, das durch das Okular 19 entsprechend vergrössert, virtuell In das Auge eines Betrachters abgebildet wird.
Die Ebene der Strichplatte, in welcher die Zwischenabbildung erzeugt wird, weist ein Absehen in Form eines Kreises 20 und eines zentralen Spots 21 auf, die In die Glasplatte eingraviert bzw. eingeätzt sind. Im Interesse einer deutlicheren Darstellung sind der Kreis 20 und der Spot 21 vergrössert gezeigt. Die Strichplatte weist eine seitliche Beleuchtung in Form einer LED 22 auf, die in ihrer Helligkeit regelbar ist. Das Strahlenteilungspnsma 17 weist eine teildurchlässi- ge. in der Würfeldiagonale verlaufende Ebene 23 auf, über welche die Laserdiode 24 in den Strahlengang der Visiereinrichtung eingesiegelt wird. Das Objektiv 15 bildet die Emitterzone der Laserdiode in den Objektraum ab.
Die Lasersende-Dioden können unterschiedlich aufgebaut sein : sie können ein einziges Diodensystem umfassen, können aber auch aus einer Zahl von Einzeldioden aufgebaut sein. Im vorliegenden Beispiel besteht sie aus 3 Dioden. Die Emitterzonen setzen sich somit aus 3 schmalen, parallelen Balken zusammen. Es kann vorteilhaft sein, diese Balken nicht scharf in den Objektraum abzubilden. Vorzugsweise wird die Laserdiode nicht exakt in der Zwischenbildebene angeordnet, sondern geringfügig axial versetzt, sodass sich am Ziel ein unscharfer, im wesentlichen rechteckiger Infra-Rot Lichtfleck als Messfeld ergibt.
An der gegenüberliegenden Seite des Strählenteilungspnsmas ist ein Objektiv 25 vorgese-
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sige Prismenfläche 23 kann eine dichroitische Beschichtung aufweisen, die Infrarotlicht in der von der Laserdiode emittierten Wellenlänge bevorzugt reflektiert, während die Beschichtung für sichtbares Licht sehr günstige Transmissionswerte aufweist.
In Fig. 3 ist das gesamte Gesichtsfeld der Visiereinrichtung gezeigt, wobei die Gesichtsfeldgrenze mit 26 bezeichnet ist. Die Geschwindigkeitsmesseinrichtung ist für eine Reichweite von ca. 1000 m ausgelegt, das Fernrohrsystem der Visiereinrichtung besitzt eine 6-fache Vergrösserung, um auch über grosse Distanzen noch ein einwandfreies Zielen zu ermöglichen. Der Messstrahl hat einen Öffnungswinkel von 1, 5 mrad. Das kreisförmige Absehen 20 entspricht in seiner Grösse diesem Messstrahl zuzüglich der Einstelltoleranz, in dem Beispiel entspricht der Durchmesser des Kreises 20 einem Öffnungswinkel von 3 mrad.
Beim Messen der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges darf im Inneren des Kreises 20 nur das eigentliche Ziel sichtbar sein und auch nicht Teile von anderen Fahrzeugen, da dann eine einwandfreie Zuordnung des Messergebnisses zum Ziel nicht mehr gewährleistet wäre.
In den Figuren 4a bis 4d sind verschiedene Ausbildungen von Absehen dargestellt. Die Figuren 4a-4c zeigen Beispiele von Absehen mit den abgerundeten Ecken 27 eines rechteckigen Rahmens, wobei der eigentliche, in der Realität natürlich unsichtbare Infra-Rot-Messfleck als schraffiertes Rechteck 28 angedeutet ist.
Das Absehen gemäss Fig. 4a weist keine Markierung des Zentrums auf, in Fig. 4b ist ein Fadenkreuz zur Markierung des Zentrums vorgesehen, in Fig. 4c dient ein Spot 21 bzw. ein Kreis zur Kennzeichnung der optischen Achse des Systems.
Das Absehen gemäss der Fig. 4d entspricht im wesentlichen dem in Fig. 3 gezeigtem : es umfasst einen Kreis 20 mit einem zentralen Spot 21. In der Praxis hat sich diese Form des Absehens besonders bewährt.
Einerseits erlaubt es ein sehr exaktes Visieren, andererseits ist bei der Herstellung der Geräte die Justage des Absehens wesentlich einfacher, da nicht die Gefahr einer Verdrehung bzw. Verkantung besteht.
Die Fig. 5 zeigt die Strichplatte 18 im Schnitt. Die Linien 20, 27 bzw. 29 und der Spot 21 des Absehens sind in die Strichplatte 18 eingeätzt. Die dadurch gebildeten Rillen 30 werden anschliessend mit Farbstoff 31 gefüllt. Vor einem hellen Hintergrund erscheint ein solches Absehen dunkel, es deckt im Visier sichtbare Objekte ab. Bei Verwendung des Gerätes in der Dunkelheit oder Dämmerung wird die Strichplatte seitlich, von einer Kante aus mittels einer LED 22 beleuchtet. Nach Art eines Lichtleiters bleiben die polierten Flächen der Strichplatte 18 dunkel, lediglich entlang der Rillen 30 tritt diffus gestreutes Licht aus der Strichplatte aus, sodass dann das Absehen hell vor dem dunklen Hintergrund erscheint.
Das Ein- und Abschalten der Beleuchtung 22 kann manuell aber auch automatisch erfolgen, ebenso eine allfällige Helligkeitsregelung. Die Farbe der LED 22 wird so gewählt, dass sich gegenüber typischen Zielen ein maximaler Kontrast ergibt. Bei Einsatz der Geräte für die Verkehrsüberwachung hat sich eine grüne LED bewährt, da sich sowohl gegenüber den Fahrzeugscheinwerfern als auch gegenüber den Fahrzeugheckleuchten ein sehr guter Kontrast ergibt.
Die Figuren 6 bis 8 zeigen schliesslich die wesentlichen Ausschnitte aus den Gesichtsfeldern der Visiereinrichtung mit typischen Zielen, die aus sehr unterschiedlichen Entfernungen anvisiert werden. In
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Fig. 6 ist ein Pkw gezeigt, der aus einer Entfernung von nur 100 m anvisiert wird. Das Absehen Ist schmäler als die Kennzeichentafel und ist zur Gänze innerhalb der Fahrzeugkontur Auch in der in Fig. 7 gezeigten Situation, bel welcher der PKW aus einer Entfernung von 300 m anvisiert worden ist, befindet sich das Absehen, abgesehen von einem Stück der Fahrbahn, innerhalb der Fahrzeugkontur, die Messung kann auch in diesem Fall nicht durch ein anderes Fahrzeug beeinflusst werden. Anders ist die Situation im dritten Fall, bei welchem der PKW aus einer Entfernung von 1000 m gemessen werden soll.
Trotz der sehr engen Bündelung des Messstrahles (1, 5 mrad) erreicht das durch das Absehen gekennzeichnete Feld, in welchem auch die Einstelltoleranzen berücksichtigt sind, in dieser Entfernung einen Durchmesser von 3 m. Wie dem Bild unschwer zu entnehmen ist, kann neben dem eigentlichen Ziel noch ein weiteres Fahrzeug, bzw. Teile eines solchen erfasst. werden. Dies wird besonders dann der Fall sein, wenn mehere Fahrzeuge mit relativ geringem Abstand hintereinander fahren. Um in diesem Fall ein Messergebnis eindeutig einem Fahrzeug zuordnen zu können, muss der Anwender darauf achten, dass innerhalb des gekennzeichneten Feldes kein weiteres Objekt mit ähnlicher Geschwindigkeit während des Messvorganges vorhanden ist.
Man erkennt aber auch, dass es mit dem neuartigen Absehen auch für weniger geübte Beamte sehr einfach ist, entweder das Gerät so auszurichten, dass ein weiteres Fahrzeug mit Sicherheit nicht erfasst wird oder, sofern dies nicht möglich sein sollte, eine Messung zu unterlassen oder die Resultate zu annuleren.