CH616240A5

CH616240A5 - Distance measuring system for road vehicles, using a Doppler radar

Info

Publication number: CH616240A5
Application number: CH877777A
Authority: CH
Inventors: Friedbert Dipl Ing Becker; Diethard Dr Pfab; Johann Dr Steinkamp; Kurt Dr Wiedemann
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1976-08-10
Filing date: 1977-07-15
Publication date: 1980-03-14
Also published as: DE2635952A1; FR2361669A1; FR2361669B1; ATA526877A; DE2635952B2; AT361045B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wegmesssystem für streckengebundene Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, unter Verwendung eines mit einem Doppler-Radargerät arbeitenden Wegmessers, wobei im Empfangszweig aus dem reflektierten Signal die Dopplerfrequenz bestimmt und daraus durch Integration über die Zeit der zurückgelegte Weg bestimmt wird. The invention relates to a distance measuring system for distance-bound vehicles, in particular rail vehicles, using a distance meter working with a Doppler radar device, the Doppler frequency being determined in the receiving branch from the reflected signal and the distance covered being determined from this by integration over time.

Aus der DE-OS 2 201 387 ist es bekannt, dass ein Fahrzeug mit einem Doppler-Radargerät versehen werden kann, wobei die Antenne des Radargerätes einen Sendestrahl schräg auf das zu überfahrende Gelände richtet. Die reflektierten Empfangssignale haben eine von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges abhängige Doppler-Verschiebung, die in entsprechenden Schaltungen ausgefiltert und durch Frequenzmessung bestimmt werden kann. Aus dem so erhaltenen Wert der Doppler-Verschiebung lässt sich durch Integration über die Zeit der zurückgelegte Weg ermitteln. Derartige mit Integra From DE-OS 2 201 387 it is known that a vehicle can be provided with a Doppler radar device, wherein the antenna of the radar device directs a transmission beam obliquely onto the terrain to be driven over. The reflected received signals have a Doppler shift that depends on the speed of the vehicle, which can be filtered out in appropriate circuits and determined by frequency measurement. The distance covered can be determined from the value of the Doppler shift thus obtained by integration over time. Such with integra

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tion über die Zeit arbeitende Wegmesseinrichtungen unter Verwendung eines Radargerätes bringen jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten mit sich, welche bei Messungen über eine längere Zeit zu erheblichen Messfehlern führen können. Dies liegt darin begründet, dass ein etwaiger Messfehler durch 5 die Integration einen zeitabhängig zunehmenden Betrag als Messfehler ergibt, so dass die nach einer längeren Zeit gemessene Wegstrecke mit erheblichen Ungenauigkeiten belastet ist. Damit kann die Forderung, eine möglichst genaue Wegmessung auch über eine längere Zeit durchzuführen, io nicht ohne weiteres eingehalten werden. tion measuring devices operating over time using a radar device, however, bring with them a number of difficulties, which can lead to considerable measuring errors in measurements over a long period of time. This is due to the fact that a possible measurement error due to the integration results in a time-dependent increasing amount as a measurement error, so that the distance measured after a longer time is burdened with considerable inaccuracies. This means that the requirement to carry out the most accurate distance measurement possible over a long period of time cannot easily be met.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Messgenauigkeit bei derartigen Wegmesssystemen zu verbessern. Gemäss der Erfindung, welche sich auf ein Wegmesssystem der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch er- 15 reicht, dass mindestens eine scharf bündelnde Antenne vorgesehen ist, die unter einem bestimmten Winkel zur Fahrtrichtung geneigt angeordnet ist, wobei aus dem Empfangssignal die Dopplerfrequenz ermittelt und durch Integration über die Zeit der zurückgelegte Weg als erster Messwert be- 20 stimmt wird, und dass längs der zurückzulegenden Wegstrecke in vorbekannten Abständen Antwortbaken angeordnet sind, die beim Überfahren ein besonderes Signal bei der Wegmesseinrichtung auslösen, das aufgrund der bekannten Abstände zur Korrektur der durch die Doppler-Frequenz- ^ bestimmung im Wegmesser als erster Messwert ermittelten Wegstrecke benutzt wird. The invention is based on the object of improving the measuring accuracy in such position measuring systems. According to the invention, which relates to a position measuring system of the type mentioned at the outset, this is achieved by providing at least one sharply focusing antenna which is arranged at an angle to the direction of travel, the Doppler frequency being determined from the received signal and the distance covered is determined as the first measured value by integration over time, and that response beacons are arranged along the distance to be covered at previously known intervals, which trigger a special signal at the distance measuring device when the vehicle is passed over, which, due to the known distances to correct the the distance determined by the Doppler frequency determination in the odometer is used as the first measured value.

Durch die Korrektur mittels der Antwortbaken wird verhindert, dass der Weg-Messfehler über eine vorgegebene Grenze anwachsen kann, so dass hohe Genauigkeiten bei rela-tiv geringem Aufwand erzielt werden können. Correction by means of the response beacons prevents the displacement measurement error from growing above a predetermined limit, so that high accuracies can be achieved with relatively little effort.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung betrifft das Problem, dass die Dopplerfrequenz vom cos a abhängig ist (a=Winkel zwischen Antenneni-Hauptstrahlrichtung und Fahrtrichtung). Wenn nun das Fahrzeug infolge z. B. von Schlin-ger- oder Nickbewegungen eine Änderung dieses Winkels a 35 verursacht, so ergibt sich auch eine Beeinflussung der Doppler-Frequenz, welche im Radarempfänger gemessen wird. An advantageous development of the invention relates to the problem that the Doppler frequency is dependent on cos a (a = angle between the main direction of the antenna beam and the direction of travel). Now if the vehicle due to z. B. caused by Schlin-ger or pitching movements a change in this angle a 35, there is also an influence on the Doppler frequency, which is measured in the radar receiver.

Wenn diese Änderung des Winkels a über eine längere Zeit anhält, so wird auch die gemessene Doppler-Frequenz über eine längere Zeit mit einem Fehler behaftet sein und das 40 Endergebnis ist entsprechend verfälscht. Ein Beispiel für einen derartigen grösseren Fehler durch Änderung des Winkels a besteht beispielsweise bei Lokomotiven im Bereich der Anfahr- oder Bremszone, weil dort die Lokomotive mehr oder weniger ini Längsrichtung geneigt bewegt wird. Dieses 45 Problem wird gemäss der Weiterbildung so gelöst, dass zwei scharf bündelnde Antennen vorgesehen sind, von denen eine unter einem bestimmten Winkel in die Fahrtrichtung strahlend geneigt und die zweite unter einem, vorzugsweise gleichen, Winkel gegen) die Fahrtrichtung strahlend geneigt ange- 50 ordnet ist und beide in ihrer gegenseitigen Zuordnung fixiert fest am Fahrzeug angebracht sind, dass beide Antennen von einem gemeinsamen Hochfrequenzsender gespeist sind und für die reflektierten, jeweils von den zugehörigen Antennen aufgenommenen Empfangssignale zwei getrennte Mischer 55 vorgesehen sind, denen ein gemeinsamer Überlagerungsoszillator zugeordnet ist, dass nach den Mischern die beiden Doppler-Frequenzen der beiden Empfangssignale getrennt bestimmt werden und aus beiden ein Mittelwert hergeleitet ist, aus dem fortlaufend durch Integration über die Zeit der zurückgelegte Weg als erster Messwert bestimmt wird, und dass dieser Messwert durch die Signale der in vorbekannten Abständen angeordneten Antwortbaken korrigiert ist. If this change in the angle a persists over a longer period of time, then the measured Doppler frequency will also be subject to an error over a longer period of time and the end result will be falsified accordingly. An example of such a major error by changing the angle a exists, for example, in the case of locomotives in the area of the start-up or braking zone, because there the locomotive is moved more or less inclined in the longitudinal direction. According to the further development, this problem is solved in such a way that two sharply focused antennas are provided, one of which is arranged at a certain angle radiatingly inclined in the direction of travel and the second at an angle, preferably the same, against the direction of travel, arranged radially inclined is and both are fixedly attached to the vehicle in their mutual assignment, that both antennas are fed by a common high-frequency transmitter and two separate mixers 55 are provided for the reflected reception signals received by the associated antennas, to which a common local oscillator is assigned that after the mixers, the two Doppler frequencies of the two received signals are determined separately and a mean value is derived from both, from which the distance covered is continuously determined as the first measured value by integration over time, and that this measured value is determined by the signals of the in Intervals arranged response beacon is corrected.

Durch die Verwendung zweier Antennen, von denen die eine schräg in Fahrtrichtung, die andere schräg entgegenge- 6S setzt zur Fahrtrichtimg angeordnet ist, ergibt sich eine Kompensation von Fehlern, welche durch eine Veränderung des Anstellwinkels a während des Fahrbetriebs hervorgerufen sein könnten. Da bei einer Schrägstellung das die Radaranordnung tragenden Fahrzeuges der eine Anstellwinkel vergrössert und der andere Anstellwinkel verkleinert wird, erhält man durch die Mittelwertbildung eine weitgehende Eliminierung der so auftretenden Fehler und die über lange Zeit gemessene Doppler-Frequenz ist weitgehend unabhängig von dieser Schrägstellung. Daneben treten auch durch die Verwendung zweier Antennen mögliche andere Störerscheinungen weniger in Erscheinung, so z. B. periodisch wiederkehrende Reflexionsstellen wie Schraubenköpfe und Schwellen. Der Aufwand für den Einsatz zweier getrennter Antennen ist nicht sehr gross, weil der Sendeteil nur einmal vorhanden sein muss und auch nur ein gemeinsamer Überlagerungsoszillator für beide Empfangsmischer benötigt wird. Gegebenenfalls kann auch der Sendeoszillator hierfür mit verwendet werden. Der trotz der wesentlich verbesserten Genauigkeit der Frequenzmessung noch verbleibende, durch Integration entstehende Fehler wird schliesslich dadurch in seinem Einfluss stark begrenzt, dass längs der zurückzulegenden Wegstrecke in vorbekannten Abständen die Antwortbaken angeordnet sind. Diese Antwortbaken werden mit dem Radarsignal beaufschlagt und geben aktiv oder passiv, vorzugsweise ein codiertes Signal ab. Die Antwortbaken ergeben die Möglichkeit, den gemessenen Wert der zurückgelegten Wegstrecke genau zu korrigieren, so dass der insgesamt mögliche Fehler in Grenzen gehalten werden kann. Dies gilt auch dann, wenn das Fahrzeug eine sehr grosse Strecke in einer sehr grossen Zeit zurücklegt. Je genauer die erste Wegmessung ist, desto weniger Antwortbaken werden benötigt. The use of two antennas, one of which is arranged obliquely in the direction of travel, the other obliquely opposed to the direction of travel, results in compensation for errors which could be caused by a change in the angle of attack a during driving. Since the angle of the vehicle carrying the radar arrangement is increased by one angle of attack and the other angle of attack is reduced, the averaging largely eliminates the errors that occur and the Doppler frequency measured over a long period is largely independent of this angle of inclination. In addition, possible use of two antennas less likely to appear other interference phenomena, such. B. periodically recurring reflection points such as screw heads and sleepers. The effort for the use of two separate antennas is not very great because the transmitting part only has to be present once and also only a common local oscillator is required for both receiving mixers. If necessary, the transmission oscillator can also be used for this. The error that still arises due to integration, despite the significantly improved accuracy of the frequency measurement, is ultimately greatly limited in its influence by the fact that the response beacons are arranged at known distances along the distance to be covered. These response beacons are acted upon by the radar signal and emit actively or passively, preferably a coded signal. The answer beacons provide the possibility of correcting the measured value of the distance covered precisely, so that the overall possible error can be kept within limits. This also applies if the vehicle covers a very long distance in a very long time. The more precise the first distance measurement is, the fewer response beacons are required.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings. Show it:

Fig 1 ein Blockschaltbild; 1 shows a block diagram;

Fig. 2 eine Gleisanordnung in Draufsicht; 2 shows a track arrangement in plan view;

Fig. 3 die Anordnung der erfindungsgemässen Wegmesseinrichtung an einer Lokomotive; 3 shows the arrangement of the displacement measuring device according to the invention on a locomotive;

Fig. 4 einen Streckenverlauf mit Antwortbaken; 4 shows a route with response beacons;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit gewob-belter Sendefrequenz; 5 shows an embodiment of the invention with a wobbled transmission frequency;

Fig. 6 im Zeitdiagramm den Frequenzverlauf für die Anordnung nach Fig. 5; FIG. 6 shows the frequency curve for the arrangement according to FIG. 5 in the time diagram; FIG.

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit selektiver Identifizierung der Antwortbaken. Fig. 7 shows an embodiment of the invention with selective identification of the response beacons.

Bei dem Blockschaltbild nach Fig. 1 ist der Hochfrequenzsender des Radargerätes mit SE bezeichnet. Die am Ausgang des Senders erhaltenen Signale werden zwei scharf bündelnden Richtantennen, bevorzugt Hornstrahlern, AI und A2, zugeführt. Die reflektierten Signale gelangen über entsprechende richtungsabhängige Kppeleinrichtungen zum Empfangszweig. Im vorliegenden Beispiel sind die Koppeleinrichtungen des Empfangszweiges als Richtkoppler Kl (zur Antenne AI gehörend) und K2 (zur Antenne A2 gehörend) dargestellt. Es ist aber auch möglich, andere richtungsselektive Koppelelemente, z. B. Zirkulatoren oder dergleichen, zu verwenden. Die so erhaltenen dopplerverschobenen Empfangssignale gelangen zu zwei getrennten Mischern Ml und M2. Die Überlagerungsfrequenz dieser Mischer wird zweckmässig aus der Sendefrequenz des Radarsenders SE hergeleitet bzw. die Sendefrequenz direkt als Überlagerungsfrequenz benutzt. Nach der Umsetzung ergeben sich neue Frequenzen, welche am Ausgang des Mischers Ml die Doppler-Frequenz fdl, am Ausgang des Mischers M2 die Doppler-Frequenz fd2 enthalten. Da eine der Antennen in die Fahrtrichtung FR, die andere entgegengesetzt zu der Fahrtrichtung FR schräg unter dem Winkel a 1 bzw. a 2 ist, ist eine der Doppler-Frequenzen im Empfangssignal, also vor dem jeweiligen Mischer dadurch zu erkennen, dass sie über der Sendefrequenz des Senders SE liegt, während die andere bei gleicher winkelmässiger Ausrichtung (al = a2) der Antennen Al, A2 um den gleichen Betrag darunter liegt. Die so nach der Umsetzung erhaltenen In the block diagram of Fig. 1, the radio frequency transmitter of the radar device is designated SE. The signals obtained at the output of the transmitter are fed to two sharply focused directional antennas, preferably horns, AI and A2. The reflected signals reach the receiving branch via appropriate direction-dependent switching devices. In the present example, the coupling devices of the receiving branch are shown as directional couplers Kl (belonging to antenna AI) and K2 (belonging to antenna A2). But it is also possible to use other directionally selective coupling elements, e.g. B. circulators or the like to use. The Doppler-shifted received signals thus obtained reach two separate mixers M1 and M2. The beat frequency of these mixers is expediently derived from the transmission frequency of the radar transmitter SE, or the transmission frequency is used directly as the beat frequency. After the implementation, new frequencies arise which contain the Doppler frequency fdl at the output of the mixer Ml and the Doppler frequency fd2 at the output of the mixer M2. Since one of the antennas is at an angle a 1 or a 2 in the direction of travel FR, the other opposite to the direction of travel FR, one of the Doppler frequencies can be recognized in the received signal, i.e. in front of the respective mixer, by being above the Transmitting frequency of the transmitter SE is, while the other is at the same angular alignment (al = a2) of the antennas A1, A2 by the same amount. The so obtained after the implementation

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4 4th

Doppler-Frequenzen fdl und fd2 werden in entsprechenden Messeinrichtungen, bevorzugt in Frequenzzählern ZI und Z2, gemessen und einer gemeinsamen Mittelwertstufe MW zugeführt. In dieser Mittelwertstufe wird aus den beiden gemessenen Doppler-Frequenzen fdl und fd2 der Mittelwert fdm gebildet und einer Multiplikationsstufe MS zugeführt. Diese Multiplikationsstufe MS ist mit einer Uhr U, bevorzugt in Form eines in sehr kleinen Zeitschritten arbeitenden Zählers verbunden. Die so durch die Multiplikation gebildeten Zeitquanten des jeweiligen Doppler-Frequenzwertes werden einem Wegzähler WZ zugeführt, der diese aufaddiert. Durch diesen Integrationsvorgang ist in dem Wegzähler WZ der vom Startpunkt aus zurückgelegte Weg enthalten. Der Wegzähler wird zweckmässigerweise so eingestellt, dass eine Ortsbestimmung mit der gewünschten Genauigkeit durchführbar ist. So kann dieser z. B. bei einem Zug beim Abfahren auf dem jeweiligen Anfangsbahnhof auf Null zurückgestellt werden und beginnt dann fortlaufend zu zählen, bis das gewünschte Ziel erreicht ist. Doppler frequencies fdl and fd2 are measured in corresponding measuring devices, preferably in frequency counters ZI and Z2, and fed to a common mean level MW. In this mean value stage, the mean value fdm is formed from the two measured Doppler frequencies fd1 and fd2 and fed to a multiplication stage MS. This multiplication stage MS is connected to a clock U, preferably in the form of a counter working in very small time steps. The time quanta of the respective Doppler frequency value thus formed by the multiplication are fed to a path counter WZ, which adds them up. As a result of this integration process, the path counter WZ contains the path traveled from the starting point. The travel counter is expediently set so that a location can be determined with the desired accuracy. So this z. B. on a train when leaving the respective starting station to zero and then begins counting continuously until the desired destination is reached.

Da die Messung des Wertes der Doppler-Frequenzen fdl und fd2 mit gewissen Fehlern behaftet ist, welche auch durch die Mittelwertbildung nicht völlig ausgeschaltet werden können, ergibt sich nach einer längeren Fahrzeit ein entsprechend grosser Absolutwert des gemessenen Fehlers im Wegzähler WZ. Deshalb hat dieser Wegzähler WZ einen Korrektureingang, welcher mit KE bezeichnet ist. Dieser Korrektureingang ermöglicht es, in einer später zu beschreibenden Art und Weise den jeweiligen Messwert im Wegzähler WZ zu korrigieren und dadurch zu verhindern, dass der Absolutwert des Fehlers ein vorbestimmtes Mass überschreitet. Im einzelnen wird der Korrekturwert hergeleitet aus Antwortbaken, welche in vorgegebenen, beim Fahrzeug bekannten Abständen längs der Strecke angeordnet sind. Diese Antwortbaken lösen bei der Wegmesseinrichtung beim Überfahren ein spezielles Signal aus, welches anzeigt, dass nunmehr eine bestimmte Strecke durchfahren worden ist. Ist beispielsweise die Antwortbake im Abstand von 50 km vom Anfangsbahnhof entfernt, und hat der Wegzähler in der Zwischenzeit den Weg 50,01 km ermittelt, so wird durch das von der Antwortbake gebildete Signal über den Korrektureingang KE der Wegzähler WZ auf den genauen Wert 50 km zurückgestellt, das heisst, korrigiert. Since the measurement of the value of the Doppler frequencies fdl and fd2 is fraught with certain errors, which cannot be completely switched off even by averaging, a correspondingly large absolute value of the measured error in the path counter WZ results after a longer driving time. Therefore, this distance counter WZ has a correction input, which is designated KE. This correction input makes it possible to correct the respective measured value in the distance counter WZ in a manner to be described later and thereby prevent the absolute value of the error from exceeding a predetermined dimension. In detail, the correction value is derived from response beacons which are arranged along the route at predetermined intervals known to the vehicle. These response beacons trigger a special signal in the distance measuring device when driving over, which indicates that a certain distance has now been traveled. If, for example, the answer beacon is 50 km away from the starting station and the route counter has determined the route 50.01 km in the meantime, the signal generated by the answer beacon via the correction input KE will change the route counter WZ to the exact value 50 km deferred, that is, corrected.

Nur die mit dicken Linien gezeichneten Bauteile und Verbindungsleitungen (AI, Kl, SE, Ml, ZI, MS, WZ und U) werden dann benötigt, wenn lediglich mit einer Antenne, also AI gearbeitet wird und dementsprechend die Wegmessung auf die Doppler-Frequenz fdl abgestellt wird. Die Auswerteeinrichtungen für die Antwortsignale (z. B. RE und FB) sind an Ml anzuschalten. In Fig. 2 ist zur weiteren Erläuterung in Draufsicht eine Eisenbahnschiene ES dargestellt, wobei die zugehörigen Schwellen mit EQ bezeichnet sind. Die von den beiden scharf bündelnden Antennen AI und A2 erzeugten Strahlungskeulen treffen schräg auf die Schiene bzw. den Schienenfuss auf und sind gestrichelt angedeutet. Die An-strahlung der Schiene bzw. des Schienenfusses durch den Sendestrahl der beiden Antennen AI und A2 ist deshalb zweckmässig, weil dann der Abstand zwischen den Antennen AI und der Reflektionsfläche konstant gehalten werden kann. Die9 ist in vielen Fällen zweckmässig, um weitere Fehlermöglichkeiten auszuschliessen. Ausserdem hat die Schiene im Gegensatz zu dem übrigen Untergrund ein sehr gutes Reflektionsverhalten. Only the components and connecting lines drawn with thick lines (AI, Kl, SE, Ml, ZI, MS, WZ and U) are required if only one antenna, i.e. AI, is used and the distance measurement to the Doppler frequency fdl accordingly is turned off. The evaluation devices for the response signals (e.g. RE and FB) must be connected to Ml. A rail track ES is shown in plan view in FIG. 2 for further explanation, the associated sleepers being designated EQ. The radiation lobes generated by the two sharply focusing antennas AI and A2 strike the rail or the rail foot at an angle and are indicated by dashed lines. The illumination of the rail or the rail foot by the transmission beam of the two antennas AI and A2 is expedient because then the distance between the antennas AI and the reflection surface can be kept constant. The9 is useful in many cases to rule out further possible errors. In addition, in contrast to the rest of the surface, the rail has a very good reflection behavior.

Einflüsse, z. B. aufgrund der die Schiene haltenden Befestigungsschrauben können zwar auftreten; ihre resultierende Wirkung wird jedoch dadurch herabgesetzt bzw. ganz ausgeschaltet, dass der von ihnen erzeugte eventuell störende Frequenzsprung bei der Doppler-Verschiebung bei den beiden Antennen AI und A2 gegenläufig auftritt. Bei der Bildung des Mittelwertes in der Stufe MW nach Fig. 1 kann somit dieser störende Einfluss weitgehend beseitigt werden. Influences, e.g. B. due to the mounting screws holding the rail may occur; However, their resulting effect is reduced or completely eliminated by the fact that the possibly interfering frequency jump generated by them occurs in the opposite direction with the two antennas AI and A2 during the Doppler shift. 1, this disruptive influence can thus be largely eliminated.

In Fig. 3 ist eine Lokomotive LO schematisch dargestellt, bei der zwischen den beiden Drehgestellen das Doppler-Radargerät DR mit den beiden Antennen AI und A2 angeordnet ist. Die beiden Antennen AI und A2 schliessen mit der Bewegungsrichtung FR bzw. den Schienen ES einen Winkel von al (Antenne AI) bzw. al (Antenne A2) ein. In Fig. 3, a locomotive LO is shown schematically, in which the Doppler radar device DR with the two antennas AI and A2 is arranged between the two bogies. The two antennas AI and A2 form an angle of al (antenna AI) and al (antenna A2) with the direction of movement FR and the rails ES.

Dièse Winkel al und dl sind zweckmässig gleich gewählt. Dadurch ergibt sich dann bei einer Bewegung der Lokomotive LO für beide Empfangssignale der gleiche Betrag der Doppler-Verschiebung, und zwar symmetrisch zur Sendefrequenz. Die Grösse der Doppier-Frequenzverschiebung ist proportional der Geschwindigkeit der Lokomotive LO und darüber hinaus proportional dem cos al (für die Empfangssignale der Antenne AI) bzw. dem cos al (für die Empfangssignale der Antenne A2). Eine Veränderung der Lage der Lokomotive LO bezüglich der Schiene ES in Form einer Schrägstellung, wie sie durch den Winkel [\ß angedeutet ist, bringt entsprechend dem vorliegenden Beispiel eine Verringerung der Grösse von al und eine Vergrösserung des Wertes von al. Dadurch wird die Doppler-Verschiebung bei der Antenne A2 entsprechend der angegebenen Cosinus-Beziehung kleiner, die Doppler-Verschiebung bei den Empfangssignalen der Antenne AI dagegen entsprechend grösser. Bei den kleinen Wut-kelwerten Aß, um welche diese Schrägstellung auftreten kann, lässt sich mit ausreichender Genauigkeit davon ausgehen, dass sich bei der Mittelwertbildung in der Stufe MW nach Fig. 1 beide Störeinflüsse gegenseitig kompensieren, so dass der Mittelwert fdm .der Doppler-Frequenz von derartigen Vorgängen weitgehend unbeeinflusst bleibt. These angles al and dl are appropriately chosen the same. As a result, when locomotive LO moves, the same amount of Doppler shift results for both received signals, symmetrically to the transmission frequency. The size of the Doppier frequency shift is proportional to the speed of the locomotive LO and also proportional to the cos al (for the reception signals of the antenna AI) or the cos al (for the reception signals of the antenna A2). A change in the position of the locomotive LO with respect to the rail ES in the form of an inclination, as indicated by the angle [\ ß, brings according to the present example, a reduction in the size of al and an increase in the value of al. As a result, the Doppler shift in antenna A2 is smaller in accordance with the specified cosine relationship, while the Doppler shift in reception signals from antenna AI is correspondingly larger. Given the small rage values Aß by which this inclination can occur, it can be assumed with sufficient accuracy that the averaging in stage MW according to FIG. 1 compensates for each other, so that the mean value fdm. Of the Doppler Frequency is largely unaffected by such processes.

In Fig. 4 ist eine Strecke dargestellt, auf welcher das mit dem Doppler-Radar ausgestattete Fahrzeug sich bewegen kann. Die Strecke ist mit einzelnen Antwortbaken versehen, welche hier mit KB 11, KB 12, KB 13 und KB 14 bezeichnet sind. Es sind grundsätzlich zwei verschiedene Ortungsverfahren realisierbar, nämlich die relative Ortung (bei der die Antwortbaken vorgegebene feste Abstände aufweisen) und die absolute Ortung (bei der die Abstände der Antwortbaken beliebig wählbar sind, jedoch jede Antwortbake eine spezielle Kennung aufweist). FIG. 4 shows a route on which the vehicle equipped with the Doppler radar can move. The route is provided with individual answer beacons, which are referred to here as KB 11, KB 12, KB 13 and KB 14. Basically, two different location methods can be implemented, namely the relative location (in which the answering beacons have predefined fixed distances) and the absolute location (in which the spacing of the answering beacons can be selected as desired, but each answering beacon has a special identifier).

Bei der zunächst behandelten relativen Ortung sind die Antwortbaken KB 11, KB 12, KB 13 und KB 14 in festen Abständen angeordnet, z. B. alle 50 km. In diesem Fall ist es nicht notwendig, dass die Antwortbaken spezielle Kennungen aufweisen. Es genügt das Überfahren einer derartigen Bake durch ein Signal im Eingangsteil des Radarempfängers festzustellen und dementsprechend ein Korrektursignal beim Wegzähler WZ auszulösen. In Fig. 1 ist hierzu gestrichelt eine Ergänzungsschaltung angedeutet, welche vom Ausgang des Mischers M2 abgezweigt ist. Dies bedeutet, dass im Ausgangssignal des Mischers M2 enthaltene spezielle Signalanteile, welche durch das Filter FB am Ausgang des Mischers M2 ausgefiltert werden, einem Rechner RE zuzuführen sind. Dieser Rechner RB stellt dann fest, dass dies z. B. der n-te Korrekturwert ist, das heisst, dass die n-te Antwortbake überfahren worden ist. Der hierauf vom Rechner RE ausgegebene Korrekturwert entspricht somit der (n-l)-fachen vorgegebenen Entfernung zwischen den Antwortbaken, also entsprechend dem gewählten Beispiel dem Wert von (n-1) • 50 km. Der Wegzähler WZ wird daraufhin entsprechend korrigiert. Beim Überfahren, zum Beispiel der dritten Antwortbake KB 13, weiss der Rechner RE, dass nunmehr die doppelte Einheitsstrecke, also entsprechend dem Beispiel 100 km zurückgelegt ist und dementsprechend der Wegzähler WZ auf 100 km gestellt werden muss. Die Anwendung von derartigen gleichmässig im vorgegebenen Abstand verteilten Antwortbaken führt zu besonders einfachen Systemen vor allem s In the case of the relative locating dealt with initially, the response beacons KB 11, KB 12, KB 13 and KB 14 are arranged at fixed intervals, e.g. B. every 50 km. In this case, it is not necessary that the response beacons have special identifiers. It is sufficient to detect that a beacon of this type has been passed over by a signal in the input part of the radar receiver and accordingly to trigger a correction signal at the path counter WZ. For this purpose, a supplementary circuit which is branched from the output of the mixer M2 is indicated in dashed lines in FIG. 1. This means that special signal components contained in the output signal of the mixer M2, which are filtered out by the filter FB at the output of the mixer M2, are to be fed to a computer RE. This computer RB then determines that this z. B. is the nth correction value, which means that the nth response beacon has been overrun. The correction value then output by the computer RE thus corresponds to the (n-1) times the predetermined distance between the answering beacons, that is, according to the selected example, the value of (n-1) • 50 km. The distance counter WZ is then corrected accordingly. When driving over, for example the third response beacon KB 13, the computer RE knows that the double unit distance, that is to say 100 km in accordance with the example, has now been covered and accordingly the distance counter WZ must be set to 100 km. The use of such response beacons evenly distributed at a predetermined distance leads to particularly simple systems, especially s

io io

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

616 240 616 240

auch bei der Auswertung der Bakensignale am Eingang der Rechner RE. Bei abzweigenden Strecken, wie z. B. durch die Bake KB 21 angedeutet, muss die jeweilige Entfernung auf die letzte vorangegangene Bake, z. B. KB 12 der Hauptstrecke, bezogen werden. also when evaluating the beacon signals at the input of the computer RE. In the case of branches, such. B. indicated by the beacon KB 21, the respective distance to the last previous beacon, z. B. KB 12 of the main line.

Bei dieser Korrektur ist zu berücksichtigen, dass die erste Antwortbake, z. B. KB 11, um eine bestimmte Strecke nach dem Startpunkt liegt. Beginnt z. B. die Fahrtstrecke bei km 0 und liegt die erste Antwortbake bei km 1,3, so ist dieser (möglichst kleine) erste Wert vom Wegzähler WZ zum Rechner RE zu übertragen, weil dort die Korrekturwerte daraufhin entsprechend dem gewählten Beispiel auf 51,3; 101,3; 151,3 usw. km eingestellt werden müssen. With this correction, it must be taken into account that the first response beacon, e.g. B. KB 11, a certain distance after the starting point. Starts e.g. B. the route at km 0 and the first response beacon at km 1.3, this (as small as possible) first value is to be transmitted from the travel counter WZ to the computer RE, because the correction values there then correspond to the selected example at 51.3; 101.3; 151.3 etc. km must be set.

Wird dagegen jede der einzelnen Antwortbaken KB im Sinne einer absoluten Ortung mit einer speziellen Kennung versehen, so kann der Rechner RE nach Fig. 1 aufgrund der jeweils empfangenen Kennung der gerade überfahrenen Antwortbake feststellen, welcher Weg seit der letzten überfahrenen Antwortbake zurückgelegt worden ist. In diesem Fall ist es nicht notwendig, dass die Abstände aller Antwortbaken einem bestimmten vorgegebenen Wert entsprechen und ggf. untereinander gleich sind, sondern diese Antwortbaken können entsprechend den örtlichen Gegebenheiten beliebig verteilt werden. So können beispielsweise jeweils an bestimmten Bahnhöfen derartige Antwortbaken angeordnet sein', was in einfacher Weise die Verwendung von aktiven Antwortbaken ermöglicht, weil dann die Stromversorgung für diese Antwortbaken leicht zu realisieren ist. Wie im einzelnen die Kennung von Antwortbaken durchgeführt werden kann, wird anhand von späteren Figuren näher erläutert. Zunächst bleibt festzuhalten, dass der Rechner RE einerseits die verschiedenen Kennungen der einzelnen Antwortbaken eingespeichert hat und andererseits dem Rechner bekannt sein muss, wie gross der Abstand aufeinanderfolgender Antwortbaken ist. Dementsprechend kann er in einfacher Weise bei Erreichen jeweils der nächsten Antwortbake den genauen, inzwischen zurückgelegten Weg bestimmen und den Wegzähler WZ entsprechend korrigieren. Die Korrektur aufgrund der Antwortbaken hat ausserdem den Vorteil, dass spezielle Wegfehler, welche beispielsweise durch Rangieren, Umsetzen oder dergleichen, bei einer gefahrenen Strecke auftreten würden, wieder eliminiert werden. Somit kann bei einem Fahrzeug an praktisch jeder beliebigen Stelle der jeweilige Standort aufgrund des angezeigten Wegwertes beim Wegzähler WZ mit einer hohen Genauigkeit festgehalten werden und die Betriebsüberwachung wird dementsprechend vereinfacht. If, on the other hand, each of the individual response beacons KB is provided with a special identifier in the sense of an absolute location, the computer RE according to FIG. 1 can determine on the basis of the respectively received identifier of the response beacon that has just been passed which path has been covered since the last response beacon passed. In this case, it is not necessary for the spacing of all answering beacons to correspond to a certain predefined value and, if necessary, to be identical to one another, but these answering beacons can be distributed as desired according to the local conditions. For example, such response beacons can each be arranged at certain train stations, which enables the use of active response beacons in a simple manner, because then the power supply for these response beacons is easy to implement. How the identification of response beacons can be carried out in detail is explained in more detail with reference to later figures. First of all, it should be noted that the computer RE has, on the one hand, stored the different identifiers of the individual answering beacons and, on the other hand, the computer must know how large the distance between successive answering beacons is. Accordingly, when the next response beacon is reached, he can easily determine the exact path that has meanwhile been covered and correct the path counter WZ accordingly. The correction based on the answer beacons also has the advantage that special path errors, which would occur, for example, through maneuvering, repositioning or the like, on a traveled route, are eliminated again. In this way, the location of a vehicle can be recorded at practically any location on the basis of the displayed distance value with the distance meter WZ with a high degree of accuracy and the operation monitoring is accordingly simplified.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 ist das Dopplerradar-Wegmessgerät nach Fig. 1 dadurch abgeändert, dass der Sender SE in seiner Frequenz durchstimmbar ausgebildet ist. Diese Durchstimmung wird von einem Sägezahngenerator SG in bevorzugt periodischer Weise durchgeführt. Da die Mischer Ml und M2 ebenfalls von den gewobbelten Sendes-igna-len mit der Überlagerungsfrequenz versorgt werden, fällt der Einfluss dieser Frequenzmodulation des Sendesignals bei der Bildung des Überlagerungssignals (abgesehen von einem laufzeitbedingten! festen Differenzwert, der leicht zu eliminieren ist) praktisch wieder heraus. Es ergeben sich somit an den Ausgängen der Mischer Ml und M2 wiederum die Dopplerfrequenzen fdl und fd2 entsprechend dem Dauerstrichradar nach Fig. 1. In the arrangement according to FIG. 5, the Doppler radar position measuring device according to FIG. 1 is modified in that the frequency of the transmitter SE is tunable. This tuning is carried out by a sawtooth generator SG, preferably in a periodic manner. Since the mixers M1 and M2 are also supplied with the beat frequency by the swept transmit signals, the influence of this frequency modulation of the transmit signal in the formation of the beat signal (apart from a time-dependent fixed difference value which can be easily eliminated) practically falls again out. The Doppler frequencies fdl and fd2 corresponding to the continuous wave radar according to FIG. 1 thus again result at the outputs of the mixers M1 and M2.

Nähere Einzelheiten hierzu zeigt Fig. 6. Dort ist die drei-eckförmig gewobbelte Sendefrequenz in Abhängigkeit von der Zeit mit SF bezeichnet und als ausgezogene Linie dargestellt. Geht man zunächst davon aus, dass sich das Fahrzeug, auf dem die Antennen AI und A2 angebracht sind, nicht bewegt, also die Dopplerfrequenz Null ist, so hat das gestrichelt dargestellte reflektierte Signal RF eine feste Frequenzverschiebung fk gegenüber dem Sendesignal, welche durch die Laufzeit des Sendesignals bis zur Reflexionsstelle und die Rücklaufzeit von der Reflexionsstelle bis zur Antennenanordnung gegeben ist. Bei einer Mischung des Sendesignals entsprechend dem Sägezahn SF und dem demgegenüber um einen konstanten, aus der Geometrie vorgegebenen Wert verschobenen Sägezahn RF ergibt sich somit eine konstante Differenzfrequenz, welche auch bei nicht bewegtem Fahrzeug am Ausgang der Mischer Ml und M2 vorhanden wäre. Darüber hinaus tritt bei einer Bewegung des Fahrzeugs bei der reflektierten Schwingung eine Frequenzverschiebung durch die Dopplerfrequenzen fdl und fd2 auf, wie sie in Fig. 6 durch die senkrecht nach oben (fdl) und senkrecht nach unten (fd2) gerichteten Pfeile angedeutet ist. Beide Pfeile sind, wenn die Winkel at und m gleich gross sind, ebenfalls gleich lang. Dadurch ergeben sich zwei punktiert angedeutete, ebenfalls sägezahnförmig verlaufende Linien, welche die Frequenzlage der beiden Empfangsfrequenzen angeben. Nach der Mischung mit der zugehörigen Sendefrequenz SF in den Mischern Ml und M2 ist zwar entsprechend dem vorliegenden Beispiel der Wert fdl um den Wert fk kleiner, dafür ist aber der Wert fd2 entsprechend um fk grösser, wobei die so erhaltenen Doppier-frequenzwerte der Länge der Pfeile oberhalb der Linie SF (für fdl) bzw. unterhalb von SF (für fd2) entsprechen. Bei der Mittelwertbildung in der Stufe MW in Fig. 1 ergibt sich wiederum der genaue Frequenzwert, wie er ohne eine derartige Frequenzmodulation bei Aussendung einer CW-Radar-schwingung mit konstanter Frequenz erhalten worden wäre. Die Frequenzmodulation entsprechend der Fig. 5 und Fig. 6 bietet jedoch eine Reihe von Vorteilen, die es geraten sein lassen, die Sendefrequenz entsprechend gleichmässig periodisch in der Frequenz zu modulieren. Ein erster Vorteil liegt darin, dass in diesem Falle auch mit passiven Antwortbaken codierte Antwortsignale erzeugt werden können. Bei Verwendung von mit frequenzbestimmenden Teilen arbeitenden, d. h. hinsichtlich der Resonanzfrequenzen codierten Antwortbaken, wird nämlich die jeweilige Codierung durch das gewobbelte Sendesignal erregt und es wird ein frequenz-codier-tes Antwortsignal erzeugt, welches für die Einspeisung in den Rechner RE nach Fig. 1 zu benutzen ist. Ausserdem treten als weiterer Vorteil bei Verwendung von periodisch in der Frequenz modulierten Sendesignalen andersartige Störungen weniger in Erscheinung. Dies gilt sowohl für die Doppler-frequenzmessung als auch für die Informationsübertragung von der Antwortbake zum Radargerät. Fig. 6 shows further details there. The triangularly swept transmission frequency is denoted by SF as a function of time and is shown as a solid line. If one first assumes that the vehicle on which the antennas AI and A2 are mounted is not moving, i.e. the Doppler frequency is zero, the reflected signal RF shown in dashed lines has a fixed frequency shift fk with respect to the transmitted signal, which is caused by the transit time of the transmission signal to the reflection point and the return time from the reflection point to the antenna arrangement is given. When the transmission signal is mixed in accordance with the sawtooth SF and the sawtooth RF shifted by a constant value that is predetermined by the geometry, a constant difference frequency thus results, which would also be present at the output of the mixers M1 and M2 if the vehicle was not moving. In addition, when the vehicle moves with the reflected vibration, a frequency shift occurs due to the Doppler frequencies fdl and fd2, as indicated in FIG. 6 by the arrows pointing vertically upwards (fdl) and vertically downwards (fd2). If the angles at and m are the same size, both arrows are also of the same length. This results in two dotted lines, which also run in a sawtooth shape, which indicate the frequency position of the two reception frequencies. After mixing with the associated transmission frequency SF in the mixers Ml and M2, the value fdl is smaller by the value fk in accordance with the present example, but instead the value fd2 is correspondingly larger by fk, the doubling frequency values obtained in this way corresponding to the length of the Arrows above the line SF (for fdl) or below SF (for fd2) correspond. The mean value formation in the MW stage in FIG. 1 again results in the exact frequency value as would have been obtained without such frequency modulation if a CW radar oscillation had been emitted at a constant frequency. The frequency modulation according to FIGS. 5 and 6, however, offers a number of advantages which make it advisable to periodically modulate the transmission frequency in a correspondingly uniform manner. A first advantage is that in this case it is also possible to generate coded response signals with passive response beacons. When using frequency-determining parts, d. H. with respect to the resonance frequencies coded response beacons, namely the respective coding is excited by the wobbled transmission signal and a frequency-coded response signal is generated which is to be used for feeding into the computer RE according to FIG. 1. In addition, as a further advantage, when using transmission signals that are periodically modulated in frequency, other types of interference appear less. This applies both to the Doppler frequency measurement and to the information transmission from the response beacon to the radar device.

Es ist noch darauf hinzuweisen, dass durch den Einbau von Dioden in passiven Antwortbaken Harmonische, gegebenenfalls Subharmonische, erzeugt werden können, welche die Auswertung (Frequenztrennung) der Antwortsignale erleichtern. Durch eine zusätzlich vom Sender SE auszustrahlende Festfrequenz kann für die Antwortsignale durch eine Mischung im Bereich der Antwortbake eine Frequenzumsetzung der Antwortsignale und damit eine besonders einfache Trennung von Antwortsignalen und den der Dopplerauswertung dienenden reflektierten Signalen erzielt werden. It should also be pointed out that by installing diodes in passive response beacons, harmonics, possibly subharmonics, can be generated which facilitate the evaluation (frequency separation) of the response signals. An additional fixed frequency to be emitted by the transmitter SE can result in a frequency conversion of the response signals and thus a particularly simple separation of response signals and the reflected signals used for Doppler evaluation for the response signals by mixing in the area of the response beacon.

In Fig. 7 ist in Abänderung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 bzw. Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel dafür dargestellt, wie eine Auswertung bei frequenzselektiven Antwortbaken durchgeführt werden kann. An einer bestimmten Stelle in der Nähe der Eisenbahnschiene BS aber noch im Strahlungsbereich der Antennen AI und A2 ist eine Antwortbake KBF angeordnet, welche eine bestimmte Frequenzcodierung aufweist. Im folgenden Beispiel ist angenommen, dass von z. B. zehn möglichen Frequenzen fl bis flO (Normalfrequenzraster) die Frequenzen fl, f3 und f7 vorgesehen sind. Sie können bevorzugt durch Resonatoren erzeugt werden, FIG. 7 shows a modification of the circuit arrangement according to FIG. 1 or FIG. 4, an embodiment of how an evaluation can be carried out with frequency-selective response beacons. At a certain point in the vicinity of the railroad BS but still in the radiation area of the antennas AI and A2, a response beacon KBF is arranged, which has a certain frequency coding. In the following example it is assumed that from e.g. B. ten possible frequencies fl to flO (normal frequency grid) the frequencies fl, f3 and f7 are provided. They can preferably be generated by resonators,

welche im Anschluss an eine Hornantenne KA in einem entsprechenden Resonanzraum angebracht sind. Beispiele für die Ausgestaltung derartiger passiver Resonatoren sind vor allem in der Deutschen Patentschrift 1 279 785 sowie den Zusatzpatenten 1591452,1 591453,1 541 582 und 15415S3 be5 which are attached to a horn antenna KA in a corresponding resonance room. Examples of the design of such passive resonators are in particular in German Patent 1,279,785 and the additional patents 1591452.1 591453.1 541 582 and 15415S3 be5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

616240 616240

6 6

schrieben. Wenn während der Überstreichungszeit, d. h. beim Überfahren der Antwortbake KBF, durch den Sägezahngenerator SG die Sendefrequenz des Senders SE des Radargerätes so verändert wird, dass der Frequenzbereich zum Beispiel von fl bis flO überstrichen wird, innerhalb dessen die jeweiligen speziellen Frequenzen fl, f3 und f7 liegen, so ist sichergestellt, dass durch die Resonatoren ein diese Frequenzen besonders stark enthaltendes Antwortsignal ausgelöst wird. Dieses Antwortsignal mit den besonders ausgeprägten Frequenzbestandteilen fl, f3 und f7 gelangt (zusammen mit der Dopplerverschiebung des Sendesignals) zu dem Mischer M2 und wird dort in eine Basisbandlage umgesetzt. Da die Dopplerfrequenz von Null (Geschwindigkeit Null) bis zu einem Grenzwert, zum Beispiel von 2 kHz, reichen kann, ist es zweckmässig, die Resonanzfrequenzen fl, f3 und f7 der frequenzselektiven Antwortbaken KBF z. B. durch Umsetzung oder Heranziehung Harmonischer oder Subharmonischer frequenzmässig gegen die reflektierten Signale zu versetzen, beispielsweise auf Frequenzen, die nach der Umsetzung am Ausgang des Mischers M2 Werte zwischen 5 und 10 kHz ergeben. Mittels des Tiefpasses TP2, welcher dem Ausgang des Mischers M2 nachgeschaltet wird, kann der eigentliche Dopplerfrequenzbereich ausgesiebt und in der bereits beschriebenen Weise dem Zähler WZ zugeführt werden. Darüber hinaus muss die Auswertung der Antwortsignale der frequenzselektiven Antwortbake KBF gewährleistet sein. Hierzu ist ein weiteres Filter, im vorliegenden Beispiel ein Hochpassfilter HP, am Ausgang des Mischers M2 vorgesehen. Dieses Hochpassfilter ist in seiner Grenzfrequenz so ausgelegt, dass es die Dopplerfrequenzen des Tiefpasses TP2 nicht durchlässt, so dass im oberen Teil der Schaltung nur die Resonanzfrequenzanteile der frequenzselektiven Antwortbaken KBF vorliegen. Zur Auswertung ist eine Filterbank von einzelnen Bandpassfiltern BP1 bis BPn vorgesehen, denen die Ausgangssignale des Hochpassfilters HP parallel zugeführt werden. Die Zahl n entspricht dabei der maximal möglichen Zahl von Resonatorfrequenzen (Normfrequenzraster). Je nach der Art der jeweiligen frequenzselekliven Antwortbake KBF liegt an den Ausgängen, der Bandpassfilter BP1 bis BPn eine bestimmte 0,1-Verteilung vor, welche der Codierung der jeweiligen frequenzselektiven Antwortbake KBF entspricht. Die Auswertelogik LK tastet die gegebenenfalls gespeicherten Ausgangssignale der Bandpassfilter nacheinander ab und stellt dabei die spezielle Verteilung fest. Bei einer Verteilung entsprechend dem Beispiel nach Fig. 7 mit fl, f3 und f7 als Antwort würde bei n = 10 die Verteilung heissen: wrote. If during the sweep time, i.e. H. When the response beacon KBF is passed over, the sawtooth generator SG changes the transmission frequency of the transmitter SE of the radar device in such a way that the frequency range, for example from fl to flO, within which the respective special frequencies fl, f3 and f7 lie is ensured, that the resonators trigger a response signal containing these frequencies particularly strongly. This response signal with the particularly pronounced frequency components fl, f3 and f7 (together with the Doppler shift of the transmission signal) reaches the mixer M2 and is converted there into a baseband position. Since the Doppler frequency can range from zero (zero speed) to a limit value, for example of 2 kHz, it is expedient to use the resonance frequencies fl, f3 and f7 of the frequency-selective response beacon KBF z. B. by converting or using harmonics or subharmonics in terms of frequency against the reflected signals, for example at frequencies that give values after the conversion at the output of the mixer M2 values between 5 and 10 kHz. By means of the low-pass filter TP2, which is connected downstream of the output of the mixer M2, the actual Doppler frequency range can be screened out and supplied to the counter WZ in the manner already described. In addition, the evaluation of the response signals of the frequency-selective response beacon KBF must be guaranteed. For this purpose, a further filter, in the present example a high-pass filter HP, is provided at the output of the mixer M2. The cut-off frequency of this high-pass filter is designed such that it does not pass the Doppler frequencies of the low-pass filter TP2, so that only the resonance frequency components of the frequency-selective response beacons KBF are present in the upper part of the circuit. A filter bank of individual bandpass filters BP1 to BPn is provided for evaluation, to which the output signals of the highpass filter HP are fed in parallel. The number n corresponds to the maximum possible number of resonator frequencies (standard frequency grid). Depending on the type of frequency-selective response beacon KBF, there is a specific 0.1 distribution at the outputs, bandpass filter BP1 to BPn, which corresponds to the coding of the respective frequency-selective response beacon KBF. The evaluation logic LK scans the possibly stored output signals of the bandpass filters one after the other and determines the special distribution. With a distribution according to the example according to FIG. 7 with fl, f3 and f7 as the answer, the distribution would be with n = 10:

1, 0,1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0. 1, 0.1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0.

Diese Codeverteilung wird dem Rechner RE zugeführt, welcher mit einem Codespeicher CS verbunden ist. In dem Codespeicher CS sind die verschiedenen Codierungen der über die jeweilige Strecke verteilten frequenzselektiven Antwortbaken BF gespeichert. Ausserdem ist die jeweilige Entfernung zu der benachbarten Antwortbake ini dem Codespeicher CS enthalten. Der Rechner RE kann somit feststellen, wie gross der durchfahrene Entfernungsbereich ist, wenn zum Beispiel die vorangegangene letzte Bake die Frequenzverteilung f4, f5 und f8 gehabt hat, während die neue Antwortbake, wie dargestellt, die Verteilung fl, f3 und f7 hat. Nach Erhalt des so gewonnenen neuen Wertes für die zurückgelegte Wegestrecke wird das Kontrollsignal KE dem Wegezähler WZ zugeführt und dieser korrigiert. This code distribution is fed to the computer RE, which is connected to a code memory CS. The various codes of the frequency-selective response beacons BF distributed over the respective route are stored in the code memory CS. In addition, the respective distance to the neighboring answering beacon is contained in the code memory CS. The computer RE can thus determine how large the range covered is, for example if the previous last beacon had the frequency distribution f4, f5 and f8, while the new response beacon, as shown, has the distribution fl, f3 and f7. After receiving the new value thus obtained for the distance covered, the control signal KE is fed to the distance counter WZ and this is corrected.

Anstelle einer passiv antwortenden Antwortbake KBF können auch aktive Antwortbaken vorgesehen sein, bei de-5 nen entsprechende Sendeeinrichtungen vorgesehen sind, welche die zur Codierung benötigten Frequenzen erzeugen. Im vorliegenden Beispiel würde somit die frequenzselektie Antwortbake KBF die Frequenz fl, f3 und f7 erzeugen und ausstrahlen. Diese Frequenzen würden von der Antenne A2 auf-io genommen und, wie bereits bei der passiven Antwortbake beschrieben, ausgewertet und für die Korrektur des Wegezählers WZ herangezogen. Im Falle der Verwendung aktiver Antwortbaken, welche von sich aus bestimmte Frequenzen ausstrahlen, wäre es nicht erforderlich, das Sendesignal des 15 Senders SE wegen seiner Frequenz durch den Sägezahngenerator zu wobbeln. Ausserdem besteht die Möglichkeit, bei Verwendung aktiver frequenzselektiver Antwortbaken einen wesentlich grösseren und vor allem beliebigen Frequenzversatz zu dem Sendesignal SE zu erzielen und dadurch gegebe-0() nenfalls die Entkopplung gegenüber den Frequenzen der Dopplerschwingungen zu verbessern. Instead of a passively responding reply beacon KBF, active reply beacons can also be provided, in which corresponding transmission devices are provided, which generate the frequencies required for coding. In the present example, the frequency select response beacon KBF would generate and radiate the frequency fl, f3 and f7. These frequencies would be picked up by the antenna A2 and, as already described for the passive response beacon, evaluated and used for the correction of the path counter WZ. If active response beacons are used, which emit specific frequencies on their own, it would not be necessary to sweep the transmit signal of the 15 transmitter SE because of its frequency by the sawtooth generator. In addition, there is the possibility, when using active frequency-selective response beacons, to achieve a substantially larger and, above all, any frequency offset to the transmission signal SE and, if necessary, to improve the decoupling compared to the frequencies of the Doppler vibrations.

Wenn die gewünschte Entkopplung zwischen reflektiertem Signal und Antwortsignal nicht oder nur mit zu grossem Aufwand möglich ist, besteht eine einfache Abhilfe darin, 25 dass bei Auftreten eines Antwortsignals kurzzeitig die Auswertung der Dopplerfrequenzen fdl und fd2 gesperrt wird, um hier Fehler zu vermeiden. Sollte der dabei auftretende Messfehler auch noch beseitigt werden, so kann die kurz vorher gemessene Dopplerfrequenz fdm während der Sper-30 rung der Auswertung von fdl und fd2 beim Überfahren der Antwortbake als Ersatzwert weiter benutzt werden. Da in dieser Zeit die Änderung der Geschwindigkeit vernachlässigbar ist, wird auch praktisch kein Fehler bei der Wegmessung erzeugt. Diese Überlegung hinsichtlich einer kurzzeitigen Sper-3S rung gilt auch für die Vermeidung anderer Störungen, die während des Betriebes auftreten können. If the desired decoupling between the reflected signal and the response signal is not possible or only possible with too much effort, a simple remedy is 25 that the evaluation of the Doppler frequencies fdl and fd2 is briefly blocked when a response signal occurs in order to avoid errors here. If the measurement error occurring is also eliminated, the Doppler frequency fdm measured shortly before can still be used as a substitute value while the evaluation of fdl and fd2 is blocked when the response beacon is passed. Since the change in speed is negligible during this time, practically no error is generated in the distance measurement. This consideration with regard to a short-term blocking also applies to the avoidance of other malfunctions that can occur during operation.

Vor allem bei aktiven Antwo'rtstationen ist es zweckmässig, die Aktivierung des Antwortsignals erst bei Bedarf durchzuführen. Hierzu sind in einem bestimmten Abstand zu der frequenzselektiven Antwortbake KBF passive Sensoren 40 SSI und SS2 vorgesehen. Diese Sensoren SSI und SS2 liegen im Strahlungsbereich der Antennen AI bzw. A2. Beim Überfahren der Sensoren SSI und SS2 wird in diesen Sensoren durch die Energie des Sendesignals ein Impuls ausgelöst, welcher zur Einschaltung der Frequenzen fl, f3, f7 der Ant-45 wortbake KBF dient. Bis die entsprechende Antenne A2 des Radargerätes diese Antwortbake erreicht hat, sind somit die Frequenzen fl, f3 und f7 bereits im eingeschwungenen Zustand zur Abstrahlung an der zugehörigen Antenne KA vorhanden und werden von der Antenne A2 aufgenommen und 50 weiter verarbeitet. Nach Erreichen des zweiten Sensors SS2, d. h. bei vollständiger Überfahrung, werden die Sendefrequenzen fl, f3, f7 der aktiven Antwortbake KBF abgeschaltet und bleiben solange inaktiv bis erneut ein Fahrzeug mit einer entsprechenden strahlenden Antenneneinrichtung vorbei-55 kommt. Wenn eine Frequenzcodierung der Antwortsignale vermieden werden soll, kann auch mit andersartigen, z. B. impulscodierten Antwortsignalen gearbeitet werden. In diesem Fall sind in den bevorzugt aktiven Antwortbaken Datengeneratoren vorzusehen. Especially in the case of active answering stations, it is advisable to carry out the activation of the answer signal only when necessary. For this purpose, passive sensors 40 SSI and SS2 are provided at a certain distance from the frequency-selective response beacon KBF. These sensors SSI and SS2 are in the radiation range of antennas AI and A2, respectively. When the sensors SSI and SS2 are passed over, the energy of the transmission signal triggers a pulse in these sensors, which serves to switch on the frequencies fl, f3, f7 of the Ant-45 word beacon KBF. Until the corresponding antenna A2 of the radar device has reached this response beacon, the frequencies fl, f3 and f7 are thus already present in the steady state for radiation at the associated antenna KA and are picked up by antenna A2 and processed further 50. After reaching the second sensor SS2, d. H. with complete overrun, the transmission frequencies fl, f3, f7 of the active response beacon KBF are switched off and remain inactive until a vehicle with a corresponding radiating antenna device comes along again. If frequency coding of the response signals is to be avoided, it is also possible to use other types, e.g. B. pulse-coded response signals are worked. In this case, data generators must be provided in the preferably active answering beacons.

M M

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

616240

1. Path measuring system for track-bound vehicles, in particular rail vehicles, using a path meter working with a Doppler radar device, the Doppler frequency being determined in the receiving branch from the reflected signal and the distance covered being determined therefrom by integration over time, characterized by at least a sharply focused antenna (AI), which is arranged inclined at a certain angle (al) to the direction of travel, the Doppler frequency (fdl) being determined from the received signal and the distance covered being determined as the first measured value by integration over time,

and that along the distance to be covered at previously known intervals, response beacons (KB 11, KB 12 ... KB 14, KB 21) are arranged which trigger a special signal at the distance measuring device when the vehicle is driven over Doppler frequency determination in the odometer is used as the first measured value.

2. Position measuring system according to claim 1, characterized in that two sharply focusing antennas (Al, A2) are provided, one of which is inclined at a certain angle (a1) radiating in the direction of travel and the second at an angle, preferably the same is arranged radiatingly inclined towards the direction of travel and both are fixedly attached to the vehicle in their mutual assignment, that both antennas (Al, A2) are fed by a common high-frequency transmitter (SE) and for the reflected, each from the associated antennas

(Al, A2) received signals two separate 30 mixers (Ml, M2) are provided, to which a common local oscillator is assigned that after the mixers (Ml, M2) the two Doppler frequencies (fdl, fd2) of the two received signals are determined separately and an average value (fdm) is derived from both, from which the distance covered is continuously determined as the first measured value by integration over time, and that this measured value is corrected by the signals of the response beacons arranged at previously known intervals.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the Doppler radar device (DR) is designed as a continuous wave radar.

4. Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission frequency of the Doppler radar device (DR) is time-dependent, preferably 45 periodically, changed.

5. Position measuring system according to claim 4, characterized in that the frequency change of the Doppler radar device (DR) is sawtooth-shaped.

6. Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the answering beacons

(KB 11, KB 12 ...) contain nonlinear elements that generate a response to a harmonic or subharmonic of the transmission frequency.

7. Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the response beacons (KB 11, KB 12 ...) are constructed passively.

8. Position measuring system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the response beacons (KB 11, KB 60 12 ...) are actively constructed and contain reinforcing and / or frequency-converting elements.

9. Position measuring system according to claim 8, characterized in that sensors) (SSI, SS2) are provided, which are arranged at a corresponding distance in front of and behind the response beacon (KBF), and that these sensors (SSI, SS2) are on address the transmission signal of the Doppler radar device (DR) and the respective response beacon (KBF) only at

Switch on the approach of the vehicle (LO) and switch off again after driving over it.

10. Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that with the transmission signal of the Doppler radar device (DR) a frequency frequency offset fixed frequency is emitted, which is used in the response beacon for a frequency conversion in the generation of the response signal.

11. Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the response beacons (KB 11, KB 12 ...) emit un-coded response signals in order to achieve a relative location and the correction of the first measured value on the basis of the known values which are preferably designed as fixed values Distances of the answer beacons (KB 11, KB 12 ...) is made.

12. Position measuring system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the response beacons (KB 11, KB 12 ...) generate coded response signals, and that in a computer (RE) arranged in the vehicle, the different codes and the associated distance values of the individual response beacons (KB 11, KB 12 ...) are stored, from which the computer (RE) then uses the coding to determine the distance traveled since the last response beacon, which is used to correct the first measured value.

13. Position measuring system according to claim 12, characterized in that the response beacons (KB 11, KB 12 ...) generate frequency-coded (fl, f3, f7) response signals.

14. Position measuring system according to claim 13, characterized in that the frequencies (fl, f3, f7) of the response signals used for frequency coding are selected such that the Doppler-shifted received signals (fd2) and the frequency-coded ones are separated in the receiving part by switch circuits (TP2, HP) Response signals (fl, f3, f7) can be achieved.

15. Position measuring system according to claim 12, characterized in that a data generator is provided in the response beacons (KB 11, KB 12) for generating the coded response signals.

16. Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation of the Doppler frequency is briefly interrupted when a response beacon (KB 11, KB 12 ...) is passed over.

17. Position measuring system according to claim 16, characterized in that during the interruption a substitute value of the Doppler frequency, preferably the value measured just before, is used for this time for integration.