DE19727225A1 - System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befindenden Gegenstands - Google Patents
System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befindenden GegenstandsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Erfassung eines sich
auf einer Straße befindenden Gegenstands und insbesondere ein
System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befindenden
Gegenstands, das Veränderungen der Ausbreitungseigenschaften
eines Signalausbreitungselements verwendet.
Herkömmlicherweise sind Straßenüberwachungssysteme zur Über
wachung von Fahrzeugen, sich auf der Straße befindenden, dort
nicht erwarteten Gegenständen wie verlorenen Gegenständen
oder dergleichen zur Gewährleistung eines sicheren Fahrzeug
betriebs und eines reibungslosen Verkehrsflusses vorgeschla
gen worden.
Beispielsweise offenbart die JP-A-6-333 193 eine Technologie
zur Erkennung des Vorhandenseins eines vorbei fahrenden Fahr
zeugs von einem Bild, das durch an vorbestimmten Positionen
auf der Straße angeordneten Überwachungskameras erhalten
wird.
Da bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik die Ge
genstände jedoch durch Verarbeitung der erhaltenen Bilddaten
erkannt werden, ist es schwierig, eine derartige Erkennung
während der Nacht oder im Regen oder Nebel auszuführen, wenn
ein ausreichender Bildkontrast nicht erhalten werden kann.
Natürlich ist es möglich, die Witterungseinflüsse beispiels
weise durch eine Technik zu überwinden, bei der Veränderungen
der Oszillationsfrequenz eines an unter einer Straße einge
bauten Spulen vorbeifahrenden Fahrzeugs erfaßt werden, um so
das Fahrzeug zu erkennen (siehe beispielsweise JP-A-6 309 587).
Eine derartige Technik stellt jedoch keine zufrieden
stellende Lösung dar, weil eine Fahrzeugerkennung nur dann
durchgeführt wird, wenn Spulen vorhanden sind, und es nicht
möglich ist, den Verkehrsfluß entlang der gesamten Straße
oder verlorene Gegenstände zu erfassen, die sich an Orten be
finden, an denen sich keine Spulen befinden.
Die Erfindung dient zum Überwinden der vorstehend beschriebe
nen, mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme und gibt
ein System zur fehlerfreien Erkennung des Verkehrsflusses,
sich auf der Straße befindenden Gegenständen oder dergleichen
unabhängig von Umgebungsbedingungen einschließlich Zeit oder
Wetter an.
Ein erfindungsgemäßes System zur Erfassung eines sich auf ei
ner Straße befindenden Gegenstands weist eine entlang einer
Fahrbahn angeordnete Ausbreitungseinrichtung, deren Ausbrei
tungseigenschaften sich wegen des Vorhandenseins eines sich
auf der Straße befindenden Gegenstands verändern, eine
Signalgeneratoreinrichtung zur Zufuhr eines Signals zu der Aus
breitungseinrichtung, eine Signalempfangseinrichtung zum Emp
fang eines Reflektionssignals, das von dem durch den sich auf
der Straße befindenden Gegenstand erzeugten Ausbreitungs
eigenschaften-Veränderungsabschnitt zugeführt wird, und eine
Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Position des sich auf
der Straße befindenden Gegenstands auf Grundlage des Emp
fangszeitpunkts der Signalempfangseinrichtung auf. Die Objek
terkennung wird also durch derart aktive Vorgänge wie Signal
zufuhr zu der Ausbreitungseinrichtung und -empfang eines Re
flektionssignals daraus durchgeführt. Daher ist es möglich,
nicht nur das Vorhandensein von Gegenständen an bestimmten
Punkten, wie es beim Stand der Technik der Fall war, sondern
auch den Verkehrsfluß entlang der Fahrbahn ohne Beeinflussung
durch Zeit oder Wetter zu erfassen.
Die Ausbreitungseinrichtung kann beispielsweise ein Leitdraht
mit einem vorbestimmten Impedanzwert sein. Der Ausbrei
tungseigenschaften-Veränderungsabschnitt kann ein Abschnitt
sein, an dem wegen des sich auf der Straße befindenden Gegen
stands eine Impedanzänderung erzeugt wird.
Alternativ kann die Ausbreitungseinrichtung ein Lichtwellen
leiter mit einem vorbestimmten Brechungsindex sein. Der Aus
breitungseigenschaften-Veränderungsabschnitt kann ein Ab
schnitt sein, an dem sich der Brechungsindex wegen des sich
auf der Straße befindenden Gegenstands verändert.
Eine Vielzahl der Ausbreitungseinrichtungen befinden sich in
der Richtung der Fahrbahnbreite. Die Erfassungseinrichtung
erfaßt die Position des sich auf der Straße befindenden Ge
genstands bei jeder Ausbreitungseinrichtung. Weiterhin ist
eine Beurteilungseinrichtung zur Beurteilung zumindest der
Art des sich auf der Straße befindenden Gegenstands auf
Grundlage der Positionsveränderung des sich auf der Straße
befindenden Gegenstands mit dem Ablauf der Zeit vorgesehen.
Außerdem weist ein erfindungsgemäßes System zur Erfassung ei
nes sich auf einer Straße befindenden Gegenstands eine ent
lang einer Fahrbahn angeordnete Leitung, deren Ausbreitungs
eigenschaften sich wegen des Vorhandenseins eines sich auf
der Straße befindenden Gegenstands verändern, einen Signalge
nerator zur Zufuhr eines Signals zu der Leitung, einen Signa
lempfänger zum Empfang eines Reflektionssignals, das von dem
durch den sich auf der Straße befindenden Gegenstand erzeug
ten Ausbreitungseigenschaften-Veränderungsabschnitt zugeführt
wird, und einen Prozessor zur Erfassung der Position des sich
auf der Straße befindenden Gegenstands auf Grundlage des Emp
fangszeitpunkts des Signalempfängers auf.
In diesem Fall weist die Leitung einen Leitdraht mit einem
vorbestimmten Impedanzwert auf, und der Signalgenerator führt
der Leitung ein Wechselspannungssignal zu.
Alternativ ist die Leitung ein Leitdraht mit einem vorbe
stimmten Impedanzwert, und der Signalgenerator führt der Lei
tung ein Impulssignal zu.
Die Leitung kann auch ein Lichtwellenleiter mit einem vorbe
stimmten Brechungsindex sein, und der Signalgenerator führt
der Leitung einen Laserstrahl zu.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be
schrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schemaansicht, die den Aufbau gemäß einem ersten
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt,
Fig. 2 eine erläuternde Darstellung, die vergrabene Leitungen
zeigt,
Fig. 3 ein Blockschaltbild des Aufbaus gemäß dem ersten er
findungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 Signalverläufe eines zugeführten Signals und eines Re
flektionssignals,
Fig. 5 Signalverläufe, die den Zusammenhang zwischen Fahrzeu
gen und Reflektionssignalen veranschaulichen,
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines anderen Aufbaus gemäß dem
ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 ein Blockschaltbild des Aufbaus gemäß einem zweiten
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 ein Blockschaltbild des Aufbaus des Erfassungs-
/Verarbeitungsabschnitts gemäß Fig. 7,
Fig. 9A eine erläuternde Darstellung, die den Zusammenhang
zwischen einem durch ein Fahrzeuggewicht verursachten Druck
und einem Signal darstellt,
Fig. 9B ein Graph, der Veränderungen des Brechungsindexes in
der vertikalen Richtung gemäß dem Fahrzeuggewicht darstellt,
Fig. 9C ein Graph, der Veränderungen des Brechungsindexes in
der horizontalen Richtung gemäß dem Fahrzeuggewicht dar
stellt, und
Fig. 10 ein Graph, der den Zusammenhang zwischen der Position
und der Reflektionsintensität darstellt.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfin
dung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben,
Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau gemäß einem ersten er
findungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Ein Fahrzeug 20 bewegt
sich entlang einer Fahrbahn 10, entlang dem ein Leitdraht 30
vorgesehen ist. Der Leitdraht 30 ist in der Richtung X gemäß
Fig. 1 entlang der Fahrbahn mit Hilfe beispielsweise von Be
festigungspfählen 60 vorgesehen. Obwohl in Fig. 1 nicht dar
gestellt, ist der Leitdraht 30 auf ähnliche Weise in der
Richtung -X gemäß der Figur angeordnet. In diese Figur be
zeichnet Y die Richtung der Fahrbahnbreite, die senkrecht zu
der Richtung X ist. Ein festgelegter Impedanzwert bezüglich
der Erde kann durch den Leitdraht 30 erhalten werden, der da
her ununterbrochen entlang der Fahrbahn 10 angeordnet ist.
Ein vorbestimmtes Signal wird dem Leitdraht von einer Signal
quelle 40 zugeführt. Wie nachstehend beschrieben wird ein
Wechselspannungssignal oder ein Impulssignal einer vorbe
stimmten Frequenz für dieses Signal verwendet. Falls ein vor
beifahrendes Fahrzeug 20 nun in einem Bereich vorhanden ist,
in dem sich der Leitdraht 30 befindet, verändert sich der Im
pedanzwert des Leitdrahts 30 unter dem Einfluß des ein lei
tendes Teil darstellenden, vorbeifahrenden Fahrzeugs, und ein
Impedanz-Veränderungsabschnitt wird in dem Leitdraht 30 an
der Stelle erzeugt, an dem sich das Fahrzeug 20 befindet. Das
aus der Signalquelle 40 zugeführte elektrische Signal wird
durch diesen Impedanz-Veränderungsabschnitt reflektiert und
dann durch eine Erfassungseinrichtung 50 erfaßt. Da die für
den Empfang dieses Reflektionssignals erforderliche Zeit pro
portional zu dem Abstand zwischen dem Ende des Drahts und dem
Impedanz-Veränderungsabschnitt ist, kann die Position des
Fahrzeugs 20 auf Grundlage des Empfangszeitpunkts des Reflek
tionssignals bestimmt werden.
Fig. 2 zeigt eine erläuternde Darstellung, die zeigt, wie die
Leitdrähte verlegt sind. Gemäß Fig. 2 ist eine Vielzahl von
Leitdrähten über die Fahrbahnoberfläche in der Richtung der
Breite ausgelegt. In Fig. 2 sind sechs Leitdrähte 31, 32, 33,
34 und 36 dargestellt; ein Paar Leitdrähte 31 und 32 befindet
sich auf der linken Seite des Wegs, ein Paar Leitdrähte 33
und 34 befindet sich in der Mitte des Wegs, und ein Paar
Leitdrähte 35 und 36 befindet sich auf der rechten Seite des
Wegs. An jeden der Leitdrähte ist jeweils eine Signalquelle
und eine Erfassungseinrichtung auf dieselbe Weise wie in Fig.
1 angeschlossen. Ein Verarbeitungsabschnitt, der aus einem
Mikrocomputer und einem Speicher besteht, ist weiterhin zur
Bestimmung eines Gegenstands aus dem durch jede Erfassungs
einrichtung eingegebenen Erfassungsergebnis vorgesehen.
Wie vorstehend beschrieben sind Paare von Leitdrähten in der
Mitte und an beiden Seiten der Fahrbahn verlegt. Falls sich
ein Fahrzeug im wesentlichen in der Mitte des Weges befindet,
erfaßt deswegen jedes Paar Leitdrähte dieses Gegenstand. So
bald das Fahrzeug 20 jedoch die Mitte des Weges nach einem
Spurwechsel oder Schleudern verläßt, kann der Gegenstand
durch das an der rechten oder linken Seite des Weges angeord
nete Paar Leitdrähte nicht erfaßt werden. Dementsprechend be
urteilt der Verarbeitungsabschnitt in dem Fall, daß sämtliche
Paare Leitdrähte den Gegenstand zu einem Zeitpunkt erfassen,
aber ein rechts oder linkes des Wegs angeordnetes Paar den
Gegenstand zu einem anderen Zeitpunkt nicht mehr erfaßt, daß
sich der Gegenstand in der Richtung des noch den Gegenstand
erfassenden Paares fortbewegt hat. Umgekehrt kann, falls kein
Paar Leitdrähte Gegenstände zu einem Zeitpunkt erfaßt, dann
das rechte Paar Leitdrähte einen Gegenstand zu einem darauf
folgenden Zeitpunkt erfaßt und außerdem das mittlere Paar
Leitdrähte auch den Gegenstand zu einem weiteren Zeitpunkt
erfaßt, der Verarbeitungsabschnitt beurteilen, daß das Fahr
zeug die Spur befahren hat.
Wenn ein Gegenstand erfaßt wird, wird die Position des Gegen
stands nacheinander in einem Speicher gespeichert. Es ist
dann möglich, aus der zeitlichen Positionsveränderung zu be
stimmen, ob sich das Fahrzeug bewegt oder nicht, d. h. ob der
sich auf der Straße befindende Gegenstand ein ruhender Gegen
stand wie ein verlorener Gegenstand oder ein sich bewegender
Gegenstand wie ein Fahrzeug ist. Weiterhin ist es im Fall ei
nes sich bewegenden Gegenstands möglich, die Bewegungsge
schwindigkeit des Gegenstands aus dem Wert der zeitlichen Po
sitionsveränderung zu erfassen und den Verkehrsfluß zu erken
nen. Falls beispielsweise eine Vielzahl von Fahrzeugen erfaßt
wird, die sich jeweils mit ungefähr 20 km/h fortbewegen, wird
bestimmt, daß ein Verkehrsstau vorliegt. Es ist ebenfalls
möglich zu bestimmen, daß ein Unfall passiert ist, falls ein
Gegenstand erfaßt wird, der sich zu einem Zeitpunkt bewegt
hat und dann plötzlich im nächsten Augenblick zum Stillstand
kommt.
Nachstehend wird die Verarbeitung eines dem Leitdraht zuge
führten Signals und eines Reflektionssignals aus dem Impe
danz-Veränderungsabschnitt beschrieben.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf ein Paar Leitdrähte 33, 34,
die in Fig. 2 dargestellt sind. In diesem Beispiel ist ein
Widerstand 70 mit demselben Impedanzwert wie die Leitdrähte
an einem Ende der Leitdrähte aus dem folgenden Grund ange
schlossen. Falls dieses Ende ein offenes Ende ist, wird ein
zugeführtes elektrisches Signal an diesem Ende totalreflek
tiert und dann als Reflektionssignal in die Erfassungsein
richtung 50 eingegeben. Deswegen ist der Widerstand 70 vorge
sehen, um zu verhindern, daß derartige Reflektionssignale
durch irgend etwas anderes als einen sich auf der Straße be
findenden Gegenstand erzeugt werden, und um den Störabstand
eines von dem Gegenstand erzeugten Reflektionssignals zu er
höhen. Da die Leitdrähte eine bekannte Länge (beispielsweise
100 m) haben, ist es jedoch möglich, ein von einem sich auf
einer Straße befindenden Gegenstand erzeugtes Reflektions
signal von einem an einem offenen Ende erzeugten Reflektions
signal selbst dann zu unterscheiden, wenn der Leitdraht ein
offenes Ende hat. Deswegen ist die Erfassung eines Gegen
stands selbst ohne Widerstand 70 möglich.
Fig. 4 zeigt den Kurvenverlauf eines aus der Signalquelle 40
einem Leitdraht zugeführten elektrischen Signals (A), den
Kurvenverlauf eines in die Erfassungseinrichtung 50 eingege
benen Signals (B) und den Kurvenverlauf eines durch Verarbei
tung in der Erfassungseinrichtung 50 erhaltenen Reflektions
signals (C). Ein von der Signalquelle 40 zugeführtes Wech
selspannungssignal mit einer vorbestimmten Frequenz
(beispielsweise 1 GHz) wird an der Stelle reflektiert, an der
ein Gegenstand wie ein Fahrzeug vorhanden ist, und dann in
die Erfassungseinrichtung 50 eingegeben. Auf diese Weise wird
ein durch Überlagerung dieses Reflektionssignals mit dem ur
sprünglichen Wechselspannungssignal erhaltenes Signal (B) in
die Erfassungseinrichtung 50 eingegeben, und die Erfassungs
einrichtung 50 subtrahiert ein mit dem ursprünglichen Wech
selspannungssignal synchronisiertes Signal von diesem einge
gebenen Signal zum Erhalt eines Reflektionssignals (C). Da
das derart entnommene Signal ein an der Stelle erzeugtes Sig
nal ist, an dem sich der Gegenstand befindet, stellt der
Startzeitpunkt dieses Signals den Abstand von dem anderen En
de der Leitdrähte zu dem Gegenstand dar. Diese Zeit ist in
Fig. 4 als Verzögerungszeit t1 bezeichnet. Es ist auch mög
lich, den Abstand von der Endzeitverzögerung des Reflektions
signals (Verzögerungszeit t2) zu ermitteln. Im einzelnen wird
der Ausdruck 2L = C × t1 erhalten, wobei C die Signalge
schwindigkeit und L ein Abstand ist. Es ist weiterhin mög
lich, diesen Abstand aus dem Kurvenverlauf einer stehenden
Welle zu ermitteln, die durch Überlagerung eines Reflektions
signals und eines dem Impedanz-Veränderungsabschnitt zuge
führten Signals erzeugt wurde.
Fig. 5 zeigt einen anderen Signalverlauf gemäß diesem Ausfüh
rungsbeispiel, wenn ein Impulssignal den Leitdrähten zuge
führt wird. Impulssignale werden in Intervallen von bei
spielsweise 1 ms zugeführt, und ein Reflektionsimpuls aus dem
Impedanz-Veränderungsabschnitt, d. h. von dort, wo sich das
Fahrzeug befindet, werden durch die Erfassungseinrichtung 50
erfaßt. Fig. 5 zeigt einen dem Leitdraht zugeführten Impuls
(A) und Reflektionsimpulse (B). Falls lediglich ein Gegen
stand vorhanden ist, wird nur ein Reflektionsimpuls erfaßt.
Falls sich jedoch zwei Fahrzeuge entlang eines Wegs bewegen,
werden zwei Reflektionsimpulse erfaßt. In diesem Fall stellt
der erste Impuls-Empfangszeitpunkt den Abstand zu dem ersten
Fahrzeug dar, während der zweite Impuls-Empfangszeitpunkt den
Abstand zu dem zweiten Fahrzeug darstellt. Selbst in dem
Fall, in dem sich mehr als drei Fahrzeuge entlang des Wegs
bewegen, können die Positionen dieser Fahrzeuge auf ähnliche
Weise aus dem Empfangszeitpunkt jedes Impulses erfaßt werden.
Fig. 6 zeigt ein anderes Beispiel für den Aufbau gemäß diesem
Ausführungsbeispiel. Das System von Fig. 6 unterscheidet sich
von demjenigen in Fig. 3 durch einen Impedanzwandler 80 zur
Umwandlung und Anpassung von Impedanzveränderungen des Fahr
zeug-Erfassungsabschnitts, der aus der Signalquelle 40, der
Erfassungseinrichtung 50 und den Leitdrähten besteht, sowie
durch einen Koppler 90 zur Trennung eines aus der Signalquel
le 40 ausgegebenen Signals und eines der Erfassungseinrich
tung als Erfassungssignal rückgeführten Reflektionssignals.
Ein sogenannter Richtkoppler oder eine Zirkulatorschaltung
können als Koppler 90 verwendet werden.
Da die Signalquelle 40 im allgemeinen von der Fahrbahn 10 be
abstandet ist, ist es erforderlich, eine Speiseleitung zur
Zufuhr eines Signals aus der Signalquelle 40 zu den Leitdräh
ten vorzusehen. Ein Koaxialkabel oder dergleichen kann als
diese Zufuhrleitung verwendet werden. Die Leitdrähte 33, 34
sind beispielsweise in Form von zwei parallelen Leitungen zur
Optimierung der Erfassungsempfindlichkeit vorgesehen. Deswe
gen besteht ein bedeutender Impedanzunterschied zwischen den
Leitdrähten und der Zufuhrleitung, und diese Impedanzen sind
durch den Impedanzwandler 80 angepaßt, so daß die Impedanz
ohne Signalverluste umgewandelt werden kann. Außerdem ermög
licht es der Koppler 90, der Erfassungseinrichtung 50 nach
Dämpfung der Ausgangssignalkomponenten aus der Signalquelle
40 auf weniger als 1% nur ein Reflektionssignal zuzuführen,
wodurch ein hochgenauer Betrieb in der Erfassungseinrichtung
50 möglich wird.
Wie vorstehend beschrieben ist es gemäß diesem Ausführungs
beispiel möglich, die Bewegung der Fahrzeuge fehlerfrei zu
erfassen und jegliche anormalen Zustände durch eine Vielzahl
von entlang der Fahrbahn ausgelegten Leitdrähten zu erfassen.
Da außerdem eine Fahrzeugbewegung innerhalb einer Spur auch
beobachtet werden kann, sind Verwaltung und Steuerung mög
lich, die strenger als beim Stand der Technik sind.
Anstelle eine Vielzahl von Leitdrähten entlang der Fahrbahn
vorzusehen, kann ein einzelner Leitdraht innerhalb eines Wegs
auf sich windende Weise vorgesehen sein. Obwohl dies die zu
überwachende Fläche etwas verringert, ist eine ununterbroche
ne Überwachung der Situation innerhalb des Wegs mit einer
verringerten Anzahl von Leitdrähten noch möglich.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
sind Leitdrähte entlang der Fahrbahn vorgesehen. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ist ein Lichtwellenleiter entlang der
Fahrbahn vorgesehen.
Fig. 7 zeigt den Aufbau gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Ge
mäß der Figur ist ein Lichtwellenleiter 100 unter der Stra
ßenoberfläche an einer vorbestimmten Stelle entlang der Fahr
bahn vergraben. Ein Erfassungs-/Verarbeitungsabschnitt 102
ist weiterhin zur Zufuhr eines Lichtstrahls zu dem Lichtwel
lenleiter 100 als Signal und zum Empfang von von dem Licht
wellenleiter reflektiertem Licht zur Bestimmung eines Gegen
stands wie eines Fahrzeugs 20 oder dergleichen vorgesehen.
Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild des Aufbaus des Erfassungs-
/Verarbeitungsabschnitts 102. Der Erfassungs-/Verarbeitungs
abschnitt 102 weist einen Laser-Ausstrahlabschnitt 104 zum
Aussenden eines Laserstrahls, einen Richtkoppler 106 zur
Übertragung des Laserstrahls aus dem Laser-Ausstrahlabschnitt
104 zu dem Lichtwellenleiter 100 und zur Trennung von von dem
Lichtwellenleiter reflektierten Licht von dem Laserstrahl,
einen Lichtintensitäts-Meßabschnitt 108 zur Erfassung der In
tensität des aus dem Richtkoppler 106 erhaltenen reflektier
ten Lichts und einen Erfassungsinformations-Verarbeitungs
abschnitt 110 zur Bestimmung der Position des Gegenstands.
Die Wellenlänge des Laserstrahls kann wie gewünscht einge
stellt werden. Ein Halbleiterlaser kann ebenfalls verwendet
werden.
Fig. 9A bis 9G zeigen Veränderungen des Brechungsindexes des
Lichtwellenleiters 100, wenn sich ein Fahrzeug 20 auf der
Fahrbahn befindet, auf dem der Lichtwellenleiter verlegt ist.
Insbesondere zeigt Fig. 9A die Ausbreitung von Licht inner
halb des Lichtwellenleiters. Fig. 9B und 9G zeigen Verände
rungen des Brechungsindexes in der vertikalen Richtung bzw.
in der horizontalen Richtung. Wenn ein Fahrzeug 20 vorhanden
ist, wird ein durch das Fahrzeuggewicht erzeugter Druck auf
den Lichtwellenleiter 100 ausgeübt, wodurch der Brechungsin
dex des Lichtwellenleiters wegen des sogenannten photoelasti
schen Effekts verändert wird. Wenn ein Druck in der vertika
len Richtung ausgeübt wird, nimmt im allgemeinen der Bre
chungsindex in der vertikalen Richtung zu, während derjenige
in der horizontalen Richtung abnimmt. Die schraffierten Be
reiche in der Zeichnung bezeichnen einen Brechungsindex-Ver
änderungsabschnitt 112. Da das Vorhandensein eines Fahr
zeugs den Brechungsindex-Veränderungsabschnitt 112 innerhalb
des Mediums des Lichtwellenleiters 100 erzeugt, wird ein sich
innerhalb des Lichtwellenleiters ausbreitender, einfallender
Laserstrahl an diesem Brechungsindex-Veränderungsabschnitt
112 reflektiert. In Fig. 9A bezeichnen die Bezugszahlen 200,
202 und 204 einen einfallenden Laserstrahl, einen von dem
Brechungsindex-Veränderungsabschnitt oder der Fahrzeugpositi
on reflektierten Reflektionsstrahl bzw. übertragenes Licht.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel für eine zeitliche Veränderung der
durch den Lichtintensitäts-Meßabschnitt 108 gemessenen Licht
intensität, wenn sich der Brechungsindex wie vorstehend be
schrieben verändert. In der Figur stellen die Ordinate und
die Abszisse die reflektierte Lichtintensität bzw. die nach
der Lichtausstrahlung abgelaufene Zeit dar. Da die abgelaufe
ne Zeit proportional zu dem Abstand ist, kann die Abszisse
auch die Fahrzeugposition darstellen. In dem Lichtwellenlei
ter 100 tritt stets eine Streuung des Lichts auf, die propor
tional zu einer Laserstrahlintensität ist. Wegen dieser
Streuung wird sogenanntes Rückstreulicht ununterbrochen als
reflektiertes Licht unabhängig von Veränderungen des Bre
chungsindexes erfaßt. Demgegenüber wird das reflektierte
Licht aus dem Brechungsindex-Veränderungsabschnitt 112 als
diskontinuierliche Spitzen 302, 304 erfaßt. In diesem Fall
nimmt die Intensität des reflektierten Lichts nach den Spit
zen ab. Dies ist dadurch bedingt, daß die Lichtintensität ab
nimmt, da ein Teil des Lichts reflektiert wird, während das
verbleibende Licht übertragen wird, und daher die Intensität
des Rückstreulichts ebenfalls abnimmt. Die diskontinuierli
chen Maxima 302 und 304 stellen die Position des Fahrzeugs 20
dar. Da die für den Lichtempfang erforderliche Zeit extrem
kurz ist, kann der Abstand durch Erfassung des Phasenunter
schieds zwischen dem reflektiertem Licht und dem einfallenden
Licht berechnet werden.
Dieses Ausführungsbeispiel ist unter Bezug auf den Fall be
schrieben worden, bei dem das Fahrzeug 20 vorhanden ist. Es
ist jedoch selbstverständlich, daß jegliche Gegenstände, ob
ruhend oder beweglich, ebenfalls erfaßt werden können, so
lange sie ein ausreichendes Gewicht zur Ausübung eines Drucks
auf den Lichtwellenleiter 100 haben. Es sollte ebenfalls
selbstverständlich sein, daß eine Vielzahl von Lichtwellen
leitern entlang der Fahrbahn wie bei dem ersten Ausführungs
beispiel vorgesehen sein kann, so daß die Situation fehler
frei erfaßt werden kann, bei der Fahrzeuge oder dergleichen
anhalten oder sich bewegen.
Weiterhin wurden bei den vorstehend beschriebenen Ausfüh
rungsbeispielen induktive Leitungen und Lichtwellenleiter als
Beispiele verwendet. Es sei jedoch bemerkt, daß sich andere
Signal formen und Signalausbreitungsmedien verwendende Techno
logien innerhalb des technischen Rahmens der Erfindung befin
den, da das Hauptmerkmal der Erfindung in der Erzeugung von
reflektierten Signalen wegen einer Veränderung der Eigen
schaften des Signalausbreitungsmediums besteht, die durch das
Vorhandenseins eines Fahrzeugs oder dergleichen verursacht
wird.
Wie vorstehend beschrieben können erfindungsgemäß jegliche
auf einer Fahrbahn vorhandene Gegenstände fehlerlos unabhän
gig von Wetter und Zeit erfaßt werden, um so den Verkehrs zu
stand von Fahrzeugen oder dergleichen korrekt zu erfassen,
wodurch eine verglichen mit dem Stand der Technik genauere
Verkehrsteuerung ermöglicht wird.
Es wird ein System angegeben, das einen sich auf einer Fahr
bahn befindenden Gegenstand selbst bei schlechtem Wetter oder
in der Nacht erfassen kann. Leitdrähte mit einem vorbestimm
ten Impedanzwert werden entlang der Fahrbahn verlegt, und ein
Signal aus einer Signalquelle wird den Leitdrähten zugeführt.
Falls sich ein Fahrzeug auf dem Weg befindet, verändert sich
die Impedanz der Leitdrähte an der Stelle, an der sich das
Fahrzeug befindet. Ein von der Impedanz-Veränderungsposition
reflektiertes Signal wird durch eine Erfassungseinrichtung
erfaßt. Die Position des Fahrzeugs kann aus dem Empfangszeit
punkt des Reflektionssignals bestimmt werden. Es ist eben
falls möglich, ein die Spuren oder dergleichen wechselndes
Fahrzeug durch eine Vielzahl von entlang der Fahrbahn ausge
legten Leitdrähten zu erfassen. Anstelle eines Leitdrahts
kann ein Lichtwellenleiter zur Bestimmung der Position des
Fahrzeugs unter Verwendung der Veränderung des Brechungsinde
xes des Lichtwellenleiters infolge des Fahrzeuggewichts vor
gesehen sein.
Claims (10)
1. System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befinden
den Gegenstands, gekennzeichnet durch
eine entlang eine Fahrbahn (10) angeordnete Ausbrei tungseinrichtung (30; 100), deren Ausbreitungseigenschaften sich infolge des Vorhandenseins des sich auf der Straße be findenden Gegenstands (20) ändern,
eine Signalgeneratoreinrichtung (40; 104) zur Zufuhr ei nes Signals zu der Ausbreitungseinrichtung (30; 100),
eine Signalempfangseinrichtung (30, 50; 108) zum Empfang eines Reflektionssignals, das von einem durch den sich auf der Straße befindenden Gegenstand (20) erzeugten Ausbrei tungseigenschaften-Veränderungsabschnitt der Ausbreitungsein richtung (30; 100) erzeugt wird, und
eine Erfassungseinrichtung (50; 110) zur Erfassung der Position des sich auf der Straße befindenden Gegenstands (20) auf Grundlage des Empfangszeitpunkts der Signalempfangsein richtung (30, 50; 108).
eine entlang eine Fahrbahn (10) angeordnete Ausbrei tungseinrichtung (30; 100), deren Ausbreitungseigenschaften sich infolge des Vorhandenseins des sich auf der Straße be findenden Gegenstands (20) ändern,
eine Signalgeneratoreinrichtung (40; 104) zur Zufuhr ei nes Signals zu der Ausbreitungseinrichtung (30; 100),
eine Signalempfangseinrichtung (30, 50; 108) zum Empfang eines Reflektionssignals, das von einem durch den sich auf der Straße befindenden Gegenstand (20) erzeugten Ausbrei tungseigenschaften-Veränderungsabschnitt der Ausbreitungsein richtung (30; 100) erzeugt wird, und
eine Erfassungseinrichtung (50; 110) zur Erfassung der Position des sich auf der Straße befindenden Gegenstands (20) auf Grundlage des Empfangszeitpunkts der Signalempfangsein richtung (30, 50; 108).
2. System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befinden
den Gegenstands nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausbreitungseinrichtung (30; 100) ein Leitdraht mit einem
vorbestimmten Impedanzwert ist und der Ausbreitungseigen
schaften-Veränderungsabschnitt ein Abschnitt des Leitdrahts
ist, an dem eine Impedanzveränderung infolge des sich auf der
Straße befindenden Gegenstands (20) erzeugt wird.
3. System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befinden
den Gegenstands nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausbreitungseinrichtung (30; 100) ein Lichtwellenleiter
(100) mit einem vorbestimmten Brechungsindex ist und der Aus
breitungseigenschaften-Veränderungsabschnitt ein Abschnitt
des Lichtwellenleiters ist, an dem der Brechungsindex infolge
des sich auf der Straße befindenden Gegenstands (20) verän
dert wird.
4. System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befinden
den Gegenstands nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sich eine Vielzahl von Ausbreitungseinrichtungen (31, 32, 33,
34, 35, 36) in der Richtung der Breite (Y) der Fahrbahn (10)
befinden und die Erfassungseinrichtung (50) die Position des
sich auf der Straße befindenden Gegenstands (20) bei jeder
Ausbreitungseinrichtung erfaßt,
wobei das System eine Beurteilungseinrichtung zur Beur teilung zumindest der Art des sich auf der Straße befindenden Gegenstands (20) auf der Grundlage der Positionsveränderung des sich auf der Straße befindenden Gegenstands (20) mit dem Ablauf der Zeit aufweist.
wobei das System eine Beurteilungseinrichtung zur Beur teilung zumindest der Art des sich auf der Straße befindenden Gegenstands (20) auf der Grundlage der Positionsveränderung des sich auf der Straße befindenden Gegenstands (20) mit dem Ablauf der Zeit aufweist.
5. System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befinden
den Gegenstands nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausbreitungseinrichtung (30; 100) ein Leitdraht (30) mit
einem vorbestimmten Impedanzwert ist und der Ausbreitungsei
genschaften-Veränderungsabschnitt ein Abschnitt des Leit
drahts ist, an dem eine Impedanzveränderung infolge des sich
auf der Straße befindenden Gegenstands (20) erzeugt wird.
6. System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befinden
den Gegenstands nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausbreitungseinrichtung (30; 100) ein Lichtwellenleiter
(100) mit einem vorbestimmten Brechungsindex ist und der Aus
breitungseigenschaften-Veränderungsabschnitt ein Abschnitt des
Lichtwellenleiters ist, an dem der Brechungsindex infolge des
sich auf der Straße befindenden Gegenstands (20) verändert
wird.
7. System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befinden
den Gegenstands, gekennzeichnet durch
eine entlang einer Fahrbahn (10) angeordnete Leitung
(30; 100), deren Ausbreitungseigenschaften sich infolge des
Vorhandenseins des sich auf der Straße befindenden Gegen
stands (20) ändern,
einen Signalgenerator (40; 104) zur Zufuhr eines Signals zu der Leitung (30; 100),
einen Signalempfänger (50; 108) zum Empfang eines Re flektionssignals, das von einem durch den sich auf der Straße befindenden Gegenstand (20) erzeugten Ausbreitungseigenschaf ten-Veränderungsabschnitt zugeführt wird, und
eine Verarbeitungseinrichtung (110) zur Erfassung der Position des sich auf der Straße befindenden Gegenstands (20) auf Grundlage des Empfangszeitpunkts des Signalempfängers (50; 108).
einen Signalgenerator (40; 104) zur Zufuhr eines Signals zu der Leitung (30; 100),
einen Signalempfänger (50; 108) zum Empfang eines Re flektionssignals, das von einem durch den sich auf der Straße befindenden Gegenstand (20) erzeugten Ausbreitungseigenschaf ten-Veränderungsabschnitt zugeführt wird, und
eine Verarbeitungseinrichtung (110) zur Erfassung der Position des sich auf der Straße befindenden Gegenstands (20) auf Grundlage des Empfangszeitpunkts des Signalempfängers (50; 108).
8. System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befinden
den Gegenstands nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leitung (30; 100) ein Leitdraht (30) mit einem vorbe
stimmten Impedanzwert ist und der Signalgenerator (40; 104)
die Leitung mit einem Wechselspannungssignal speist.
9. System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befinden
den Gegenstands nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leitung (30; 100) ein Leitdraht (30) mit einem vorbe
stimmten Impedanzwert ist und der Signalgenerator (40) die
Leitung mit einem Impulssignal speist.
10. System zur Erfassung eines sich auf einer Straße befin
denden Gegenstands nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitung (30; 100) ein Lichtwellenleiter (100) mit ei
nem vorbestimmten Brechungsindex ist und der Signalgenerator
(104) die Leitung mit einem Laserstrahl speist.
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