DE19647251A1 - Identifikationseinrichtung für ein ortsbewegliches Objekt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Identifikationseinrichtung für ein ortsbewegliches Objekt, beispielsweise Fahrzeug oder Container, das eine Kennungseinheit trägt, welche bei einer Annäherung zu einem Lesegerät ein Erkennungssignal an das Lesegerät sendet.

Solche Identifikationseinrichtungen sind bekannt. Sie dienen der Übertragung von Kennungsdaten eines ortsbeweglichen Objekts auf ein ortsfesten Lesegerät. Das ortsbewegliche Objekt trägt als Kennungseinheit einen Transponder, in dem die Kennungsdaten abrufbar gespeichert sind und der von einer Batterie oder durch das elektromagnetische Feld des Lesegeräts gespeist ist. Die Kopplung zwischen dem Transponder und dem Lesegerät erfolgt induktiv oder über Funkwellen. Dabei sind die Reichweiten, also die Abstände, in denen der Transponder mit dem Lesegerät kommunizieren kann, beschränkt. Sie liegen im Zentimeterbereich. Dementsprechend genau muß das Objekt gegenüber dem Lesegerät geführt sein. Durch Antennen liebe sich die Reichweite im Funkwellenbereich vergrößern. Diese beanspruchen jedoch Platz und stehen einem kompakten und kostengünstigen Aufbau entgegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Identifikationseinrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, durch die Reichweiten im ein- bis zweistelligen Meterbereich erreicht werden und die kompakt und antennenlos aufbaubar ist und bei der die Betriebsenergie nicht vom Lesegerät abgeleitet ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die optische Übertragungsstrecke, die sowohl hin­ sichtlich der Übertragung des Auslösesignals von dem ortsfesten Lesegerät zur Kennungseinheit als auch hinsichtlich der Übertragung des Kennungssignals von der Kennungseinheit zum ortsfesten Lesegerät besteht, ist eine vergleichsweise grobe Reichweite erreicht, die beispielsweise zwischen 1 m und 20 m liegt. Das Objekt muß dabei nicht exakt relativ zum Lesegerät geführt sein. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem Objekt um ein Straßenfahrzeug oder einen von einem Straßenfahrzeug transportierten Container handelt.

Die optische Übertragungsstrecke hat auch den Vorteil, daß sie keine Funkantenne bedingt und keine Störungen im Funkbereich und keinen Elektrosmog erzeugt. Die Wellenlänge der optischen Signale liegt im sichtbaren Bereich (300 nm bis etwa 800 nm) und/oder im Infrarotbereich (800 nm bis 1000 nm).

Die Energieversorgung der Kennungseinheit und der Blitzeinrichtung erfolgt über einen von Solarzellen aufladbaren Pufferakku. Dadurch sind Batterien und durch eine separate externe Ladeeinrichtung aufladbare Akkus vermieden, deren Ladezustand regelmäßig kontrolliert werden müßte, was mit einem zusätzlichen Arbeits- und Kostenaufwand verbunden wäre. Durch die Energieversorgung aus Solarzellen ist auch vermieden, daß die Identifikationseinrichtung an ein Bordnetz eines Fahrzeugs angeschlossen werden muß.

Alle Bauteile der Identifikationseinrichtung sind auf einem gemeinsamen Träger angeordnet. Damit ist die Identifikationseinrichtung einfach am Objekt zu montieren, ohne daß bei der Montage des Trägers am Objekt eine elektrische Verdrahtung vorgenommen werden muß. Die Identifikationseinrichtung läßt sich auf dem Träger kompakt aufbauen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Träger in Fahrtrichtung des Fahrzeugs frontseitig an diesem angeordnet. Vorzugsweise ist als Träger ein an sich bekannter Schilderrahmen eines amtlichen Kraftfahrzeug-Kennzeichens verwendet. Dadurch ist erreicht, daß das Lesegerät rechts oder links oder über oder in der Fahrbahn angeordnet sein kann und dabei in jedem Fall das Fahrzeug von vorn erfaßt.

Für die Identifikationseinrichtung bestehen zahlreiche Anwendungsfälle. Beispielsweise kann das Lesegerät an der Zufahrt eines Firmengeländes ortsfest angeordnet sein. Bei der Annäherung eines Fahrzeugs ruft das Lesegerät das Kennungssignal des Fahrzeugs ab und kontrolliert, ob ein Kennungssignal eingeht und gegebenenfalls ob das Kennungssignal richtig ist. Bei vorliegendem richtigen Kennungssignal kann dies von einer an das Lesegerät angeschlossenen Datenverarbeitungsanlage, beispielsweise zur Freigabe der Zufahrt und/oder Registrierung des eingefahrenen Fahrzeugs, ausgewertet werden. Im einfachsten Fall ist es möglich, alle zufahrtberechtigten Fahrzeuge mit Identifikationseinrichtung auszurüsten, die das gleiche Kennungssignal abgeben. Das Kennungssignal kann jedoch auch eine Kodierung beinhalten, so daß festgestellt werden kann, welches zufahrtberechtigte Fahrzeug eingefahren ist. Entsprechend kann auch die Ausfahrt aus dem Firmengelände überwacht werden. Damit ist eine Anwesenheitskontrolle möglich.

Ein weiterer Anwendungsfall ist die Überwachung der Belegung von Fahrzeugen zugeteilten Parkplätzen oder die Überwachung von Laderampen eines Firmenhofes, wobei sich dann feststellen läßt, ob an eine Laderampe das richtige Fahrzeug bzw. der richtige Container angefahren ist. Die genannten Kontrollen können über einen Computer in einem Büroraum erfolgen.

In Weiterbildung der Erfindung kann das Lesegerät ein Schreib-Lesegerät sein, mit dem in die Kennungseinrichtung ein Kennungssignal einspeicherbar ist. Es ist dadurch beispielsweise möglich, in die Kennungseinrichtung eines ein Firmengelände verlassenden Fahrzeugs Daten, wie beispielsweise Uhrzeit, Gewicht, Ladungsart, einzuspeichern. Diese Daten können dann durch ein Lesegerät oder Schreib-Lesegerät ausgelesen und verarbeitet werden.

Das Lesegerät bzw. das Schreib-Lesegerät muß nicht in allen Anwendungsfällen ortsfest installiert sein. Es kann auch so aufgebaut sein, daß es sich an verschiedenen Stellen installieren lädt. Das Lesegerät bzw. Schreib-Lesegerät kann auch ein Handgerät sein, das vom Personal für die Datenübermittlung in die Nähe des - stehenden - Fahrzeugs oder Containers gebracht wird.

Es ist auch möglich, in die Kennungseinheit Diagnosedaten des Fahrzeugs einzuschreiben, die eine Werkstatt bei Bedarf auslesen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Identifikationseinrichtung im Schilderrahmen eines amtlichen Fahrzeug-Kennzeichens,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II, gegenüber Fig. 1 vergrößert,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III nach Fig. 1, gegenüber Fig. 1 vergrößert,

Fig. 4 einen Schaltplan der Identifikationseinrichtung,

Fig. 5 das optische Zusammenwirken der Kennungseinheit mit einem Lesegerät und

Fig. 6 ein Impulsdiagramm.

Ein üblicher Schilderrahmen (1) für ein amtliches Kennzeichen weist einen oberen Rand (2), Seitenränder (3, 4) und einen unteren Rand (5) auf. Zwischen den Rändern besteht eine Grundfläche (6) für die versenkte Anbringung des Kennzeichens. Der Schilderrahmen (1) ist gewöhnlich ein Kunststoffteil mit Höhlungen in den Rändern. Mittels Schrauben (7) ist der Schilderrahmen (1) an einer bei Kraftfahrzeugen vorgeschriebenen Stelle zu befestigen.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle weiter unten näher beschriebenen Bauteile einer Kennungseinheit im unteren Rand (5) des Schilderrahmens (1) untergebracht. Es ist jedoch auch möglich, je nach Platzbedarf, die Bauteile in anderen Höhlungen des Schilderrahmens (1) zu verteilen.

Im unteren Rand (5) sind neben einer IR-Empfangsdiode (8) Solarzellen (9) angeordnet. Der untere Rand (5) ist wenigstens bei der Empfangsdiode (8) und den Solarzellen (9) an seiner Frontseite (10) lichtdurchlässig. Hierfür ist in die Frontseite (10) beispielsweise ein Fenster eingesetzt oder es ist ein entsprechend strahlungsdurchlässiger Kunststoff für den Schilderrahmen (1) gewählt. Die Solarzellen (9) sind in eine transparente Masse (11) eingebettet.

Die Empfangsdiode (8) und die Solarzellen (9) sind auf einer ersten Schaltungsplatine (12) angeordnet, die auch weitere elektronische Bauteile der unten näher beschriebenen Schaltung trägt. Um für die Solarzellen (9) eine hinreichend große Bestrahlungsfläche zu gestalten, sind diese über den weiteren Bauteilen (13) angeordnet, wobei zwischen den Bauteilen (13) und den Solarzellen (9) zur Fixierung ein Doppelklebeband (14) vorgesehen ist.

Unterhalb der ersten Schaltungsplatine (12) sind drei Pufferakkus (15) angeordnet (vgl. Fig. 1, 2). Diese liegen also zwischen der Schaltungsplatine (12) und der an sich offenen Rückseite (16) des unteren Randes (5).

In den unteren Rand (5) sind anschließend an die erste Schaltungsplatine (12) zwei Speicherkondensatoren ( 17) eingebaut, an die sich eine zweite Schaltungsplatine (18) anschließt. Die Schaltungsplatine (18) trägt weitere Schaltungsbauteile (19). An ihrer den Bauteilen (19) abgewandten Seite ist eine Blitzröhre (20) angeordnet, die in einem Reflektor (21) sitzt. Der Reflektor (21) ist so gerichtet, daß die Blitzröhre (20) auf ein an der Grundfläche (6) gehaltenes amtliches Kennzeichen (22) strahlt, dessen äußerer Rand in den Fig. 2 und 3 mit 23 bezeichnet ist und an dem das Kennzeichen (22) mittels Arretierlaschen (24) gehalten ist. Dadurch werden die Reflexionseigenschaften der weißen Flächen des amtlichen Kennzeichens für die Streuung des von der Blitzröhre (20) ausgehenden Lichtblitzes ausgenutzt. Der Reflektor (21) kann jedoch auch so gerichtet sein, daß die Blitzröhre (20) in Fahrtrichtung (F) des Fahrzeugs strahlt. Der Reflektor (21) ist so gestaltet, daß der Lichtblitz weit gestreut wird.

Statt der Blitzröhre können auch mehrere elektrisch in Reihe geschaltete, im Rand (5) verteilt angeordnete, IR-Leuchtdioden verwendet werden, die so ausgerichtet sind, daß sie in einem weiten Winkelbereich abstrahlen.

Im unteren Rand (5) sind anschließend an die Schaltungsplatine (18) weitere Speicherkondensatoren (17) angeordnet. Diese Speicherkondensatoren (17) und die erstgenannten Speicherkondensatoren (17) liegen elektrisch parallel.

Insgesamt sind damit die beschriebenen Schaltungsbauteile unter Ausnutzung des im unteren Rand (5) zur Verfügung stehenden Einbauraumes kompakt untergebracht. Nach dem Einbau wird der Rand (5) mit einer Vergußmasse ausgegossen.

Fig. 4 zeigt den elektrischen Schaltplan der in der beschriebenen Weise angeordneten Bauteile. Die Solarzellen (9) laden über eine Ladekontrollschaltung (25) die drei in Reihe geschalteten Pufferakkus (15), beispielsweise auf eine Spannung von etwa 4,5 V, wobei jeder Akku beispielsweise eine Kapazität von 110 mAh hat. Parallel zu den Pufferakkus (15) liegt die Empfangsdiode (8) mit einer entsprechenden Sensorschaltung (26), die über eine Steuerleitung (27) mit einer Logikschaltung (28) in Verbindung steht, die ebenfalls aus den Pufferakkus (15) gespeist ist. Mit einer Überwachungsschaltung (29) wird die Akkuspannung überwacht. Bei ungenügender Spannung wird die Logikschaltung (28) abgeschaltet.

Parallel zu den Pufferakkus (15) ist ein DC/DC-Spannungswandler (30) geschaltet, der aus der niedrigen Akkuspannung geregelt eine hohe Spannung, beispielsweise 300 V, für die parallelgeschalteten Speicherkondensatoren (17) erzeugt. Parallel zu den Speicherkondensatoren (17) liegt die Blitzröhre (20) in Reihe mit einem elektronischen Schalter (31), beispielsweise Thyristor, der über eine Steuerleitung (32) von der Logikschaltung (28) durchschaltbar ist.

Im Bereitschaftsbetrieb (Standby), wenn die Pufferakkus (15) und die Speicherkondensatoren (17) geladen sind, ist der Stromverbrauch der Schaltung gering. Er liegt im Bereich weniger Mikroampere. Damit lassen sich Bauteile kleiner Baugröße verwenden, so daß eine praxisgerechte kleine Baugröße der gesamten Schaltung erreicht wird. Die Speicherkondensatoren (17) weisen geringere Ströme auf.

Die Empfangsdiode (8) ist - bei geladenen Pufferakkus (15) - ständig betriebsbereit. Sie benötigt hierfür nur die vergleichsweise geringe Spannung der Pufferakkus (15) und einen geringen Strom.

Empfängt die Empfangsdiode (8) von einem Lesegerät ein optisches Auslösesignal, dann gibt sie dieses gegebenenfalls mit Impulsformung an die Logikschaltung (28) weiter. Diese schaltet daraufhin den elektronischen Schalter (31) durch, so daß sich die Speicherkondensatoren (17) über die Blitzröhre (20) entladen, die dann einen Lichtblitz als Kennungssignal abstrahlt, welcher von dem Lesegerät empfangen und verarbeitet wird. Durch die Speicherkondensatoren (17) ist erreicht, daß einerseits die für die Blitzröhre (20) bzw. die in Reihe geschalteten Leuchtdioden notwendige hohe Spannung zur Verfügung steht und andererseits auch die für den Blitz momentan hohe Leistung zur Verfügung steht. Die Speicherkondensatoren (17) lassen sich im Gegensatz zu einem Akku schnell entladen, so daß ein sehr kurzer Blitz entsteht, der beispielsweise einige Mikrosekunden dauert und leistungsstark ist. Für das Wiederaufladen der Speicherkondensatoren (17) über die Solarzellen (9) aus dem Pufferakku (15) steht eine demgegenüber lange Zeit zur Verfügung.

Die Logikschaltung (28) kann das Kennungssignal entsprechend eines in ihr vorgesehenen Speicherinhalts kodieren. Dies kann in einfachster Weise dadurch geschehen, daß das Kennungssignal mit einer Verzögerungszeit abgegeben wird, wobei die Verzögerungszeit die Kennung beinhaltet. Verschiedene Exemplare der Identifikationseinrichtung haben dabei unterschiedliche Verzögerungszeiten. Es ist auch möglich, die Kodierung in der Weise vorzunehmen, daß die Logikschaltung ( 28) Blitzimpulsfolgen erzeugt.

Fig. 5 zeigt schematisch das Zusammenwirken der im Schilderrahmen (1) frontseitig an einem Fahrzeug (K) untergebrachten, beschriebenen Identifikationseinrichtung mit einem Lesegerät (33), das links neben einer Fahrbahn (B) des Fahrzeugs (K) installiert ist. In Fig. 5 ist zur Verdeutlichung auch ein Lesegerät (33') rechts der Fahrbahn (B) gezeigt. Es ist jedoch in der Praxis nur das eine oder das andere Lesegerät vorgesehen.

Die Lesegeräte (33, 33') weisen eine Sende-Empfangskeule (34) auf, die auf einen Ort der Fahrbahn (B) gerichtet ist, an dem das Fahrzeug (K) erwartet wird. Der Ort ist beispielsweise etwa 7 m bis 15 m vom Lesegerät (33) entfernt. Die Sende-Empfangskeule (34) bildet einen Abstrahlwinkel (W1) von etwa 40°, d. h. +/-20° bezogen auf die Mittellinie der Sende-Empfangskeule ( 34). Einen kleinen Abstrahlwinkel (W1) zu wählen, ist günstig, um die notwendige Leistung des Lesegeräts (33) kleinzuhalten.

Das von der Blitzröhre (20) bzw. den Leuchtdioden abgestrahlte Kennungssignal weist eine Sendekeule (35) auf. Mit dieser deckt sich die Empfangskeule der Empfangsdiode (8). Der Abstrahlwinkel (W2) der Sende-/ bzw. Empfangskeule (35) ist wesentlich größer als der Abstrahlwinkel (W1). Er beträgt etwa 120°, d. h. +/-60° bezogen auf die Mittelachse. Er ist also wesentlich größer als der Abstrahlwinkel (W1). Den Abstrahlwinkel (W2) groß zu wählen, ist günstig, damit die Sende-Empfangskeule (35) beide Fahrbahnränder erfaßt, wodurch die Funktion unabhängig davon gewährleistet ist, ob das Lesegerät (33) rechts oder links der Fahrbahn installiert ist.

Das Lesegerät (33) strahlt ein optisches Auslösesignal in der Sende-Empfangskeule (34) ab. Kommt das Fahrzeug (K) mit seinem Schilderrahmen (1) in die Sende-Empfangskeule (34), dann erfaßt die Empfangsdiode (8) das Auslösesignal und gibt dieses an die Logikschaltung (28), die daraufhin die Blitzröhre (20) schaltet, so daß in der Sendekeule (35) als optisches Kennungssignal ein Lichtblitz auftritt. Das Lesegerät (33 bzw. 33') erfaßt diesen Lichtblitz und erkennt daraus, daß ein das Kennungssignal abgebendes Fahrzeug ankommt. Dies kann dann weiter verarbeitet werden. Hierzu bestehen vielfältige Möglichkeiten. Beispielsweise kann sich selbständig eine Zufahrtsschranke öffnen und/oder die Tatsache, daß das Fahrzeug zugefahren ist, kann in einer Datenverarbeitungsanlage registriert werden.

Fig. 6 zeigt eine einfache Kodierungsmöglichkeit. Strahlt zum Zeitpunkt (t0) das Lesegerät (33) ein Auslösesignal ab (Diagramm a), dann empfängt die Identifikationseinrichtung dieses ebenfalls zum Zeitpunkt (t0) (vgl. Diagramm b). In der Logikschaltung (28) läuft ein Zeitglied an und gibt nach einer gespeicherten, charakteristischen Zeitspanne (T) zum Zeitpunkt (t1) das Kennungssignal ab. Dieses wird von dem Lesegerät (33) zum Zeitpunkt (t1) empfangen. Das Lesegerät (33) ermittelt die zwischen den Zeitpunkten (t0 und t1) verstrichene Zeitspanne (T') und vergleicht diese mit in ihr in einer Tabelle abgelegten Werten. Das Lesegerät (33) kann damit das angefahrene Fahrzeug identifizieren.

Claims (16)

1. Identifikationseinrichtung für ein ortsbewegliches Objekt, beispielsweise Fahrzeug oder Container, das eine Kennungseinheit trägt, welche bei einer Annäherung zu einem Lesegerät ein Kennungssignal an das Lesegerät sendet, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Annäherung des Objekts zu dem Lesegerät ein von dem Lesegerät abgestrahltes optisches Auslösesignal über einen Sensor (8) der Kennungseinheit diese derart aktiviert, daß sie mittels einer Blitzeinrichtung (20) ein optisches Kennungssignal abstrahlt, und daß die Energieversorgung der Kennungseinheit mit der Blitzeinrichtung (20) mittels Solarzellen (9) über einen Pufferakku (15) erfolgt und daß die Kennungseinheit, der Sensor (8), die Blitzeinrichtung (20), die Solarzellen (9) und der Pufferakku (15) an einem gemeinsamen, an dem Objekt festlegbaren Träger (1) angeordnet sind.

2. Identifikationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blitzeinrichtung von einer Blitzröhre (20) oder IR-Sendedioden gebildet ist.

3. Identifikationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstrahlwinkel (W2), in dem die Blitzeinrichtung (20) das Kennungssignal abstrahlt, größer ist als der Abstrahlwinkel (W1), in dem das Lesegerät (33) das Auslösesignal abstrahlt.

4. Identifikationseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstrahlwinkel der Blitzeinrichtung (20) etwa 120° beträgt.

5. Identifikationseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstrahlwinkel (W1) des Lesegeräts (33) etwa 40° beträgt.

6. Identifikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein IR-Empfangsdiode (8) ist, die permanent in Empfangsbereitschaft ist und einen Leistungsbedarf im Mikrowattbereich aufweist.

7. Identifikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen des weiten Abstrahlwinkels (W2) der Blitzeinrichtung (20) IR-Sendedioden am Träger (1) entsprechend ausgerichtet sind.

8. Identifikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blitzeinrichtung (20) auf eine reflektierende Fläche des Trägers (1) strahlt.

9. Identifikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Blitzröhre (20) ein Reflektor (21) zugeordnet ist.

10. Identifikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennungssignal eine Kodierung beinhaltet.

11. Identifikationseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierung in unterschiedlichen Zeitabständen zwischen dem Erfassen des Auslösesignals und der Aussendung des Kennungssignals besteht.

12. Identifikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blitzeinrichtung (20) aus wenigstens einem Speicherkondensator (17) gespeist ist, der von dem Pufferakku (15) ladbar ist, wobei zwischen dem Pufferakku (15) und dem Speicherkondensator (17) ein Spannungswandler angeordnet ist, der an dem Speicherkondensator (17) eine Spannung erzeugt, die höher ist als die Betriebsspannung des Pufferakkus (15).

13. Identifikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) in Fahrtrichtung (F) des Fahrzeugs (K) frontseitig an diesem angeordnet ist.

14. Identifikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) ein ein amtliches Kraftfahrzeug-Kennzeichen tragender Rahmen ist.

15. Identifikationseinrichtung nach Anspruch 8 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Fläche der weiße Untergrund des amtlichen Kennzeichens ist.

16. Identifikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesegerät (33) ein Schreib-Lesegerät ist, mit dem in die Kennungseinrichtung ein Kennungssignal einspeicherbar ist.