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Vorrichtung zur Fahrzeugerkennung Die Erfindung bezieht sich auf
die Erkennung von Eisenbahnwaggons oder anderer bewegter Fahrzeuge mit Hilfe von
kodierten Schwingungssignalen und ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer
einfachen und zuverlässigen Anlage zur Fahrzeugerkennung, bei welcher das zu erkennende
Fahrzeug eine Antworteinrichtung trägt, die durch induktiv gekoppelte Leistung von
einer Abfrageeinrichtung erregt wird, und bei welcher die vom Fahrzeug getragene
Antworteinrichtung eine logische Anlage aufweist, die so vorkodiert ist
ist,
daß sie einen Reihenbinärkode erzeugt, welcher zur Kennzeichnung des Fahrzeugs verwendet
wird, wobei die Übertragung von Daten von dieser Antworteinrichtung zur Abfrageeinrichtung
durch elektromagnetische Induktion oder durch Funk bewirkt wird.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird in einer Anlage der beschriebenen
Art die Datenübertragung von der Antworteinrichtung zur Abfrageeinrichtung bei einer
TrAgerfrequenz durchgeführt, welche durch Teilung (oder Multiplikation) der Frequenz
durchgefthrt wird, bei welcher die Leistung auf die abgefrage Einrichtung übertragen
wird.
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Die Datenträgerfrequenz ist daher ein ohne Rest aufgehender Teiler
(oder ein Vielfaches) der Netzfrequenz bzw. der Frequenz der übertragenen Leistung.
Gemäß einem weiteren Merkmal werden zwei Phasen der Trägerfrequenz Abertragen, welche
sich um 180° unterscheiden und Jeweils einer Ziffer 1 und einer Ziffer 0 entsprechen,
wobei Jeweils gleichzeitig nur eine Phase vorhanden ist. Die Demodulatindieses Sigsls
wird in der Abfrageeinrichtung erreicht, indem vorzugsweise als Phasenbezugssignal
die Netzfrequenz, geteilt (oder multipliziert) mit dem gleichen Faktor wie in der
Antworteinrichtung, verwendet wird. Wenn die Trägerfrequenz ein ohne Rest aufgehender
Teiler der Netzfrequenz ist, muß eine richtige Phasenlage dieses Phasenbezugssignals
erzeugt werden, bevor die Demodulation ausgefillirt werden kann, und zu diesem Zweck
wird vorzugsweise eine vorbestimmte'Reihe von Binärbits von der Antworteinrichtung
vor den tënnzeichnungsdaten übertragen.
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Die Bit frequenz der logischen Anlage in der abgefragten Einrichtung
wird vorzugsweise durch weitere Teilung der Netzfrequenz erhalten, so daß die Taktfrequenz
der logischen Anlage mehrere binäre Größenordnungen unter der DatenAbertragungs-Trägerfrequenz
liegt, und die Ziffernsynchronisierung durch
durch die Abfrageeinrichtung
wird vorzugsweise erreicht, indem die Netzfrequenz durch den gleichen Faktor geteilt
wird, wie er in der Antworteinrichtung verwendet wird, so daß ein Synchronisierimpuls
mit der richtigen Frequenz erzeugt wird, wobei die Phase dieses Impulses in bezug
auf die Umschläge der ankomnenden Daten (1 auf 0 oder 0 auf 1) durch Verwendung
des ersten empfangenen Umschlags erzeugt wird. Dieser letztere Vorgang wird wiederholt,
wenn bei den ankommenden Daten irgendeine Unterbrechung auftreten sollte.
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Die Brfindung weist daher die folgenden wichtigen Merkmale auf: (i)
Die Verwendung eines Phasenwechsels von 1800 bei einer konstanten Frequenz zur Darstellung
der zwei Binärziffern 1 und 0 im übertragenen Informationssignal; (ii) Die Verwendung
der Wellenform der induktiv gekoppelten Leistung, welche auch Energie auf die abgefragte
Einrichtung überträgt, a) zur Festlegung der Trägerfrequenz für die Datenübertragung
auf die Abfrageeinrichtung und als Basis eines Phasenbezugssignals bei der Feststellung
der Hodulation; b) zur Festlegung der Bitfrequenz der Daten und als Mittel zur Durchführung
der Ziffernsynchronisation.
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Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Es zeigt Figur 1 ein Blockschaltbild einer typischen Ausführungsform der erfindungsgeinäßen
Anlage, Figur 2
Figur 2 ein Diagramm, welches sechs Wellenformen
a bis f silber einer gemeinsamen Skalenzeile und Figur 3 in ähnlicher Weise eine
Reihe von Synchronisierimpulsen, welche zwischen den Umschlägen einer demodulierten
Datenwellenform angeordnet sind.
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Aus Figur 1 ist eine Abfrageeinrichtung a und eine damit zusammenwirkende
Antwort einrichtung b ersichtlich. Die Antenne 2 der Abfrageeinrichtung wird mit
Wechselspannung einer Frequenz F von einem Leistungsoszillator 1 gespeist und wirkt
beim Vorbeigehen einer Antworteinrichtung b mit einer Empfangsantenne 3 der Antworteinrichtung
zusammen, welche Energie der Frequenz F einerseits auf eine Gleichrichter- und Glättungsschaltung
Lt und andererseits auf eine Frequenzteilerschaltung 5 gibt, die von der Gleichrichter-und
Glättungsschaltung 4 gespeist wird, so daß die Netzfrequenz F durch einen Faktor
A durch einen Teiler A geteilt wird. Der dadurch geteilte Ausgang wird einerseits
auf eine weitere Frequenzteilerschaltung 6, welche ebenfalls durch die Gleichspannung
von der Gleichrichterschaltung 4 gespeist wird und eine weitere Teilung durch einen
Teiler B hervorruft, so daß eine Taktfrequenz F x B erzeugt wird, und 0 andererseits
auf einen 180°-Phasenmodulator 8 gegeben. Dieser Phasenmodulator wird wie die Frequenzteilerschaltungen
5 und 6 mit Gleichspannung von der Gleichrichterschaltung Lt gespeist und hat einen
Modulationseingang, welcher von einem Reihennachrichtengenerator 7 kommt, auf welchen
Impulse mit Taktfrequenz von der zweiten Frequenzteilerschaltung 6 gegeben werden,
während Gleichspannung auf diesen Generator 7 von der Gleichrichter- und Glättungsschaltung
4 zugeführt wird. Der Ausgang des Phasenmodulätors 8 wird auf eine Antworteinrichtung-Ausgangsantenne
10 gegeben.
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Das vom 180 0-Phasenmodulator 8 erzeugte phasenmodulierte und
F
und bei der Taktfrequenz AB ausgestrahlte und auf der Trägerfrequenz A modulierte
Signal wird von einer Empfängerantenne 11 an der Abfrageeinrichtung a empfangen,
welche dasselbe auf einen Phasendemodulator 13 gibt. Dieser Demodulator empfängt
einen Phasenbezugseingang von einer Frequenzteilerschaltung 12, welche die Netzfrequenz
des Leistungsoszillators 1 mit dem gleichen Teiler A teilt, mit welchem die Frequenzteilerschaltung
5 der Antworteinrichtung b arbeitet. Die-Ausgangsphase der Frequenzteilerschaltung
12 wird in einer weiter unten zu beschreibenden Weise korrigiert. Eine weitere Frequenzteilerschaltung
17 wird ebenfalls mit einem Oszillatoreingang vom Leistungsoszillator 1 versorgt
und arbeitet mit dem Teiler AB, wodurch eine Ausgangsfrequenz F gleich der von der
Frequenzteiler-AB schaltung 6 der Antwort einrichtung b erzeugten erzeugt und ebenfalls
wie die Frequenzteilerschaltung 12 einen Phasenkorrektureingang aufweist. Diese
Frequenzteilerschaltung 17 gibt Synchronisierimpulse auf einen Ausgang 18. Der Phasenkorrektureingang
der Frequenzteilerschaltung 12 für den Phasendemodulator-Bezugseingang wird durch
eine Erkennungsschaltung 14 für einen "Nachrichtenbeginn"-Kode erzeugt, welche zwischen
den Ausgang des Phasendemodulators 13 und dem Korrektureingang der Frequenzteilerschaltung
12 geschaltet ist, und der Phasenkorrektureingang für d ie die Frequenzteilerschaltung
17, welche die Synchronisierimpulse für den Ausgang 18 erzeugt, wird von einer Erkennungsschaltung
16 für einen "Datenumschlag"-Kode erhalten, welche wie die Erkennungsschaltung 14
für den Nachrichtenbeginn-Kode vom Ausgang des Phasendemodulators 13 geliefert wird.
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Die Arbeitsfolge der dargestellten Anordnung ist die folgende: Wenn
die Leistungsempfangsantenne 3 einer abgefragten Antworteinrichtung
einrichtung
b in das Netzfrequenzfeld mit der Frequenz F eintritt, welches durch die Antenne
2 der Abfrageeinrichtung a erzeugt wird, beginnt die Schaltung der Antworteinrichtung,
welcher Gleichspannung durch eine Gleichrichter- und Glättungsschaltung 4 zugeführt
wird, zu arbeiten. Wenn sie auf diese Weise betätigt ist, erzeugt ein Nachrichtengenerator
7 in der Antwort einrichtung b Daten in Reihen-Binärform und die erhaltene Folge
von Binärziffern wird in einem Phasenmodulator 8 auf einen Träger mit einer Frequenz
F/A, welche durch Teilung aus der Abfragefrequenz F erzielt wird, mit einer Bit
frequenz F/AB, welche durch weitere Teilung erzielbar ist, in Form einer 1800-Phasenverschiebungsmodulation
gegeben, d.h. indem die Phase um 180° verschoben wird, wenn eine "1" zu übertragen
ist, im Vergleich mit der bei der Übertragung einer Ziffer "O" verwendeten Phase.
Die Datenfolge wird kontinuierlich wiederholt, wobei Jeder Zyklus aus einem Kennzeichnungskode
besteht, welcher für Jede abgefragte Einrichtung einmalig ist und welchem ein bestimmter
"Nachrichtenbeginn"-Kode vorausgeht. Der letztere Kode ist für jede abgefragte Einrichtung
der gleiche und außer seiner Anzeigefunktion für den Beginn der Kennzeichnungsdaten
wird er auch als Hilfe zur Demodulation verwendet. In einem typischen Fall kann
die Kennzeichnungsdaten-Folge aus siebzig Binärbits bestehen, welche vierzehn Dezimalziffern
bei Verwendung eines 2-aus-5-Kodes entsprechen, und der "Nachrichtenbeginn"-Kode
kann aus einer Kombination von zehn Binärelementen bestehen, welche so gewählt sind,
daß die gleiche Kombination nicht irgendwo innerhalb der Folge von Elementen auftreten
kann, welche die 2-aus-5-Regeln erfüllen. Wenn Spannung an die logische Schaltung
der abgefragten Einrichtung gelegt wird, kann die Übertragung von Daten irgendwo
in diesem Kennzeichnungsdaten-/Nachrichtenbeginn-Zyklus beginnen.
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Wenn der modulierte Träger an der Abfrageeinrichtungs-Antenne 11 empfangen
empfangen
wird, wird dieser Träger zuerst in einem Demodulator 13 demoduliert. Der Ausgang
dieses Demodulators besteht in einem Reihenbinärkode mit einer Bitfrequenz von F/AB,
wie sie in der abgefragten Einrichtung erzeugt wird. Ein Bezugssignal mit der gleichen
Frequenz wie der Trager, Jedoch mit-konstanter Phase, welches als Phasenbezugssignal
für die Demodulation des phasenmodulierten Signals erforderlich ist, wird von einer
Frequenzteilerschaltung 12 in der Abfrageeinrichtung erzeugt, welche die Leistungseszillator-Frequenz
F durch den gleichen Teiler A teilt, wie er in der abgefragten Einrichtung zur Erzeugung
der Trägerfrequenz F/A verwendet wird. Die Demodulation wird ii Demodulator 13 durch
rechteckige Formung des modulierten Trägers und Prüfung seiner Polarität in einem
Zeitpunkt während jedes Zyklus des Phavenbesugssignals durchgeführt. Die Al der
Demodulation ist aus Figur 2 klar erkennbar, in welcher sechs Wellenrormen a) bis
f) über einer gemeinsamen Skalenzeile dargestellt sind.
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a) Ist die empfangene Wellenform des phasenmodulierten Trägers; b)
Ist die entsprechende rechteckig geformte Wellenform; c) Ist eine rechteckige Phasenbezugs-Wellenform
in einer möglichen Lage bezglich des Trägers; d) Ist das vom Phasenbezugssignal
c) erzeugte demodulierte Signal; e) Ist eine ähnliche Phasenbezugs-Wellenform in
einer anderen möglichen relativen Lage und f) ist aas Demodulationssignal, welches
mit der Bezugswellenform e) erzielbar ist.
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Da
Da sowohl die Trägerfrequenz als- auch das Phasenbezugssignal
erzeugt werden, indem eine höhere Frequenz-um einen gemeinsamen Faktor A erniedrigt
wird, sind A mögliche- verschiedene Phasenbeziehungen zwischen dem Trägersignal
und dem Phasenbezugssignal mbglich-und infolgedessen kahn das demodulierte Signal
entweder die richtige Polarität, wie bei d) gezeigt, oder die- umgekehrte Polarität
besitzen, wie bei f) gezeigt.
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Für Verarbeitungszwecke müssen die an einem Ausgang 15 (Figur 1) erhältlichen
demodulierten Daten von einer Reihe von Synchronisierimpulsen mit -einer Frequenz
FIAB gleich der Bit frequenz der Reihendatumelemente mit- einer bekannten Zeitbeziehung
zu den Umschlägen in den Datumelementen (d.h.
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dem Wechsel von iauf 0 oder O auf 1) begleitet werden.
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Figur 3 zeigt eine Reihe b von ßynchronisierimpulsen,- welche in der
Mitte zwischen den Umschlagen einer demodulierten Datenwellenform a liegen. Mit
der richtigen Frequenz auftretende Impulse können erzielt werden, indem die Leistungsoszillatorfrequenz
F durch AB geteilt wird. Dies wird von einer Frequenzteilerschaltung 17 durchgeführt,
wobei der Teiler AB der gleiche ist, wie er in der abgefragten Einrichtung b zur
Erzeugung der Taktfrequenz verwendet wird, um den Reihennachrichtengenerator 7 zu
steuern. Um die richtige Phasenlage dieser Impulsfolge in bezug auf die Umschläge
in den Daten hervorzurufen, wird der erste Umschlag festgestellt und als Bezugspunkt
in einer Datenerkennungsschaltung 16 verwendet. Da die Synchronisierimpulsfrequenz
an die Bit frequenz der Daten über die Netzfrequenzübertragung gebunden ist, sind
sodann alle weiteren Impulse in bezug auf Umschläge in den Daten zeitlich richtig
angeordnet.
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Wenn erforderlich, wird eine Korrektur in der Polarität der demodulierten
demodulierten
Daten vorgenommen, indem in einer Nachrichtenbeginn-Erkennungsschaltung 14 die Polarität
des ersten empfangenen Nachrichtenbeginn-Kodes festgestellt wird, in welchem die
Polarität jedes Elements bekannt ist, und indem dieselbe zur Korrektur der durch
die Frequenzteilerschaltung 12 mit dem Teiler A erzeugten Phase verwendet wird.
Aus diesem Grund wird der Nachrichtenbeginn-Kode so gewählt, daß entweder in seiner
richtigen oder in seiner umgekehrten Form die gleiche Kombination innerhalb der
übrigen Kennzeichnungsdaten, wiederum entweder in ihrer richtigen oder umgekehrten
Form, nicht auftreten kann.
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Wenn ein umgekehrter "Nachrichtenbeginn"-Kode festgestellt wird, wird
das Phasenbezugssignal um 1800 phasenverschoben. Daher werden nach dem ersten l'Nachrichtenbeginn"-Kode
vom Demodulator 13 Kennzeichnungsdaten mit der richtigen Polarität erzeugt.
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Pat entansprüche