DE1416099B2 - Einrichtung zum identifizieren von beweglichen objekten mittels hochfrequenter elektrischer signale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale, welche von dem Sender einer Abfragestation in Form eines aus einer Trägerfrequenz und einer Anzahl von Seitenbandfrequenzen bestehenden Abfragesignals zu einer sich der Abfragestation genäherten Antwortstation übertragen werden und von dieser nach Unterdrückung von einzelnen ausgewählten Seitenbandfrequenzen in Form eines verschlüsselten, die nicht unterdrückten Frequenzen enthaltenden Antwortsignals zu dem Empfänger der Abfragestation zurückgesendet werden, der das Antwortsignal unter Bildung der den ausgewählten Seitenbandsignalen entsprechenden Audiosignale demoduliert und über einen Fernmeldekanal in ein Entschlüsselungsnetz einspeist.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1068 769 ist ein Funksystem zur Übermittlung von Nachrichten von einem modulierbaren Antwortsender ohne eigene Stromversorgung zu einer primären Funkstation mit eigener Stromversorgung bekannt, die als kombinierter Impuls-Sender-Empfänger ausgebildet ist. Dieses Funksystem ist dadurch gekennzeichnet, daß als Antwortsender ohne Stromversorgung ein Hochfrequenzkreis mit angekoppelter elektromechanischer Schwingungsvorrichtung benutzt ist, die eine Verzögerung der rückgestrahlten Impulse bewirkt. Durch diese zeitliche Verzögerung soll erreicht werden, daß auf dem gleichen Übertragungskanal das Antwortsignal zurückgegeben und dann in der primären Funkstation als Antwortsignal aufgefangen werden kann. Dieses Nacheinander von Abfragen und Antworten macht es erforderlich, daß die Antennen von Antwortsender und primärer Funkstation eine ausreichende Zeit gegenüberliegen und die Übertragung von Signalen ermöglichen. Das ist z. B. bei der Identifizierung von schnellfahrenden Fahrzeugen wie beispielsweise Eisenbahnwagen nicht der Fall, so daß mit einem solchen System nicht mehr gearbeitet werden kann. Auch das Funksystem gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 063 219 arbeitet mit einer zeitlichen Verzögerung der Antwortgabe nach dem Abfragen. Bei diesem weiteren Funkübertragungssystem sind außerdem Maßnahmen dafür getroffen, daß die vom Antwortsender übertragenen Signale nicht durch unberechtigte Personen empfangen werden können. Zu diesem Zweck sind Abfrage- und Antwortsignale verschlüsselt. Das Problem einer schnellen Antwortgabe ist durch dieses bekannte System nicht gelöst.

Durch die USA.-Patentschrift 2 910 579 ist ein Funkübertragungssystem mit einem passiven Antwortgeber bekannt. Es wird mittels einer Sendespule Leistung in eine Empfangsspule des Antwortgebers übertragen, deren Ausgangsspannung gleichgerichtet wird und zur Speisung von Transistoroszillatoren ausgenutzt wird, die entsprechend einem Frequenzkode Frequenzen erzeugen, die über gesonderte Sendespulen in eine Empfangsspule der ortsfesten Abfragestation übertragen werden. Da der Gleichrichter zur Gleichrichtung der Speiseenergie für die verschiedenen Transistoroszillatoren die zur drahtlosen Übertragung dieser Energie erforderliche Wechselspannung nicht durchlassen soll, muß der Gleichrichter mit Filterkondensatoren arbeiten, die jedoch eine Zeitverzögerung beim Aufbau der Speisespannung für die einzelnen Oszillatoren bewirken. Eine schnelle Antwortaabe ist daher auch mit diesem bekannten System nicht möglich. Darüber hinaus erfolgt die Entschlüsselung der Antwortsignale unmittelbar am Ort der Empfangsspule der Abfragestation ohne Übertragung in einem Fernmeldekanal. Ein solcher Fernmeldekanal ist jedoch erforderlich, wenn die Kennung des Antwortsignals verschiedener Abfragestationen an verschiedenen Orten z. B. eines Fahrweges von Fahrzeugen zu einer Zentrale übertragen werden soll, wo festgestellt werden soll, wo sich die einzelnen Fahrzeuge in dem Fahrwegnetz befinden. Eine Übertragung ist, da es sich bei den Antwortsignalen um hochfrequente Signale handelt, in einem normalen Fernmeldekanal, beispielsweise einer Telefonleitung, wegen der hohen Dämpfung nicht möglich. Das ist auch dann nicht möglich, wenn die Kodefrequenzen einer hochfrequenten Trägerschwingung aufmoduliert sind.

Aus diesem Grund ist es bereits bekannt, eine solche Trägerfrequenzschwingung mit aufmodulierten Kodefrequenzen zu demodulieren und so niederfrequente Frequenzsignale zu gewinnen, die sich für die Übertragung über einen normalen Fernmeldekanal eignen, so daß sie dann in einer zentralen Station mittels eines Entschlüsselungsnetzes entschlüsselt werden können. Diese Entschlüsselung erfordert die Verwendung sehr genauer, stabiler und teurer Filtermittel im Niederfrequenzbereich bzw. frequenzselektive Verstärker, die zahlreiche sperrige und komplexe Filterschaltungen benötigen. Darüber hinaus haben diese niederfrequenten Filter eine verhältnismäßig große Einschwingzeit, so daß wieder die Verwendung des gesamten Systems zur Identifizierung sich schnell bewegender Fahrzeuge ungeeignet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale zu schaffen, bei der eine Übertragung der Kennung von einer Abfragestation zu einer Zentrale über einen normalen Fernmeldekanal, z. B. eine Telefonleitung, möglich ist, bei der die Verschlüsselung mittels einfacher, genauer und stabiler Filter erfolgt, die schnell ansprechen. Die Einrichtung soll zum Identifizieren sich sehr schnell bewegender Objekte geeignet sein.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das demodulierte Antwortsignal nach der Übertragung im Fernmeldekanal wiederum auf eine Trägerfrequenz aufmoduliert wird, worauf das sich ergebende modulierte Signal parallel an so viele frequenzselektive Detektorkanäle angelegt wird, wie Seitenbandfrequenzen im Abfragesignal vorhanden sind, wobei jeder Detektorkanal ein bestimmtes Seitenband auswählt und demoduliert.

Durch die Demodulation ist das Antwortsignal, das aus den einzelnen Kodefrequenzen besteht, niederfrequent. Es eignet sich daher zur Übertragung in einem normalen niederfrequenten Fernmeldekanal, ohne daß dort eine hohe Dämpfung erfolgt. Der Fernmeldekanal führt zu einer Zentrale, in der sich das Entschlüsselungsnetzwerk befindet. Dort wird das Antwortsignal wieder auf eine Trägerfrequenz aufmoduliert. Das bedeutet eine Transponierung in einen Frequenzbereich, in dem sich Kristallfilter mit hoher Güte einsetzen lassen. Außerdem ist in diesem Frequenzgebiet die Ansprechgeschwindigkeit der Filter ausreichend groß, so daß eine Identifizierung auch von sich schnell bewegenden Objekten möglich ist. Zusätzlich bringen natür-

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lieh die Kristallfilter die ihnen eigene Frequenz- keine innere Stromquelle besitzt und an die auch genauigkeit mit sich. In dem höherfrequenten Be- keine äußere Stromquelle angeschlossen ist. Zwei reich sind diese Kristallfilter außerdem klein, sie Möglichkeiten einer Antwortstation sind in Blockhaben ein geringes Gewicht und sind billig herzu- form in F i g. 3 A und 3 B dargestellt. Ein in F i g. 3 A stellen. 5 gezeigter abgestimmter Kreis 301 ist so ausgelegt,

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß er die Trägerfrequenz und sämtliche zehn Seitendaß in jedem der frequenzselektiven Datektorkanäle bandfrequenzen der F i g. 2 empfangen kann und ein Kristallfilter enthalten ist, das bei einer der erregt wird, sobald sich die Antwortstation in dem Seitenbandfrequenzen ' in Resonanz gerät und in Block 106 der Sendespule 103 nähert. Die über den Serie zwischen dem die modulierte zweite Träger- io abgestimmten Kreis 301 erzeugte Spannung wird an frequenz führenden Eingang und einem Detektor einen Demodulator 302 angelegt, welcher eine zuliegt. In dieser Weise lassen sich Kristallfilter beson- sammengesetzte Spannung liefert, die aus einer ders günstig einsetzen. Gleichspannungskomponente aus der Gleichrichtung

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht . der Trägerfrequenz besteht, der zehn Audiofrequenz-

darin, daß die Seitenbandfrequenzen durch Zwei- 15 komponenten überlagert sind, deren Frequenz der

seitenbandmodulation der Trägerfrequenz des Ab- Frequenzdifferenz zwischen der Trägerfrequenz f_c

fragesignals bzw. des Antwortsignals erzeugt werden, und jeder der Seitenbandfrequenzen der F i g. 2 ent-

so daß sich für jede der Komponenten des zu- spricht. Diese zusammengesetzte Spannung wird an

sammengesetzten niederfrequenten Wellenzuges ein ein Verschlüsselungsnetzwerk 303 geführt, das selek-

unterschiedliches Seitenbandpaar ergibt, wobei je- 20 tiv einige der Audiofrequenzen durchläßt und andere

weils eines der beiden Seitenbänder des Paares durch der Audiofrequenzen aus der zusammengesetzten

den zugeordneten frequenzselektiven Detektorkanal Spannung löscht, und zwar nach Maßgabe der

ausgewählt wird. Es wird also die einfache Zwei- Identität oder auch einer anderen Charakteristik

seitenbandmodulation angewendet, wobei nur. ein oder eines anderen Zustandes der Antwortstation.

Seitenband zur Identifizierung herangezogen wird. 25 Hierbei bildet sich eine zweite, verschlüsselte, zu-

Dadurch wird die Schaltung weitgehend vereinfacht. sammengesetzte Spannung, die zum Speisen eines mit

Es ist zweckmäßig, daß die Trägerfrequenz für einem Transistor bestückten Oszillators 304 benutzt das Antwortsignal von einem Oszillator in der Ab- wird. Hierbei liefert die Gleichspannungskompofragestation geliefert wird, der mit einem Modulator nente die für den Oszillator 304 notwendige Leistung, verbunden ist, dem der audiofrequent zusammen- 30 während diejenigen Audiofrequenzen, die im Vergesetzte Wellenzug über den Fernmeldekanal züge- schlüsselungsnetzwerk 303 nicht gelöscht worden führt wird. sind, auf die von dem Oszillator gelieferte Träger-

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung nach- frequenz aufmoduliert werden und in dem Antwortfolgend näher erläutert werden. In den Zeichnungen signal erscheinen. Der in F i g. 3 A gezeigte Kreis stellt dar: 35 kann mit Zweiseitenbandabfragesignalen in gleicher

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Weise gut arbeiten wie mit Einseitenbandsignalen.

schematischer Darstellung, Bei der in Fig. 3B dargestellten alternativen

F i g. 2 ein Schema eines Abfragesignals, das in Schaltung für die Antwortstation ist ein abgestimmter

dem System nach Fig. 1 benutzt werden kann,. Kreis310 ebenfalls so ausgelegt, daß er die Träger-

F i g. 3 A und 3 B Blockschaltbilder von Antwort- 4° frequenz und sämtliche zehn Seitenbandfrequenzen

einheiten, die in dem System benutzt werden können, des Abfragesignals empfangen kann und über seinen

und Ausgangsklemmen eine Spannung erzeugt, sobald

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Filter- und sich die Antwortstation der Sendespule 103 nähert.

Detektorschaltung, die für das System geeignet i^ct An den abgestimmten Kreis 301 ist ein Verschlüsse-

Eine Abfragestation 101 enthält einen Sender 102 45 lungsnetzwerk 305 angeschlossen, das beispielsweise und eine Leistung abgebende Sendespule 103, die Kristallfilter enthält. In diesem Verschlüsselungsnetzsich unterhalb von Schienen 104 eines Eisenbahn- werk werden selektiv eine oder mehrere der Seitengleises befindet. Der Sender 102 erzeugt ein modu- bandfrequenzen zwecks Verschlüsselung eliminiert, liertes Abfragesignal, wie es grafisch in F i g. 2 dar- Das auf diese Weise verschlüsselte Signal wird sogestellt ist, nämlich bestehend aus einer 200 kHz- 50 dann in einem Demodulator 306 demoduliert, wobei Trägerfrequenz und zehn gesonderten diskreten sich eine zusammengesetzte Spannung bildet, die aus Seitenbandfrequenzen, von denen sechs in der Fre- einer Gleichspannungskomponente besteht, der quenz höher und vier niedriger liegen als die Träger- Audiofrequenzen überlagert sind, die der Differenz frequenz. Das in F i g. 2 erläuterte Abfragesignal ist zwischen der Trägerfrequenz und jedem der nicht ein Einseitenbandsignal spezieller Form, bei dem 55 durch das Verschlüsselungsnetzwerk eliminierten jede Seitenbandfrequenz einen unterschiedlichen Ab- Seitenbandfrequenzen entsprechen. Diese zusammenstand von der Trägerfrequenz besitzt, wie dies bei gesetzte Spannung dient zum Betrieb des Oszillators üblichen Einseitenbandsignalen der Fall ist, und bei 304, der das Antwortsignal erzeugt. Die in F i g. 3 B dem die Seitenbandfrequenzen auf beiden Seiten der dargestellte Schaltung wird im allgemeinen bei EinTrägerfrequenz liegen, was ungleich üblichen Ein- 60 seitenbandabfragesignalen benutzt, wobei eine Seitenseitenbandsystemen ist. Es ist jedoch kein Paar der bandfrequenz mit einem einzigen Kristallfilter vollin F i g. 2 dargestellten Seitenbandfrequenzen symme- ständig gelöscht werden kann,
irisch um die Trägerfrequenz herum angeordnet. Bei jeder der dargestellten Antwortstationen wird

An einem Eisenbahnwagen 105 ist ein kleiner die in dem abgestimmten Kreis 301 und damit in

Block 106 angeordnet, der eine Antwortstation 65 der gesamten Antwortstation induzierte Leistung

bildet. Der Block 106 ist etwa 10X10X2V2 cm groß vernachlässipbar klein, wenn sich die Antwortstation

und besteht aus einer in Epoxy- oder Polystyrol- in großer Entfernung von einer Abfragespule be-

schaum eingekapselten elektrischen Schaltung, die findet. Bei der Annäherung der Antwortstation an

eine Abfragespule muß zunächst bis zu einem bestimmten Wert eine Spannung in der Antwortstation aufgebaut sein, bevor der Oszillator 304 in Tätigkeit treten kann. Nachdem der Oszillator 304 zu schwingen begonnen hat, steigert sich seine Ausgangsleistung laufend parallel zu der laufend sich vergrößernden Eingangsleistung. Das Antwortsignal wird zu einem Maximum, wenn sich die Antwortstation direkt oberhalb der Sendespule 103, d. h. in kürzester Entfernung von der Sendespule 103, be- ίο findet, es nimmt sodann wieder ab, wenn sich die Antwortstation über die Sendespule hinwegbewegt hat und sich in der Fahrtrichtung wieder entfernt.

Das von der Antwortstation in den Block 106 ausgesendete verschlüsselte Antwortsignal wird durch eine Empfangsspule 108, die in der Nähe der Sendespule 103 angeordnet ist, aufgenommen. Das in der Empfangsspule 108 induzierte Antwortsignal besteht aus einer Trägerfrequenz und einer ausgewählten Gruppe von aufmodulierten Audiofrequenzsignalen. Das von der Empfangsspule 108 gelieferte Antwortsignal wird verstärkt und sofort demoduliert, und zwar durch übliche Verstärker und Demodulatoren, die sich in einem in Blockform dargestellten Empfänger 109 befinden. Der Empfänger 109 liefert somit eine zusammengesetzte Spannung, die aus einer Mehrzahl von Audiofrequenzen besteht, wobei eine oder mehrere der zehn möglichen Audiofrequenzen nicht mehr vorhanden sind, da sie in der Antwortstation unterdrückt wurden. Die Demodulation des Hochfrequenzantwortsignals ist notwendig, um das Signal ohne nennenswerte Dämpfung über einen üblichen Fernmeldekanal, als Telefonleitung 130 dargestellt, weiterleiten zu können.

Das über die Telefonleitung weitergeleitete zusammengesetzte Audiosignal wurde bislang direkt mit Audiofiltern gefiltert. Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung wird das Signal jedoch stattdessen an einen Modulator angelegt, der gleichfalls mit einer zweiten Trägerfrequenz f_{c 2} gespeist wird. Diese zweite Trägerfrequenz stammt von einem frequenzstabilen, beispielsweise kristallgesteuerten Oszillator 111. Er kann die gleiche Frequenz besitzen wie die Trägerfrequenz f_c, braucht es jedoch nicht. In dem Modulator 110 wird die zweite Trägerfrequenz f_{c 2} mit den über die Telefonleitung 130 zugeführten Audiofrequenzen moduliert. Hierdurch ergibt sich ein hochfrequentes Zweiseitenbandsignal, bei dem jedoch eine oder mehrere Seitenbandfrequenzen wegen des Verschlüsselungseffekts in dem Verschlüsselungsnetzwerk der Antwortstation fehlen. Das Hochfrequenzsignal aus dem Modulator 110 wird parallel an eine Gruppe von Detektorkanälen mit selektiven Kristallfiltern 112 bis 114 mit nachgeschalteten Detektoren 115 bis 117 angelegt. Zur Vereinfachung sind in F i g. 1 nur je drei dieser Schaltelemente in Blockform gezeigt, es sind jedoch mindestens zehn solcher Elemente für ein zehnziffriges Verschlüsselungssystem vorzusehen.

Das in jedem Detektorkanal angeordnete frequenzselektive Kristallfilter mit dem Detektor kann beispielsweise den in Fig. 4 gezeigten sehr einfachen Aufbau besitzen. Die von dem Modulator 110 gelieferte Hochfrequenz wird an einen Kristall F gelegt, der so beschaffen ist, daß er bei einer der beiden Frequenzen eines Seitenbandpaares in Resonanz gerät. Über Widerstände R-I und jR-2 wird ein Transistor T-I so vorgespannt, daß seine Basis in der Nähe von Erdpotential liegt. Das durch den Kristall hindurchgelaufene ausgewählte Seitenbandsignal wird zwischen Basis und Emitter des Transistors T-I angelegt. Über dem Transistor T-I und dem Kondensator C-I wird das Seitenbandsignal demoduliert, wobei sich ein Ausgangssignal an den Klemmen 121 und 122 bildet, das die Gegenwart der betreffenden Seitenbandfrequenz anzeigt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale, welche von dem Sender einer Abfragestation in Form eines aus einer Trägerfrequenz und einer Anzahl von Seitenbandfrequenzen bestehenden Abfragesignals zu einer sich der Abfragestation genäherten Antwortstation übertragen werden und von dieser nach Unterdrückung von einzelnen ausgewählten Seitenbandfrequenzen in Form eines verschlüsselten, die nicht unterdrückten Frequenzen enthaltenden Antwortsignals zu dem Empfänger der Abfragestation zurückgesendet werden, der das Antwortsignal unter Bildung der den ausgewählten Seitenbandsignalen entsprechenden Audiosignale demoduliert und über einen Fernmeldekanal in ein Entschlüsselungsnetz einspeist, dadurch gekennzeichnet, daß das demodulierte Antwortsignal nach der Übertragung im Fernmeldekanal (130) wiederum auf eine Trägerfrequenz (f_c ,) aufmoduliert wird, worauf das sich ergebende modulierte Signal parallel an so viele frequenzselektive Detektorkanäle (112 bis 114; 115 bis 117) angelegt wird, wie Seitenbandfrequenzen im Abfragesignal vorhanden sind, wobei jeder Detektorkanal (112 bis 114; 115 bis 117) ein bestimmtes Seitenband auswählt und demoduliert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der frequenzselektiven Detektorkanäle (112 bis 114; 115 bis 117) ein Kristallfilter (112, 113, 114) enthalten ist, das bei einer der Seitenbandfrequenzen in Resonanz gerät und in Serie zwischen dem die modulierte zweite Trägerfrequenz führenden Eingang und einem Detektor (115, 116, 117) liegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenbandfrequenzen durch Zweiseitenbandmodulation der Trägerfrequenz des Abfragesignals bzw. des Antwortsignals erzeugt werden, so daß sich für jede der Komponenten des zusammengesetzten niederfrequenten Wellenzuges ein unterschiedliches Seitenbandpaar ergibt, wobei jeweils eines der beiden Seitenbänder des Paares durch den zugeordneten frequenzselektiven Detektorkanal ausgewählt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenz für das Antwortsignal von einem Oszillator (111) in der Abfragestation geliefert wird, der mit einem Modulator (110) verbunden ist, dem der audiofrequent zusammengesetzte Wellenzug über den Fernmeldekanal zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen