DE19817009A1

DE19817009A1 - Universelle Objektsuch-, Objektschutz- und Gefahren-Warneinrichtung mit Sekundärsender

Info

Publication number: DE19817009A1
Application number: DE19817009A
Authority: DE
Inventors: Karl Oberschmid
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-10-21

Abstract

Ein einheitliches Verfahren mit weitgehend einheitlichen Vorrichtungen 1 und 2, derart, daß Vorrichtung 1 sowohl an Überwachungsstellen als auch in Fahrzeugen eingesetzt wird und Vorrichtung 2 sowohl an gefährlichen Stellen, z. B. einem Verkehrs-Gefahrenwarnschild, als auch an einem gefährlichen Objekt als auch an einem gefährdeten Objekt, z. B. einer gefährdeten Person oder einem Kind. DOLLAR A Vorrichtung 1 sendet über eine Sendeeinrichtung 11 über eine Antenne 102 modulierte, z. B. kurze Pulse elektromagnetischer Wellen der Frequenz f1, z. B. 100 kHz...10GHz, aus. Diese Wellen werden von einer Vorrichtung 2 empfangen und mit festgelegtem Zeitversatz t1 mit einem elektromagnetischen Sendesignal der Frequenz f2 beantwortet. DOLLAR A Dieses (derart stimulierte) Signal f2 wird wiederum von der Vorrichtung 1, welche nach dem Senden des Impulses mit der Frequenz f1 auf eine Empfangseinrichtung 13 für die Frequenz f2 geschaltet wird, empfangen, und bei Übereinstimmung wird ein Empfangssignal angezeigt oder ein Warnvorgang ausgelöst, der z. B. auch die Geschwindigkeit des Fahrzeuges bei Vorrichtung 1 automatisch reduzieren kann. Wahlweise soll auch eine Informationsübertragung von Vorrichtung 1 z. B. von einer Notbremsung im Fahrzeug auf eine Vorrichtung 1 in einem zweiten Fahrzeug möglich sein und dort ein Warnsignal oder einen Bremsvorgang auslösen können.

Description

Die erfindungsgemäße Idee ist ein möglichst universell einsetzbares sinnvollerweise genormtes Verfahren mit entsprechenden Vorrichtungen für folgende Aufgaben:

1. Überwachung von gefährdeten Gütern oder Personen, z. B. Kindern, ob sie sich in einem definierten Überwachungsraum aufhalten und Warnung, wenn diese den Überwachungsraum verlassen.
2. Aufsuchen von gefährdeten Personen (z. B. vermißte Kinder).
3. Überwachung ob gefährliche Güter in einem bestimmten Überwachungsraum vorhanden sind.
4. Warnung, wenn sich ein Fahrzeug einer Gefahrenstelle nähert.
5. Warnung,wenn sich ein Fahrzeug 1a einem durch das Fahrzeug 1a gefährdeten Objekt 2a oder einer gefährdeten Person 2a nähert.
6. Warnsignal von einem ersten Fahrzeug an ein zweites Fahrzeug z. B. über einen Notbremsvorgang im ersten Fahrzeug.

Es handelt sich letzlich um eine sinnvolle Kombination im Prinzip bekannter Elemente - wenn auch aus zum Teil weit entfernten Anwendungsgebieten:
Aus dem Bereich der Sekundärradartechnik für Flugzeuge bis zum Bereich energiesparender Empfängertechnologie für elektromagnetische Wellen und der Sammlung der erforderlichen Energie aus Solarzellen - zu einer besonders kostengünstigen und universell für alle oben beschriebenen Aufgaben einsetzbaren Einrichtung.

Wesentliches Element der Idee ist die normierbare und universelle Ausgestaltung der Vorrichtungen, daß eine einzige technisch ausgereift entwickelte Ausführungsform auf einem weiteren Einsatzgebiet als in den bisher betrachteten jeweiligen Einzelgebieten eingesetzt werden kann.

Erst dieser universelle Einsatz macht die Vorrichtungen aufgrund der großen einsetzbaren Stückzahlen trotz relativ hoher Entwicklungskosten besonders preisgünstig.

Gesichtspunkte für den Einsatz von Vorrichtung 1 und 2:
Erstens:
Wenn jeder "Gefährdete", eine Vorrichtung 2 bei sich trägt, mit einer Batterie von der Sonne über Solarzellen immer aufgeladen - und jedes Auto einen Abfrage-/Such-Vor richtung 1 - dann dient das der Sicherheit der Gefährdeten.

Die Vorrichtung 2 kann z. B. an Kinder- und Schüler-Jacken und jede Fußgängerjacke (allgemein empfohlen - oder in bestimmten Fällen sogar gesetzlich vorschreibbar) angeheftet sein.

Mit der Vorrichtung 1 kann jedes Fahrzeug ausgerüstet sein, das dann vorzugsweise über eine in Fahrtrichtung ausgerichtete Richtantenne ein Gebiet von z. B. ca. 150 m "voraus" abdeckt und alle potentiell gefährdeten Personen und Gegenstände auch ohne Blickkontakt z. B. um Häuserecken herum, erkennen kann.
Zweitens:
Bestimmte Gefahrenwarnschilder können mit einer Vorrichtung 2 ausgerüstet sein, welche auf das Suchsignal mit einem Signal antwortet, welches mit einer "Verkehrssymbol-spezifischen" Kennung codiert sein kann.
So kann z. B. der Autofahrer zusätzlich vor Gefahren warnen bis hin zu automatischer Geschwindigkeitsreduzierung bei bestimmten Symbolen bzw. Codierungen.
(Da dies z. B. bei Überholvorgängen gefährlich sein könnte, soll dieser automatische Bremsvorgang z. B. mit einem Fingerkniff ausschaltbar sein).
Driftens:
Bei der Überwachung von Kindern auf Spielplätzen.
Viertens:
Bei geeigneten niederen Frequenzen kann Vorrichtung 2 auch von Schifahrern mitgeführt werden und Vorrichtung 1 ist dann zur Suche bei Lawinenverschüttungen einsetztbar.
Zwar sind verschiedene z. T. einfachere, z. T. kompliziertere Verfahren in jedem dieser Einzelfälle bekannt. Z.B. sind im Rahmen eines aktiven Pfadfinderverfahrens für Autofahrer weitergehende Informationsaustauschverfahren üblich - oder geplant.

Oder es existieren Kinderüberwachungssysteme z. B. in der Form, daß ein zu überwachendes Kind einen Sender bei sich trägt, der fortwährend "pulsweise" mit einem Kennungscode modulierte Signale sendet, welche von einem Überwachungsempfänger "kontrolliert" werden.

Neu ist hier die Systemauslegung,

1. daß die Sendevorrichtung der Vorrichtung 2 nur bei Empfang eines speziellen Auslösesignales kurz sendet, was eine erhebliche Energieeinsparung bewirkt, wodurch z. B. eine kleine (wiederaufladbare) Batterie über Tage empfangsbereit bleiben kann und außerdem durch Solarzellen mit üblichem Wirkungsgrad und begrenzter Fläche von z. B. nur wenigen oder gar unter einem cm² gepuffert werden kann.
2. daß dieselben elektronischen Baugruppen von Vorrichtung 1 und Vorrichtung 2 für sehr unterschiedliche Einsatzgebiete, wie oben beschrieben, verwendbar sind.

Fig. 1 zeigt das Beispiel eines allgemeinen Schemas der Vorrichtung 1.

Dabei ist 101 die in diesem Beispiel kombinierte Sende- und Empfangsantenne. Über den Sende/Empfangsumschalter 102 ist im Normalzustand der HF-Sender 107 angeschlossen, der wiederum von einem Codegeber 106 über den Modulator 105 moduliert wird - sofern diese Sendekette über den Pulsgeber 104 aktiviert wird. Aktiviert wird dieser Pulsgeber wahlweise über den Taster 103 für eine einmalige Abfrage oder z. B. durch Betätigen des Schalters 113 von dem Dauerpulsgeber 114 in regelmäßigen Abständen der Periodenzeittyp von z. B. 0,1 . . . 100 s.

Die über 106 codierte Information mag z. B. etwa 20 bit tragen. Die Zeitdauer für einen Puls mit dieser Information beträgt bei einer Sendebandbreite von 1 kHz z. B. etwa 20 ms. Der Pulsgeber 104 ist überdies mit einem Zeitverzögerungsglied 108 verbunden, welches z. B. 5 ms nach Ende des Sendesignales für eine Empfangszeitdauer von z. B. einigen 10 ms welche vom Schaltglied 109 bestimmt werden, den Antennenumschalter 101 (falls vorhanden) auf Empfang schaltet und den Empfangszweig der Vorrichtung 1 aktiviert.

Dieser Empfangskreis besteht aus dem HF-Eingangsfilter- und Verstärkerstufe 121, dem Demodulator 122, der Codiervergleichsstufe 225 in Verein mit dem Codesteller 226.

Bei Übereinstimmung des von der Vorrichtung 2 gesendeten Codes mit der Einstellung an 126 wird der Schaltkreis 130 aktiviert, der wahlweise eine optische Anzeige 131 und/oder eine akustische Anzeige 132 und/oder wahlweise auch einen Schaltkreis 133 aktiviert, welcher z. B. einen Bremsvorgang des Fahrzeuges 1a auslöst.

Fig. 2 zeigt das Beispiel eines allgemeinen Schemas der Vorrichtung 2. Dabei ist 201 die in diesem Beispiel kombinierte Sende- und Empfangsantenne. Über den Sende/Empfangsumschalter 202 ist im Normalzustand der Empfänger-Ein gangskreis 203, der Demodulator 204, die Kodiervergleichsstufe 205 mit Kodegeber 206 und einem optionalen Schaltkreis 230 mit möglicher optischer oder akustische Anzeige 231 bzw. 232 angeschlossen.

Wesentlich ist, daß im zeitlichen Anschluß an den Empfang eines richtig erkannten Codes in einem vorgegebenen Zeitprotokoll der Senderzweig aktiviert wird. Das Zeitverzögerungsglied 208 setzt über den Pulsgeber den Codemodulator 215 mit Codegeber 216 und Trägerfrequenzsender 217 in Gang.

Zugleich schaltet der Sendepulsgeber 209 auch den Antennenumschalter 202 (falls vorhanden) um, so daß die Antenne 201 mit dem Senderzweig verbunden ist. Natürlich kann auch hier der Empfangskreis seine eigene Antenne und der Sendekreis seine eigne fest verbundene Sendeantenne besitzen.

Fig. 3 zeigt schematisch wie bei Vorrichtung 2 eine Solarzellenreihe 250 eine wiederaufladbare Batterie (Akkumulator) 251 bei Belichtung aufladen kann und wie dieser Schaltkreis mit den übrigen elektronischen Schaltkreisen 200 der Vorrichtung 2 verbunden ist. Der Kondensator 255 puffert die kurzzeitig hohe Stromentnahme aus der Batterie 251 bei Aussendung eines Sendepulses ab.

Im Beispiel ist auch eine einfache Möglichkeit eines Batterietestes gezeigt mit einem elektrischen Taster 252, einem RC-Netzwerk 253 und einer Leuchtdiode 254. Ein weiterer Taster (nicht leicht versehentlich bedienbarer) Taster kann darüberhinaus ein Notsignal, also einen Sendepuls mit Notsignal-Codierung auslösen (Nicht in der Figur gezeichnet).

Fig. 4 zeigt schematisch eine Auswahl von Einsatzmöglichkeiten der Vorrichtungen. Die Vorrichtung 1 mag in einem (jedem!) Fahrzeug mitgeführt und nach genormten Regeln betrieben werden.

Die Vorrichtung 2 mag an einer Gefahrenstelle, z. B. direkt an einem Warnschild fest angebracht sein. Sie kann auch von einem Kind zu dessen Sicherheit mitgeführt werden. Sie kann aber z. B. auch zur Überswachung von Tieren dienen. Z.B. zur wissenschaftlichen Überwachung von Tieren in der freien Wildbahn oder zur Kontraolle von Tieren in der landwirtschaftlichen Tierhaltung.

Bezugszeichenliste

1

Sende-/Empfängerkombination auf der Suchseite

1

a Such-Fahrzeug oder gefährdendes Fahrzeug

11

Sendeeinrichtung der Suchseite

2

Empfänger-/Senderkombination auf der Objektseite

2

a Gefährliches oder gefährdetes Objekt

21

Sendeeinrichtung der Suchseite

3

Vorrichtung, welche die Funktionen von Vorrichtung

1

und

2

(evtl. unter Mehrfachnutzung der elektronischen Baugruppen bei wahlweiser Umschaltung der Funktionsweise) in einer Vorrichtung vereint

101

kombinierte Sende- und Empfangsantenne

102

Sende/Empfangsumschalter, Antennenumschalter der Vorrichtung

1

103

Taster

104

Pulsgeber

105

Modulator

106

Codegeber

107

HF-Sender

108

Zeitverzögerungsglied

109

Schaltglied

113

Schalter

114

Dauerpulsgeber

121

HF-Eingangsfilter- und Verstärkerstufe

122

Demodulator

122

225

Codiervergleichsstufe

226

Codesteller

130

Schaltkreis zur Anzeige der Codeübereinstimmung bei Vorrichtung

1

131

optische Anzeige

132

akustische Anzeige

133

Schaltkreis z. B. zur Auslösung eines Bremsvorganges bei Fahrzeuges

1

a

201

die kombinierte Sende- und Empfangsantenne der Vorrichtung

2

202

Antennenumschalter

203

Empfänger-Eingangskreis

204

Demodulator

205

Kodiervergleichsstufe

206

Kodegeber

208

Zeitverzögerungsglied

209

Sendepulsgeber

215

Codemodulator

216

Codegeber

217

Trägerfrequenzsender

230

optionaler Schaltkreis zur optischen/akustischen Anzeige an Vorrichtung

2

231

optische

232

akustische Anzeige

250

Solarzellenreihe

251

wiederaufladbare Batterie (Akkumulator)

200

elektronischer Schaltkreis der Vorrichtung

2

255

Kondensator zur Batterie-Pufferung

252

Schalt-Taster zur Batterieprüfung

253

RC-Netzwerk

253

254

Leuchtdiode

Claims

1. Vorrichtung und Verfahren zur Gefahrenwarnung in Fahrzeugen vor einer Gefahr oder einem gefährdeten Objekt oder zur Auffindung eines gefährlichen oder gefährdeten Objektes mit einem Suchsender für elektromagnetische Wellen auf der Sucherseite und mit aktivem elektromagnetischen Antwortsender am Objekt, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens alle Funktionen des Oberanspruches in einem einheitlich Verfahren und einer entsprechenden Vorrichtung erfüllbar sind und daß sie im Wesentlichen aus einer Sender-Empfänger-Kombination 1 auf der Sucherseite und einer Empfänger-Sender kombination 2 auf der Objektseite bestehen, wobei Vorrichtung 1 eine Sendeeinrichtung 11 enthält, welche über eine Antenne 102 modulierte, z. B. kurze Pulse elektromagnetischer Wellen der Frequenz f1 z. B. 0,1 . . . 10 GHz in eine Vorzugsrichtung sendet. Diese Wellen werden von der Vorrichtung 2 über eine Antenne 202 empfangen und mit festgelegtem Zeitversatz t1 mit einem elektromagnetischen Sendesignal der Frequenz f2, beantwortet.
Dieses stimulierte Signal f2 wird wiederum von der Vorrichtung 1, welche nach dem Senden des Impulses mit der Frequenz f1 auf eine Empfangseinrichtung 13 für die Frequenz f2 geschaltet wird, empfangen und und löst ein Empfangssignal aus. Die Leistung der Sendesignale von Vorrichtung 1 und 2 liegt dabei im Bereich unter etwa 0,1 W; die Reichweite im Bereich von etwa 30 . . . 500 m.

2. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sende/Empfänger 1 nach Senden eines Signales 1 mit einem Zeitfenster t1 und anschließen der festgelegter Pause der Zeit t2 für ein bestimmtes Zeitfenster t3 auf Empfang schaltet für ein elektromagnetisches Sendesignal der Frequenz f2 - und daß darauf abgestimmt die Empfänger-/Senderkombination 2 nach Empfang eines elektromagnetischen Signales der Frequenz f1 nach der festgelegten Pausenzeit t2 mit einem Sendesignal der Trägerfrequenz f2 antwortet.

3. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendesignal der Sende/Empfänger-Einrichtung 1 mit der Trägerfrequenz f1 zusätzlich mit einem niederfrequenten Signal eines bestimmten Informationsinhaltes h1 puls- oder amplituden- oder frequenz- oder sonstwie moduliert ist und daß die Empfangseinrichtung beim Objekt 2 diese Information insofern auszuwerten vermag, daß dadurch die Erkennbarkeit des erwarteten Suchsignales mit einer höheren Sicherheit gegenüber eventuellen Störsignalen möglich ist und/oder daß eventuell auch weitere Informationen von Vorrichtung 1 auf Vorrichtung 2 übertragbar sind.

4. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendesignal der Empfänger-/Sende-Einrichtung 2 mit der Trägerfrequenz f2 zusätzlich mit einem niederfrequenten Signal eines bestimmten Informationsinhaltes h2 puls- oder amplituden- oder frequenz- oder sonstwie moduliert ist und daß die Empfangseinrichtung beim Objekt 1 diese Information insofern auszuwerten vermag, daß dadurch die Erkennbarkeit des erwarteten Suchsignales mit einer höheren Sicherheit gegenüber eventuellen Störsignalen möglich ist und/oder daß eventuell auch weitere Informationen von Vorrichtung 2 auf Vorrichtung 1 übertragbar sind.

5. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vorrichtung 1 bei einmaliger oder mehrmaliger Übereinstimmung des Antwortsignales nach Aussendung eines Suchsignales f1 mit einem erwarteten, festen oder einstellbaren Antwortmuster ein Empfangssignal oder ein Warnvorgang ausgelöst wird, der z. B. auch die Geschwindigkeit der Fahrzeuges bei Vorrichtung 1 automatisch reduzieren kann.

6. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung bei der Vorrichtung 2 mit aufladbaren Batterien erfolgt und daß diese Batterien vorzugsweise über Solarzellen geladen wird.

7. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger der Vorrichtung 2 vorzugsweise in rauscharmer Niederstrom-Schaltungstechnik ausgeführt ist.

8. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung 2 als Kleidungsknopf mit Solarzellenfolienumgebung oder als Gürteltasche mit Solarzellenoberfläche ausgeführt ist.

9. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung 2 wahlweise auch ein kurzes optisches oder vorzugsweise akustisches Warnsingal abgibt bei wiederholtem Empfang eines Suchsignales durch eine Vorrichtung 1.

10. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben auch in einfacher Weise für die Überwachung von Kindern auf Spielplätzen oder in unübersichtlichen Einrichtungen etc. eingesetzt werden kann.

11. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Trägerfrequenzen oder die zugehörigen Modulationsmuster sowohl von Sender 1 oder/und Sender 2 und der zugehörigen Empfängercodierungen als Schlüssel zur Codierung verschiedener Such/Empfangseinheiten oder verschiedener Anwendungsgruppen benützt wird.

12. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei nachlassender Batteriespannung der Vorrichtung 2 ein Antwortsignal nur noch bei Empfang eines speziellen Notrufcodes gesendet wird.

13. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenzen f1 und f2 praktisch gleich sind.

14. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenz f1 des Suchgerätes und/oder die Antwortfrequenz f2 des Suchgerätes sich nach Aufgabengruppen unterscheiden können.

15. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenz f2 des Antwortsenders (unabhängig von der Wahl des Suchsendeträgers f1) vorzugsweise im Frequenzband über 0,1 GHz liegt.

16. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantenne der Suchvorrichtung 1 als (bei großem relativem Frequenzabstand zwischen f1 und f2 eventuell unabhängig von der Sendeantenne wirkende) Richtantenne (z. B. Yagi, Horn- oder Parabolantenne) ausgebildet ist. Bei gleicher oder ähnlicher Frequenz von f1 und f2 kann diese Richtantenne sowohl als Empfangs- und Sendeantenne dienen.

17. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorrichtung 1 oder/und 2 nicht notwendig kombinierte Sende-/Empfangsantennen 102 bzw 202 mit einer Umschaltvorrichtungen 101 bzw. 201 eingesetzt sind, sondern in einer oder jeder dieser Einrichtungen getrennte Sende- und Empfangsantennen eingesetzt sind.

18. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung 2 nach Betätigung eines besonders vor unbeabsichtigter Betätigung geschützten Tasters ein HF-Signal aussendet, das mit einem besonders definierten Notfall-Code moduliert ist.

19. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß z. B. für Verwendung in Fahrzeugen aus den elektronischen Baugruppen der Vorrichtung 1 und 2 eine Vorrichtung 3 derart aufgebaut wird, daß sie wahlweise umschaltbar die wesentlichen Funktionen der Vorrichtung 1 als auch der Vorrichtung 2 erfüllt.

20. Vorrichtung und Verfahren nach mindestens Anspruch 1 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung der Vorrichtung 2 oder 3 zumindest wahlweise auch ein Sendesignal einer zweiten Vorrichtung 1 oder 3 empfangen kann, welches eine Sonderinformation enthält, z. B. über einen Notbremsvorgang im Fahrzeug der ersten Vorrichtung 2 oder 3 und bei der zweiten Vorrichtung 1 oder 3 ein Warnsignal, wahlweise z. B. auch einen Bremsvorgang auslösen kann.