DE19612579A1 - Danger space control monitoring arrangement - Google Patents

Danger space control monitoring arrangement

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    • G08B13/184Actuation by interference with heat, light or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interruption of a radiation beam or barrier using radiation reflectors

Abstract

The arrangement includes reference marking points (20,20',20'') located at a boundary of a danger space (10). A computer is coupled to the rotary radar distance meter (18). The computer memory holds data related to a distance and angle of the marking points, as well as the sector reference data of the scanned region. The computer signals objects (22) in the danger space determined by a correlator comparing the reference data with the scanned ones, and by a preset threshold value. Preferably the radar distance meter contains an FM continuous-strike transmitter.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Überwachung eines Gefahrenraumes nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1. The present invention relates to an arrangement for monitoring a danger zone according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Anordnung soll vorzugsweise Anwendung finden zur automatischen Überwachung des durch eine Vollschranke abgegrenzten Gefahrenraumes einer Bahnanlage. Such an arrangement will preferably find application for the automatic monitoring of the defined space by a solid barrier danger of a web system.

Hierbei sollen im Gefahrenraum sowohl stehende als auch bewegliche Hindernisse und Objekte ab einer bestimmten Größe unabhängig von ihrer Beschaffenheit, dh metallisch oder nicht metallisch, erfaßt werden. Here, both stationary and moving obstacles and objects of a certain size, regardless of their nature, ie metallic or non-metallic detected are in the danger area. Ferner soll die Anordnung unabhängig von der Witterung, dh von Regen, Nebel, Schnee, usw., betriebsbereit sein. Furthermore, the arrangement is independent of weather conditions, ie ready to rain, fog, snow, etc..

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. This object is achieved according to the characterizing features of claim 1. Further advantageous embodiments of the arrangement according to the invention are specified in the dependent claims.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher beschrieben. With reference to an illustrated in the figures of the accompanying drawings in the following embodiment the invention will be described in detail. Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Gefahrenraum in Form einer Vollschrankenanlage; FIG. 1 is a plan view of the danger zone in the form of a full barrier system;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 1; Fig. 2 is a side view of the arrangement of FIG. 1;

Fig. 3 Einzelheiten des Radar-Entfernungsmessers; FIG. 3 shows details of the radar range sensor;

Fig. 4 ein prinzipielles Blockschaltbild des Radars-Senders/Empfängers und der zugehörigen Auswerteschaltung; Figure 4 is a basic block diagram of the radar transmitter / receiver and the associated evaluation circuit. und and

Fig. 5 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung. Fig. 5 is a signal diagram for explaining the operation of the arrangement.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein viereckiger Gefahrenraum 10 , der im vorliegenden Fall die Form eines Rhomboides (Parallelogrammes) aufweist, da eine Straße 12 die Gleise 14 , 14 ′ unter einem von 90° abweichenden Winkel schneidet, durch zwei Schranken 16 , 16 ′ abgegrenzt. Referring to FIGS. 1 and 2 is a square danger area 10 which has in the present case the form of a rhomboid (parallelogram), since a road 12, the tracks 14, 14 intersects' at a 90 ° angle deviating by two barriers 16, 16 delimited '. In einem Eckpunkt des Rhomboides ist ein rotierender Radar-Entfernungsmesser 18 angeordnet, und in den verbleibenden Eckpunkten sind zur Begrenzung des Gefahrenraumes Tripelspiegel 20 , 20 ′, 20 ′′ angeordnet. In a corner of the rhomboid, a rotating radar range sensor 18 is arranged, and in the remaining vertices are for limiting the area of danger corner cubes 20, 20 ', 20' 'arranged. Gegebenenfalls können anstelle der Tripelspiegel auch aktive Elemente angeordnet werden. Optionally, active elements can be arranged in place of the corner cube. Ferner ist es möglich, Sektorelemente des Gefahrenraumes nach Länge und Winkel abzuspeichern und die Abtastung des Gefahrenraumes mittels elektronischer Mittel auf die abgespeicherten Sektorelemente zu begrenzen. Further, it is possible to save sector elements of the danger zone on the length and angle and to limit the scanning of the area of ​​danger by means of electronic means to the stored sector elements.

Bei vorhandenen Tripelspiegeln werden in einem Rechner bei der ersten Inbetriebnahme die Daten bezogen auf den Abstand und den Winkel der Tripelspiegel vom Radar- Entfernungsmesser gespeichert. In existing corner cubes in a computer for the first time the data is based on the distance and the angle of the corner cube stored by the radar range finder. Der Rechner berechnet zu jeder Winkelposition die spezifische Entfernung und speichert diese ab. The computer calculates for each angular position of the specific distance and store them. Im normalen Arbeitsbetrieb tastet sodann der Sensor bei jedem Durchlauf nur den abgespeicherten Raum ab. During normal operation then the sensor scans only the stored space on each pass. Auch kann das individuelle Profil des Untergrundes, z. Also, the individual profile of the surface, for. B. aufgeteilt in Sektoren von 10 , als Referenz abgespeichert werden, um sodann in einem Korrelationsverfahren durch Vergleich den Gefahrenraum auf auftretende Objekte zu überwachen, wobei gewisse Schwellwerte der Beurteilung zugrunde gelegt werden können. As divided into sectors of 10, are stored as reference, in order then to monitor a correlation method by comparing the danger zone to instances of an object, certain threshold values of the assessment can be used.

Befindet sich ein Gegenstand 22 bestimmter Größe, z. There is an object 22 of a certain size, such is. B. ein Fahrzeug oder eine Person auf der Fahrbahn-Oberfläche 24 im Gefahrenraum 10 , so wird dieses Objekt erfaßt und z. As a vehicle or a person on the road surface 24 in the hazardous area 10, it is detected that object, and z. B. das Schließen der Schranken 16 , 16 ′ verhindert. B. closing the barriers 16, 16 is prevented. '

Gemäß Fig. 3 ist der Radar-Entfernungsmesser 18 , geschützt in einem runden Sensordom 30 , auf einem Drehteller 32 angeordnet. Referring to FIG. 3, the radar range sensor 18, protected in a round sensor dome 30, arranged on a rotary positioner 32. Der Sensordom 30 besteht aus einer Rundumverkleidung 34 und einer Haube 36 , wobei lediglich ein Radarfenster 38 , welches auf den Abtastbereich abgestimmt ist, offen bleibt oder z. The sensor dome 30 consists of a round casing 34 and a cover 36, with only a radar window 38, which is tuned to the scanning, remains open or z. B. durch ein Acrylfenster verschlossen wird. B. is closed by an acrylic window. Auf dem Drehteller 32 sind der Radar-Entfernungsmesser 18 mit Patch- oder Hornantenne angeordnet. On the turntable 32 of the radar range sensor 18 with patch or horn antenna are arranged. Der Drehteller 32 wird durch einen Motor angetrieben, wobei die Position des Drehtellers 32 durch einen Positionscodierer, z. The turntable 32 is driven by a motor, wherein the position of the turntable 32 by a position encoder, for example. B. Resolver, erfaßt wird. B. resolver is detected. Die Stromversorgung, die Ansteuersignale und Empfangssignale von dem Radar-Entfernungsmesser 18 werden über einen Schleifring, vorzugsweise induktiver Schleifring, übertragen, wobei die Ansteuerung und Regelung der Rotationseinheit und Interfaceelektronik durch einen Elektronikeinschub 40 geliefert bzw. ausgewertet werden, der in dem Sensordom 30 angeordnet ist. The power supply, the control signals and receive signals from the radar range finder 18 are transmitted via a slip ring, preferably inductive slip ring, wherein are provided the control and regulation of the rotation unit and interface electronics by an electronic plug 40 and evaluated, which is arranged in the sensor dome 30 , Motor, Resolver (Positionsgeber oder Codierer), induktiver Schleifring und Gehäuse mit Lagerung bilden die Rotationseinheit. Motor resolver (position sensor or encoder), inductive slip ring and housing with storage form the rotary unit.

Gemäß Fig. 4 umfaßt der Radar-Entfernungsmesser einen Antennenabschnitt 42 , einen Sende/Empfangsabschnitt 44 , einen Vorverstärker- und Filterabschnitt 46 , einen Wandlerabschnitt 48 und einen Verarbeitungsabschnitt 50 . According to Fig. 4 of the radar range sensor includes an antenna portion 42, a transmitting / receiving section 44, a preamplifier and filter section 46, a converting portion 48, and a processing section 50.

Der Antennenabschnitt 42 umfaßt z. The antenna section 42 includes, for. B. eine Hornantenne oder Patchantenne 52 , die zugleich als Sende- und Empfangsantenne dient. As a horn antenna or patch antenna 52 which also serves as a transmitting and receiving antenna. Im Sende/Empfangsabschnitt 44 wird ein Gunn- Oszillator 54 verwendet, dessen Frequenz über eine in seinen Hohlraumresonator integrierte Varactordiode spannungsgesteuert moduliert wird. In the transmission / reception section 44, a Gunn oscillator 54 is used whose frequency is modulated voltage-controlled via a built-in its cavity varactor diode. Das von der Hornantenne 52 empfangene Signal wird einem Mischer 56 im Abschnitt 44 zugeführt und mit der Sendefrequenz demoduliert. The signal received by the horn antenna 52 is a signal mixer 56 in the section 44 supplied to and demodulated at the transmission frequency. Das demodulierte Signal wird einem Vorverstärker/Bandpaßfilter 58 im Abschnitt 46 zugeführt und sodann über einen Analog/Digital-Wandler 60 im Wandlerabschnitt 48 dem Verarbeitungsabschnitt 50 zugeführt. The demodulated signal 58 is supplied to a preamplifier / band-pass filter section 46 and then fed via an analog / digital converter 60 in the converter section 48 to the processing section 50th

Der Verarbeitungsabschnitt 50 ist im wesentlichen durch einen digitalen Signalprozessor vorgegeben. The processing section 50 is substantially determined by a digital signal processor. Dieser umfaßt eine digitale Modulationsquelle 64 , deren Modulationssignal über einen Digital/Analog-Wandler 62 dem Gunn-Oszillator 54 aufgeschaltet wird. This comprises a digital modulation source 64, the modulation signal is connected via a digital / analog converter 62 to the Gunn oscillator 54th

Das von dem Wandlerabschnitt 48 kommende digitale Empfangssignal wird in dem digitalen Signalprozessor einer Fast-Fourier-Transformation 66 zur Ermittlung eines Leistungsdichtespektrums 68 unterzogen. The signal coming from the transducer section 48 receiving digital signal is subjected to the digital signal processor of a fast Fourier transform 66 for determining a power density spectrum 68th Durch Korrelation von in einem Speicher 70 abgespeicherten Leistungsdichtespektren mit dem momentan empfangenen Leistungsdichtespektrum in einem Korrelator 72 können die Objekte und deren Abstand ermittelt werden, die eine Gefahrenmeldung hervorrufen. By correlation of data stored in a memory 70 power density spectra with the currently received power spectral density in a correlator 72, the objects and their distance can be determined, which cause a danger message.

Fig. 5 veranschaulicht die Arbeitsweise des verwendeten Radarverfahrens, welches als ein frequenzmoduliertes Dauerstrichverfahren (FMCW) zu bezeichnen ist. Fig. 5 illustrates the operation of the radar method used, which (FMCW) can be described as a frequency-modulated continuous wave method. Hierbei ist die Frequenz f(t) über der Zeitachse t aufgetragen. Here, the frequency f (t) over the time axis t is plotted.

Die Arbeitsfrequenz f₀ beträgt z. The operating frequency f O is for. B. 24,050 GHz und der Frequenzhub Δf beträgt z. B. 24.050 GHz and the frequency shift .DELTA.f is for. B. 0,15 GHz. B. 0.15 GHz. Das gesendete Signal ist durch eine ausgezeichnete Linie und das Echosignal durch eine gestrichelte Linie dargestellt, wobei das letztere um die Laufzeit 2r/c nacheilt (r = Abstand, c = Lichtgeschwindigkeit). The transmitted signal is represented by an excellent line and the echo signal by a dashed line, the latter being the term 2r / c lags (r = distance c = speed of light). Zu jedem Zeitpunkt t weicht die Frequenz f(t) des Echos von der Sendefrequenz um einen Betrag f D ab. At each time t, the frequency differs f (t) of the echo from the transmit frequency by an amount f D. Diese Zwischenfrequenz f D wird in dem Gegentaktmischer 56 durch Multiplikation der Sendefrequenz mit der Empfangsfrequenz gebildet. This intermediate frequency f D is formed in the balanced mixer 56 by multiplying the transmission frequency to the receiving frequency. Ist die Modulationsperiode T m = 1/f m und der Frequenzhub Δf fest vorgegeben, so gilt für f D die folgende Beziehung: Is the modulation period T m = 1 / f m and the frequency deviation .DELTA.f fixed, so the following relationship holds for f D:

Aus dieser Beziehung erkennt man, daß bei konstantem Frequenzhub Δf und konstanter Differenzfrequenz f D die Zielobjektentfernung r umgekehrt proportional zur Modulationsfrequenz f m ist. From this relationship, it can be seen that at constant frequency deviation .DELTA.f and constant difference frequency f D is the target object distance r is inversely proportional to the modulation frequency f m.

Claims (6)

  1. 1. Anordnung zur Überwachung eines Gefahrenraumes, insbesondere von Vollschranken- Bahnübergängen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 1. An arrangement for monitoring a danger area, in particular of Vollschranken- crossings, characterized by the following features:
    • a) ein rotierender Radar-Entfernungsmesser ( 18 ) ist zur horizontalen Abtastung am Rand des Gefahrenraumes ( 10 ) angeordnet; a) a rotating radar range sensor (18) is arranged for horizontal scanning at the edge of the danger zone (10);
    • b) auf der Umgrenzung des Gefahrenraumes ( 10 ) sind Referenz-Markierungspunkte ( 20 , 20 ′, 20 ′′) angeordnet; b) (on the boundary of the danger zone 10) are reference markers (20, 20 ', 20' ') is arranged;
    • c) mit dem Radar-Entfernungsmesser ( 18 ) ist ein Rechner (DSP-50) verbunden, der c) with the radar range sensor (18), a computer (DSP-50) is connected to the
      • α) in einem Speicher ( 70 ) Daten bezogen auf den Abstand und den Winkel der Markierungspunkte ( 20 , 20 ′, 20 ′′) sowie sektorweise Referenzdaten des abgetasteten Bereichs enthält, und der includes α) in a memory (70) data based on the distance and the angle of the markers (20, 20 ', 20' ') and sector-wise reference data of the scanned area, and
      • β) mittels eines Korrelators ( 72 ) durch Vergleich der Referenzdaten mit den abgetasteten Daten und durch Vorgabe eines Schwellwertes ermittelte Objekte ( 22 ) im Gefahrenraum ( 10 ) signalisiert. β) objects determined by comparing the reference data with the scanned data and setting a threshold value by means of a correlator (72) (22) (in the danger area 10) signals.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radar- Entfernungsmesser ( 18 ) einen frequenzmodulierten Dauerstrich-Sender (FMCW) aufweist. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the radar range finder (18) comprises a frequency-modulated continuous-wave transmitter (FMCW).
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischer ( 56 ) angeordnet ist, dem das Sendesignal und das Echosignal aufgeschaltet wird, um ein Differenzsignal f D zu ermitteln. 3. Arrangement according to claim 2, characterized in that a mixer (56) is arranged, to which the transmit signal and the echo signal is asserted to identify a difference signal D f.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Differenzsignale f D nach Analog/Digital-Wandlung einem digitalen Signalprozessor ( 50 ) zugeführt werden, der mittels einer Fast-Fourier-Transformation ( 66 ) ein Leistungsdichtespektrum ( 68 ) errechnet, das mit einem abgespeicherten Leistungsdichtespektrum ( 70 ) korrelativ verglichen wird. 4. An arrangement according to claim 3, characterized in that the difference detected signals f D after analog / digital conversion are supplied to a digital signal processor (50) that calculates a power density spectrum (68) by means of a Fast Fourier Transformation (66) with a stored power density spectrum (70) is correlatively compared.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radar- Entfernungsmesser ( 18 ) auf einem Drehteller ( 32 ) in einem Gehäuse ( 30 ) gelagert ist und über eine Rotationseinheit mit Positionscodierer und einen induktiven Schleifring mit einem Elektronikeinschub ( 40 ) in Verbindung steht. 5. An arrangement according to claim 1, characterized in that the radar range finder (18) is mounted on a turntable (32) in a housing (30) and a rotating unit with position encoder and an inductive slip ring with an electronic insert (40) in connection stands.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz- Markierungspunkte ( 20 , 20 ′, 20 ′′) als aktive Elemente ausgebildet sind. 6. An arrangement according to claim 1, characterized in that the reference markers (20, 20 ', 20' ') are formed as active elements.
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