DE102008037233A1

DE102008037233A1 - Fahrzeugklassifikator mit einer Einrichtung zur Erkennung eines zollenden Rades

Info

Publication number: DE102008037233A1
Application number: DE102008037233A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hegemann
Original assignee: RTB GmbH and Co KG
Current assignee: RTB GmbH and Co KG
Priority date: 2008-08-09
Filing date: 2008-08-09
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-08-10
Also published as: DE102008037233B4; DE202009012684U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erkennung eines auf einer Unterlage rollenden Rades (18) mittels einer Radar-Geschwindigkeitsmessung, bei welcher die Fortbewegungsgeschwindigkeit (v') eines mit dem Rad (18) verbundenen bewegten Systems - verkörpert durch die Nabe des Rades (18) - auf der Unterlage und die Umfangsgeschwindigkeit einzelner Umfangsabschnitte (A, B, C, D) des Rades (18) erfasst und zueinander in Beziehung gesetzt werden, sowie einen damit arbeitenden Fahrzeugklassifikator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erkennung eines rollenden Rades und einen damit ausgestatteten Fahrzeugklassifikator.
Aus der DE 10 2006 054 981 B3 ist eine Klassifikationseinrichtung für Fahrzeuge bekannt, die nach einem akustischen Messprinzip arbeitet. Es wird ein Geräuschprofil eines vorbeifahrenden Fahrzeugs aufgenommen. Aus der Verteilung der Geräuschamplituden über die Länge des Fahrzeugs wird die Fahrzeugklasse ermittelt. So wird beispielsweise aus der Zahl der Amplitudenmaxima auf die Zahl der Räder und mithin der Achsen geschlossen. Solche Geräuschmaxima können aber auch andere Ursachen haben, beispielsweise eine defekte Auspuffanlage oder ein bei offenem Fenster betriebenes Autoradio.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erkennung eines rollenden rotierenden Rades und damit der Achse eines vorbei fahrenden Fahrzeugs vorzuschlagen und einen damit ausgestatteten Fahrzeugklassifikator.
Der verfahrensbezogene Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1, der einrichtungsbezogene Teil der Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 3 und der auf den Fahrzeugklassifikator bezogene Teil der Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 4 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung eines auf einer Unterlage, beispielsweise einer Fahrbahn rollenden Rades mittels einer Radar-Geschwindigkeitsmessung wird die Fortbewegungsgeschwindigkeit eines bewegten Systems -verkörpert durch die Nabe des Rades- auf der Unterlage und die Umfangsgeschwindigkeit einzelner Umfangsabschnitte des rotierenden Rades erfasst und zueinander in Beziehung gesetzt.
Vorzugsweise wird dabei die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Umfangsabschnitts, der dem Berührungspunkt des Rades mit der Unterlage gegenüber liegt, mit der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Umfangsabschnitts am Berührungspunkt verglichen.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass der Umfangsabschnitt des Rades, der dem Berührungspunkt des Rades mit der Unterlage gegenüber liegt, gegenüber dem bewegten System -verkörpert durch die Nabe des Rades- schneller ist als das bewegte System. Der Umfangsabschnitt am Berührungspunkt des Rades mit der Unterlage ist hingegen hinter dem Berührungspunkt langsamer als das bewegte System. Das Radar-Geschwindigkeitsmesseinrichtung erzeugt dann ein in 2 gezeigtes charakteristisches Messsignal, das nur von einem auf einer Unterlage abrollenden Rad stammen kann. Fehlinterpretationen wie sie im Zusammenhang mit der DE 10 2006 054 981 B3 beschrieben sind, sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeschlossen.
Die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung für ein rotierendes Rad umfasst einen Radarsender, einen Radarempfänger, eine Radar-Sende- und -empfangsantenne und eine Auswerteeinrichtung für empfangene reflektierte Radarsignale. Die Strahlungskeule der Radar-Sendeantenne ist im Wesentlichen auf die Höhe des Rades und unter einem Winkel zwischen 180° und 0° zur Bewegungsrichtung des rollenden Rades ausgerichtet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Detektionseinrichtung ist die Strahlungskeule der Radar-Sendeantenne unter einem Winkel von ±30° bis ±60°, insbesondere aber von ±45° zur Bewegungsrichtung des rollenden Rades ausgerichtet. Die Schrägstellung der Strahlungskeule erlaubt eine feine Auflösung des Messergebnisses, da sich das Rad länger in der Strahlungskeule befindet.
Die erfindungsgemäße Klassifikationseinrichtung für Fahrzeuge ist mit einer oben beschriebenen Detektionseinrichtung ausgestattet. Diese vermag mit einer einzigen Radar-Geschwindigkeitsmesseinrichtung die Länge eines Fahrzeugs, die Zahl der Räder und damit der Achsen des Fahrzeugs und deren räumliche Verteilung über die Länge des Fahrzeugs zu ermitteln, wobei diese auch den Zeitpunkt des Beginns der Messung zu bestimmen vermag. Die Fahrzeugklasse wird vorteilhafterweise nur an Hand der Auswertung des Radarprofils erkannt.
Die Zahl der Achsen eines vorbeifahrenden Fahrzeugs wird aus der Zahl unmittelbar aufeinander folgender Geschwindigkeitsmaxima und -Minima ermittelt.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erkennt die Klassifikationseinrichtung aus dem Vorhandensein einer Lücke im Radarsignalprofil ein Fahrzeuggespann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigt
1a eine an einer Fahrbahn angeordnete Radar-Geschwindigkeitsmesseinrichtung mit einem in deren Erfassungsbereich befindlichen Fahrzeug in einer Seitenansicht,
1b die Radar-Geschwindigkeitsmesseinrichtung aus 1a mit einem in deren Erfassungsbereich befindlichen Fahrzeug in Draufsicht,
2 ein von einem auf einer Fahrbahn abrollenden Rad erzeugtes Messsignal,
3 einen Sattelzug mit zugehörigem Radarmessprofil,
4 einen LKW mit angekuppeltem Anhänger und zugehörigem Radarmessprofil,
5a einen PKW mit zugehörigem Radarmessprofil,
5b einen an den PKW in 5a angekuppelten Wohnwagen mit zugehörigem Radarmessprofil.
In 1a ist eine an einer Fahrbahn 8 angeordnete Radar-Geschwindigkeitsmesseinrichtung 10 mit einem in deren durch punktierte Linien dargestellten Erfassungsbereich befindlichen Fahrzeug 12 in einer Seitenansicht und in 1b in Draufsicht dargestellt. Sie umfasst einen Pfahl 14, an dem ein Radarsensor 16 angebracht ist, der die Seite eines Fahrzeugs 12 erfasst.
2 zeigt den prinzipiellen Verlauf eines von einem auf der Fahrbahn 8 abrollenden Rad 18 erzeugten Radar-Geschwindigkeitsmesssignals 20. Dieses ist in ein α/v-Diagramm eingetragen, wobei α den aktuellen Winkel des abrollenden Rades 18 und v dessen Umfangsgeschwindigkeit bezeichnet. Das Rad 18 drehe sich im Uhrzeigersinn, so dass es sich in Richtung des Weges W fortbewegt. Der Geschwindigkeitswert v' entspreche darin der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12. Das Rad 18 tritt mit seinem voreilenden Umfangsabschnitt A in den Erfassungsbereich der Radar-Geschwindigkeitsmesseinrichtung 10 ein. Hier hat der Umfang die Geschwindigkeit v'. An Punkt B wird die Geschwindigkeit des Rades 18 an der dem Auflagepunkt des Rades 18 auf der Unterlage 8 gegenüber liegenden Position gemessen. Das Radar-Geschwindigkeitsmesssignal 20 erreicht hier ein Maximum, da sich die Sys temgeschwindigkeit und die Umfangsgeschwindigkeit des Rades 18 addieren. An Punkt C hat der Umfang des Rades 18 wieder die Geschwindigkeit v'. An Punkt D wird die Geschwindigkeit des Rades 18 ab dem Auflagepunkt des Rades 18 auf der Unterlage 8 gemessen. Das Radar-Geschwindigkeitsmesssignal 20 erreicht hier ein Minimum, da die Umfangsgeschwindigkeit des Rades 18 sich von der Systemgeschwindigkeit subtrahiert. Die Radar-Geschwindigkeitsmesseinrichtung 10 erzeugt also ein charakteristisches Radar-Geschwindigkeitsmesssignal 20, das nur von einem auf einer Fahrbahn- oder allgemeiner einer Unterlage 8 abrollenden Rad stammen kann.
In den 3 bis 7 sind verschiedene Fahrzeuge mit ihrem charakteristischen Radar-Geschwindigkeitsmessprofil dargestellt.
3 zeigt einen Sattelzug 28 mit zugehörigem Radar-Geschwindigkeitsmessprofil 30. Es ist zu erkennen, dass die ansteigende Flanke 32 im vorderen Bereich des Sattelzuges 28 liegt. Jede Achse des Sattelzuges 28 erzeugt ein Maximum 34 auf Grund des charakteristischen in Zusammenhang mit 2 beschriebenen Signals. Aus der Lage der von den Rädern erzeugten Signale und der gemessenen großen Länge ist ein Sattelzug 28 zu erkennen.
Die 4 zeigt einen LKW 40 mit einem angekuppelten Anhänger 42 und zugehörigem Radar-Geschwindigkeitsmessprofil 44. Letzteres ist dem Profil 30 des Sattelzuges 28 in 3 ähnlich. Es weist ebenfalls eine der Zahl der LKW-Achsen entsprechende Zahl von für Räder charakteristischen Signalen auf. Das Radar-Geschwindigkeitsmessprofil 44 unterscheidet sich von dem des Sattelzuges 28 aber durch eine sehr tiefes Signalminimum 41, dessen Breite der Lücke L zwischen LKW 40 und Anhänger 42 entspricht. Die Lücke L ist allerdings nur mit einer Radar-Geschwindigkeitsmesseinrichtung 10 messbar, deren Keule im wesentlichen senkrecht zu der Fortbewegungsrichtung des Fahrzeuggespanns 40, 42 ausgerichtet ist. Anderenfalls würde das Fahrzeug einen Radarschatten auf die Lücke L werfen. Die nach der Lücke L auftretenden Signalmaxima 34c auf die Räder des Anhängers 42 zurückzuführen.
5a zeigt einen PKW 46 mit zugehörigem Signalprofil 48. Zunächst fällt auf, dass die Länge l wesentlich geringer ist als bei den vorgenannten Fahrzeugen. Dem vorderen Anstiegssignal folgen zwei von den Rädern herrührende Signalmaxima 34d, 34e.
An den PKW 46 mag ein Anhänger oder Wohnwagen 50 angekuppelt sein, wie er in 5b gezeigt ist. Letzterer ist ebenfalls mit seinem zugehörigen Signalprofil 52 dargestellt. Nach dem zweiten Signalmaximum 34e des PKW 46 erscheint zunächst ein ausgeprägtes Signalminimum 54, das auf die Lücke L1 zwischen PKW 46 und Wohnwagen 50 zurückzuführen ist. Hinsichtlich der Ausrichtung der Keule der Radar-Geschwindigkeitsmesseinrichtung 10 gilt das zu 4 Gesagte. Nach einem von der Haut des Anhängers oder Wohnwagens 50 herrührenden Signalabschnitt 34f folgt ein von dem Rad des Anhängers oder Wohnwagens 50 herrührendes Signalmaximum 34g.
Durch die gemeinsame Auswertung der Fahrzeuglänge und der Verteilung der Signalmaxima über die Länge des jeweiligen Fahrzeugs ist bei der Straßenverkehrsordnung entsprechenden Fahrzeugen eine Klassifizierung durch die vorliegende Erfindung leicht möglich. Nicht einmal ein Defekt an einem Fahrzeug wie etwa eine defekte Auspuffanlage kann zu einer Fehlinterpretation des Signalprofils führen. Ein weiterer Vorteil ist die schnelle Durchführbarkeit der Klassifizierung.

8: Fahrbahn
10: Radar-Geschwindigkeitsmesseinrichtung
12: Fahrzeug
14: Pfahl
16: Radarsensor
18: Rad
20: Radar-Geschwindigkeitsmesssignal
28: Sattelzug
30: Geschwindigkeitsmessprofil von 28
32: Ansteigende Flanke von 28
34: Signalmaximum
40: LKW
41: Signalminimum zwischen 40 und 42
42: Anhänger
44: Radar-Geschwindigkeitsmesssignal von 40
46: PKW
48: Signalprofil von 46
50: Wohnwagen
52: Signalprofil von 50
54: Signalminimum zwischen 46 und 50
l: Länge (eines Fahrzeugs)
L: Lücke zwischen 40 und 42
D1: Lücke zwischen 46 und 50
W: Weg (des Rades 18)
V': Geschwindigkeitswert von 12

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006054981 B3 [0002, 0007]

Claims

Verfahren zur Erkennung eines auf einer Unterlage (8) rollenden Rades (18) mittels einer Radar-Geschwindigkeitsmessung, bei welcher die Fortbewegungsgeschwindigkeit (v') eines mit dem Rad (18) verbundenen bewegten Systems -verkörpert durch die Nabe des Rades (18)- auf der Unterlage (8) und die Umfangsgeschwindigkeit einzelner Umfangsabschnitte (A, B, C, D) des Rades (18) erfasst und zueinander in Beziehung gesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Fortbewegungsgeschwindigkeit (v') des bewegten Systems, die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Umfangsabschnitts (B), der dem Berührungspunkt (D) des Rades (18) mit der Unterlage (8) gegenüber liegt, und die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Umfangsabschnitts (C) am Berührungspunkt (D) mit einander verglichen werden.
Detektionseinrichtung für ein rotierendes Rad (18) mit einem Radarsender, einem Radarempfänger, einer Radar-Sende- und -empfangsantenne und einer Auswerteeinrichtung für empfangene reflektierte Radarsignale, bei der die Strahlungskeule der Radar-Sendeantenne im Wesentlichen auf die Nabe des Rades (18) und unter einem Winkel 0° und 180° zur Bewegungsrichtung (W) des rollenden Rades (18) ausgerichtet ist.
Detektionseinrichtung nach Anspruch 3, bei der die Strahlungskeule der Radar-Sendeantenne unter einem Winkel von ±30° bis ±60°, insbesondere aber von ±45° zur Bewegungsrichtung (W) des rollenden Rades (18) ausgerichtet ist.
Klassifikationseinrichtung für Fahrzeuge mit einer Detektionseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, welche die Länge (l) eines Fahrzeugs (12; 28; 40, 42; 46, 50), die Zahl der Räder des Fahrzeugs (12; 28; 40, 42; 46, 50) und damit der Achsen und deren Verteilung über die Län ge (l) des Fahrzeugs (12; 28; 40, 42; 46, 50) zu ermitteln vermag.
Klassifikationseinrichtung nach Anspruch 5, bei der aus der Auswertung des Radarprofils (30; 44; 48; 58) die Fahrzeugklasse ermittelt wird.
Klassifikationseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, die aus der Zahl unmittelbar aufeinander folgender Geschwindigkeitsmaxima und -Minima (34) die Zahl der Achsen eines vorbeifahrenden Fahrzeugs (12; 28; 40, 42; 46, 50) zu ermitteln vermag.
Klassifikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, die aus dem Vorhandensein eines Radarsignalminimums (41; 54) auf ein Fahrzeuggespann (40, 42; 46, 50) zu schließen vermag.