DE2201387A1

DE2201387A1 - Microwave tachometer odometer

Info

Publication number: DE2201387A1
Application number: DE19722201387
Authority: DE
Inventors: William Harokopus
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1971-01-27
Filing date: 1972-01-13
Publication date: 1972-08-10
Also published as: FR2123350A1; AU3825972A; IT946889B

Description

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K c f i .-■■. Π r ο s βK c f i .- ■■. Π r ο s β

vln/au München-Pullach, 11. Januar 1972vln / au Munich-Pullach, January 11, 1972

4655-A4655-A

P, BENDIX CORPORATION. Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan, 48 075, USAP, BENDIX CORPORATION. Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan, 48 075, USA

Mikrowellentachometer-OdometerMicrowave tachometer odometer

Die Erfindung betrifft ein Mikrowellentachometer-Odometer.The invention relates to a microwave tachometer odometer.

Die meisten Landfahrzeuge, wie beispielsweise Passagierfahrzeuge und Lastkraftwagen, enthalten ein Tachometer-Odometer, welches fortv/ährend eine Anzeige der Geschwindigkeit des Fahrzeuges liefert als auch fortwährend die vom Fahrzeug zurückgelegte gesamte Strecke aufzeichnet. Die Geschwindigkeitsanzeige und die Anzeige über die zurückgelegte Strecke werden mittels eines Abtasters erhalten, welcher die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Rades des Fahrzeuges erfaßt. Die Ausgangsgröße des Dreh-Abtasters wird über ein Kabel zu einem sich drehenden Teil innerhalb des Fahrzeuges gekoppelt. Die Umdrehung dieses Teiles wird dann dazu verwendet, einen Zeiger zu betätigen, der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzeigt, und wird ebenso dazu verv/endet, ein mechanisches Register zu betätigen, welches dauerhaft und kumulativ die gesamte Strecke aufzeichnet, die vom Fahrzeug zurückgelegt wird.Most land vehicles, such as passenger vehicles and trucks, contain a speedometer-odometer which continuously provides an indication of the speed of the The vehicle delivers as well as continuously records the entire route covered by the vehicle. The speed display and the display of the distance traveled are displayed obtained by means of a scanner which detects the speed of rotation of a wheel of the vehicle. The output size of the rotary scanner is coupled via a cable to a rotating part within the vehicle. The turn this part is then used to operate a pointer indicating the speed of the vehicle, and is also used to operate a mechanical register that permanently and cumulatively covers the entire distance records that is traveled by the vehicle.

Diese Systeme sind weit verbreitet und sind auf dem vorliegenden Gebiet ßut bekannt und sind auch als zufriedenstellend fürThese systems are widely used and are based on the present Area well known and are also considered satisfactory for

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die genannten Zwecke befunden worden. Man hat jedoch festgestellt, daß diesen bekannten Tachometer-Odometern bestimmte inhärente Nachteile anhaften und daß einige Verbesserungen s,ehr wünschenswert sind. Ein Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, daß die anfängliche Abtastung der Bewegung an einem Rad des Fahrzeuges vorgenommen wird, so daß dadurch die Geschwindigkeitsanzeige und Entfernungsanzeige vom Radius des betreffenden Rades abhängig sind. Dieser Radius ändert sich ,jedoch mit der Abnutzung des Reifens und ebenso mit Änderungen der Größe des Reifens, wenn also große oder kleine Reifen am Fahrzeug verwendet werden. Die bekannten Systeme arbeiten daher mit einer Genauigkeit von 10 %. the stated purposes have been found. It has been found, however, that these known speedometer odometers have certain inherent disadvantages and that some improvements are more desirable. A disadvantage arises from the fact that the initial scanning of the movement is carried out on a wheel of the vehicle, so that the speed display and distance display are dependent on the radius of the wheel in question. This radius changes, but with the wear of the tire and also with changes in the size of the tire, whether large or small tires are used on the vehicle. The known systems therefore work with an accuracy of 10 %.

Ein weiterer Nachteil dieser Systeme ergibt sich aus der Tatsache, daß die Abtasterbewegung über ein flexibles Kabel zum Tachometer-Odometer gekoppelt wird. Bei Passagierfahrzeugen ergibt die Verwendung des genannten Kabels keine besondere Schwierigkeit, da das Kabel üblicherweise durch Abschnitte des Fahrzeuges verläuft, die gegenüber dem Fahrzeugrahmen stationär sind, so daß also das Kabel nicht übermässigen Biegekräften ausgesetzt wird. Die Anordnung des Kabels stellt jedoch bei grossen Lastkraftwagen ein schwerwiegendes und mit Kosten verbundenes Problem dar. Dies ergibt sich aus der Tatsache, da bei großen Lastkraftwagen das Kabel häufig über Schwenkachsen geführt werden muß; das Kopplungskabel für den Tachometer-Odometer führt dann zu Schwierigkeiten, da es erforderlich ist, daß das Kabel zum Radabtaster zur Fahrzeugkabine geführt werden muß. Dies wird häufig in der WeiseAnother disadvantage of these systems arises from the fact that the scanner movement is coupled to the tachometer odometer via a flexible cable. For passenger vehicles there is no particular difficulty in using said cable, since the cable is usually cut through sections of the vehicle, which are stationary with respect to the vehicle frame, so that the cable does not exert excessive bending forces is exposed. The arrangement of the cable, however, is a serious problem in the case of large trucks A problem associated with costs. This arises from the fact that, in large trucks, the cable is often over Swivel axes must be guided; the coupling cable for the speedometer odometer then leads to difficulties because it is required is that the cable to the wheel scanner must be led to the vehicle cabin. This is common in the way

durchgeführt, daß man das Kabel durch das Fahrerhaus an einer Stelle führt, bei der ein Schwenkpunkt des Führerhauses hinsichtlich dem übrigen Rahmenabschnitt des Fahrzeuges gelegen ist. Dies bedeutet jedoch wiederum eine häufige Wartung descarried out that one leads the cable through the cab at a point at which a pivot point of the cab with respect to the rest of the frame section of the vehicle is located. However, this in turn means frequent maintenance of the

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Kabels, da das Kabel im Bereich der Schwenkzonen flexibel sein muß und als Ergebnis muß das Kabel häufig ersetzt werden. In dieser Hinsicht wird die durchschnittliche jährliche ¥artungszeit bei einem Lastkraftwagen hinsichtlich des Tachometer-Odometer-Kabels sehr bedeutungsvoll.Cable, since the cable must be flexible in the area of the pivoting zones and as a result the cable must be replaced frequently. In In this regard, the average annual truck servicing time for the speedometer-odometer cable very meaningful.

Darüber hinaus sind Kabelverbindungen für Tachometer-Odometer ebenso nachteilig, da Torsionswirkungen in den Kabeln ebenso zu den zuvor erwähnten Ungenauigkeiten beitragen. Eine andere Ungenauigkeit bei den bekannten Tachometer-Odometern tritt auf, wenn das Rad, an welches der Abtaster gekoppelt ist, schlupft oder schleudert. Dies kann bei schlechten Straßenverhältnissen oder auch manchmal beim Wenden des Fahrzeugs auftreten. Beim Schleudern oder Springen des Rades dreht sich das Rad mit einer hohen Geschwindigkeit, während sich das Fahrzeug nur langsam bewegt oder sich überhaupt nicht bewegt. Diese Bedingungen führen offensichtlich zu Ungenauigkeiten in den Tachometer-Odometer-Anzeigen.In addition, cable connections for speedometer odometers are also disadvantageous, since torsional effects in the cables as well contribute to the aforementioned inaccuracies. Another inaccuracy occurs with the known speedometer odometers on when the wheel to which the scanner is coupled slips or skids. This can be done in poor road conditions or sometimes occur when turning the vehicle. The wheel turns when skidding or jumping the wheel is moving at high speed while the vehicle is moving slowly or not moving at all. These conditions obviously lead to inaccuracies in the speedometer-odometer readings.

Die vorliegende Erfindung beseitigt nun die zuvor angeführten Nachteile der bekannten Systeme, da erfindungsgemäß kein Kabel mehr für die Kopplung eines Radgeschwindigkeitsabtasters zum Anzeigemechanismus im Fahrzeug mehr erforderlich ist. Erfindungsgemäß gelangt ein Doppler-Radarsystem zur Anwendung, so daß eine genaue relative Geschwindigkeit zwischeidem Fahrzeug und dem Boden gemessen werden kann. Demnach führen Änderungen im Radius eines Rades aufgrund von Reifenabnutzung oder Reifenerneuerungen nicht mehr zu der genannten Ungenauigkeit des Systems. Ein derartiges System ist daher sehr viel genauer ols die bekannten Systeme. Bei dem System nach der Erfindung läßt sich eine Genauigkeit von 2 ','> einfach erreichen und zwar ohne besonders großen Aufwnnd.The present invention now eliminates the above-mentioned disadvantages of the known systems, since, according to the invention, a cable is no longer required for coupling a wheel speed sensor to the display mechanism in the vehicle. According to the invention, a Doppler radar system is used so that an accurate relative speed between the vehicle and the ground can be measured. Accordingly, changes in the radius of a wheel due to tire wear or tire renewals no longer lead to the aforementioned inaccuracy of the system. Such a system is therefore very much more precise than the known systems. In the system according to the invention, an accuracy of 2 ','> can be achieved easily and without particularly great expense.

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Die Beseitigung des Radgeschwindigkeitsabtasters und des Verbindungskabels führt zu der Möglichkeit, die Geschwindigkeitsmeßeinrichtung und ebenso die Anzeigeeinrichtung im Fahrerhaus des Fahrzeugs zu montieren, so daß dadurch die mit Kabeln verbundenen Schwierigkeiten bei Lastkraftwagen beseitigt werden. Auch wenn der Abtaster an einer Stelle gelegen ist, die vom Fahrerhaus entfernt ist, kann die Verbindung des Abtastersignals zur Ausgangsvorrichtung über einen Draht vorgenommen werden. Wie bekannt, stehen eine Reihe von sehr flexiblen und widerstandsfähigen Drähten zur Verfügung, so daß die Schwierigkeit beim Durchführen des Drahtes durch eine Schwenkstelle des Führerhauses und den Rahmen des Fahrzeuges sehr viel weniger problematisch ist als das Hindurchführen eines steifen Kabels, welches den mechanischen Tachometer-Odometer mit dem Abtaster verbindet.The elimination of the wheel speed sensor and the connecting cable leads to the possibility of the speed measuring device and also the display device in the driver's cab of the vehicle, thereby eliminating the problems associated with cables in trucks will. Also, when the scanner is located in a position away from the cab, the connection of the scanner signal made to the output device via a wire will. As is known, there are a number of very flexible and tough wires available, so that the Difficulty in passing the wire through a pivot point in the driver's cab and the frame of the vehicle is much less of a problem than passing a stiff cable through which the mechanical speedometer-odometer connects to the scanner.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung.Further advantages and details of the invention emerge from the description of an exemplary embodiment which now follows referring to the drawing.

Es zeigt:It shows:

Figur 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Systems nach der Erfindung; Figure 1 is a block diagram of a preferred embodiment of the system according to the invention;

Figur 2 eine vereinfachte Darstellung eines Gunn- Dioden-Oszillatormischers, der als Abtaster bei dem System nach der Erfindung zur Anwendung gelangt; undFigure 2 is a simplified representation of a Gunn diode oscillator mixer, which is used as a scanner in the system according to the invention; and

Figur 3 ein Diagramm, welches die Winkelausrichtung des Abtastersystems gegenüber der Straßenfläche veranschaulicht. Figure 3 is a diagram showing the angular orientation of the scanner system illustrated in relation to the road surface.

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Bei dem System nach der Erfindung gelangen die Prinzipien des Dauerstrich-(C.W.)-Dopplerradars zur Anwendung. In einem C.W.-Radarsystem wird ein Signal zu einem Ortungsobjekt gesendet und das von dort rückkehrende Signal, welches also vom Ortungsobjekt reflektiert wird, wird mit einer Probeentnahme der gesendeten Energie gemischt, um eine Doppler-verschobene Differenzfrequenz zu erzeugen. Bei dem erfindungsgemässen System bewegt sich der Abtaster und das Ortungsobjekt stationär. Es wird jedoch eine Dopplerfrequenz f, erzeugt, da zwischen den zwei Objekten eine relative Geschwindigkeit vorhanden ist. Die Dopplerfrequenz f, läßt sich daher definierenIn the system according to the invention, the principles of the continuous wave (C.W.) Doppler radar are used. In one C.W. radar system, a signal is sent to a locating object and the signal returning from there, which is reflected from the target object is mixed with a sample of the transmitted energy to produce a Doppler shift Generate difference frequency. In the system according to the invention, the scanner and the locating object move stationary. However, a Doppler frequency f 1 is generated since there is a relative velocity between the two objects. The Doppler frequency f can therefore be defined

2V
λ 2V
λ

coscos

(D(D

Hierin ist:Herein is:

V = die Geschwindigkeit des Fahrzeuges;V = the speed of the vehicle;

'X = die Wellenlänge der ausgesendeten Energie; und 'X = the wavelength of the energy emitted; and

Q = der Neigungswinkel des Energiestrahles gegenüber der reflektierenden Fläche. Q = the angle of inclination of the energy beam with respect to the reflecting surface.

Die vom Fahrzeug zurückgelegte Strecke wird dadurch erhalten, indem man fortwährend die Anzahl der Dopplerzyklen D zählt, die auf den zurückgelegten Abstand bezogen sind und wie folgt definiert sind:The distance traveled by the vehicle is obtained by continuously counting the number of Doppler cycles D, which are related to the distance covered and are defined as follows:

D = ^- cos Q D = ^ - cos Q

(2)(2)

Unter Hinweis auf den Ausdruck sei hervorgehoben, daß die Anzahl der Dopplerzyklen D eine gesamte Zählung der Doppler-With reference to the expression, it should be emphasized that the number of Doppler cycles D is a total count of the Doppler

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zyklen darstellt und also nicht eine Frequenz darstellt, die in Hertz gemessen wird. Es sei auch hervorgehoben, daß Gleichung (2) von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig ist, so daß daher eine bestimmte Anzahl von Zyklen für eine bestimmte Längeneinheit kennzeichnend ist und zwar ungeachtet der Geschwindigkeit des Fahrzeuges.represents cycles and therefore does not represent a frequency that is measured in Hertz. It should also be emphasized that equation (2) is independent of the vehicle speed, so that therefore a certain number of cycles for a certain Unit of length is characteristic regardless of the speed of the vehicle.

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal zwischen dem System nach der Erfindung und den bekannten Systemen läßt sich aus Gleichung (1) entnehmen, die die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) als Ausdruck enthält. Da die Fahrzeuggeschwindigkeit als Ausdruck vorhanden ist, bestimmt die Richtung oder die Polarität der Geschwindigkeit die Phase der Dopplerfrequenz. Die Phase der Dopplerfrequenz gegenüber dem gesendeten Signal ist jedoch für genaue Messungen innerhalb des Systems ohne Bedeutung. Der Tachometer-Odometer nach der Erfindung zeichnet daher die Geschwindigkeit und die zurückgelegte Strecke auf, ob sich nun das Fahrzeug rückwärts oder vorwärts bewegt.Another distinguishing feature between the system according to the invention and the known systems can be derived from equation (1) which contains the vehicle speed (V) as an expression. As the vehicle speed as an expression is present, the direction or polarity of the velocity determines the phase of the Doppler frequency. The phase of However, the Doppler frequency in relation to the transmitted signal is of no importance for precise measurements within the system. Of the Speedometer odometer according to the invention therefore records the speed and the distance traveled, whether it is now moves the vehicle backwards or forwards.

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Tachometer-Odometers nach der Erfindung. Eine Antenne 11 ist an einen Sender-Empfänger 12 gekoppelt, so daß die Strahlung 10 von der Antenne gesendet und empfangen werden kann. Die empfangene Energie wird von der Strasse bei der Bewegung des Fahrzeugs reflektiert. Demzufolge ist die empfangene Energie^requenz-verschoben und zwar hinsichtlich der gesendeten Energie und die Frequenzverschiebung ist kennzeichnend für die relative Geschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Strassenflache, was in Einklang mit Gleichung (1) steht.FIG. 1 shows a block diagram of a preferred embodiment of the speedometer odometer according to the invention. An antenna 11 is coupled to a transceiver 12, see above that the radiation 10 can be transmitted and received by the antenna. The energy received is from the street the movement of the vehicle. As a result, the received energy is shifted in terms of frequency the transmitted energy and the frequency shift is indicative of the relative speed between vehicles and street area, which is consistent with equation (1).

Die Betriebsweise des Sender-Empfängers 12 kann am besten unter Hinweis auf Figur 2 verstanden werden. In dieser Figur sind Elemente, die ähnlich denjenigen in Figur 1 sind mitThe mode of operation of the transceiver 12 can best be understood with reference to FIG. In this figure are elements that are similar to those in Figure 1 with

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gleichen Bezugsziffern angezeigt. Der Sender 12 enthält eine Festkörpervorrichtung 26, die von einer Batterie 27 über einen Widerstand 28 vorgespannt ist. Die Festkörpervorrichtung 26 ist in einem Hohlraum 29 angeordnet, so daß die Vorspannung eine Schwingung auf einer bestimmten Frequenz zur Folge hat. Die Schwingung tritt im Mikrowellenfrequenzbereich auf und die Vorspannung wird so ausgewählt, daß eine übliche Frequenz erzeugt wird. Die Schwingfrequenz wird mittels der Antenne ausgesendet und die reflektierte Energie wird von der Antenne 11 aufgefangen. Aufgrund der einheitlichen Betriebseigenschaften der Festkörpervorrichtung 26 dient diese Vorrichtung auch als Mischstufe, so daß ein Signal auf der Ausgangsleitung 13 erscheint, welches zur Frequenzdifferenz zwischen der gesendeten und der empfangenen Energie proportional ist. Dieses Signal stellt die Dopplerfrequenz dar und wird in einen "Verstärker 14 eingespeist, dessen Ausgangsgröße die verstärkte Dopplerfrequenz darstellt.the same reference numerals are displayed. The transmitter 12 includes a solid-state device 26, which is powered by a battery 27 via a Resistor 28 is biased. The solid-state device 26 is arranged in a cavity 29, so that the bias results in an oscillation at a certain frequency. The oscillation occurs in the microwave frequency range and the bias is selected to produce a common frequency. The oscillation frequency is determined by means of the antenna emitted and the reflected energy is collected by the antenna 11. Due to the uniform operating characteristics the solid-state device 26, this device also serves as a mixer, so that a signal on the output line 13 appears, which is proportional to the frequency difference between the transmitted and received energy. This Signal represents the Doppler frequency and is used in an "amplifier" 14, the output of which represents the amplified Doppler frequency.

Die Oszillator-Mischvorrichtung 26 kam von irgendeinem von mehreren zur Verfügung stehenden Bauelementtypen bestehen, wie beispielsweise aus einer Avalanche-Diode oder einer Gunn-Diode. Beide Diodentypen sind gut bekannt und sie können beide auf einer bestimmten Frequenz schwingen und gleichzeitig mischen, so daß sie insbesondere für ein Dopplerradarsystem besonders gut geeignet sind, wobei sowohl eine Schwingung als auch ein Mischvorgang auftritt. Eine Gunn-Diode ist insbesondere in einem System vorteilhaft, welches in einem Landfahrzeug verwendet wird, da sie mit einer Spannung zwischen 6 und 12 V arbeitet und somit unmittelbar für die Batteriespannung geeignet ist, die in den Fahrzeugen gewöhnlich mitgeführt wird. Es kann jedoch eine Avalanche-Diode ebenso verwendet werden; die Betriebsspannung dieser Diode lieft ,iedoch in der Größenordnung von 70 V und es wird daher eine Πυΐΐίυΐikntion der zur Verfü-The oscillator mixer 26 was any of several available types of devices, such as an avalanche diode or a Gunn diode. Both types of diodes are well known and they can both oscillate at a certain frequency and mix at the same time, so that they are particularly well suited for a Doppler radar system in which both an oscillation and a mixing process occur. A Gunn diode is particularly advantageous in a system that is used in a land vehicle, since it works with a voltage between 6 and 12 V and is therefore directly suitable for the battery voltage that is usually carried in the vehicles. However, an avalanche diode can also be used; the operating voltage of this diode runs, but in the order of 70 V and there is therefore a Πυΐΐίυΐikntion of the available

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gung stehenden Batteriespannung erforderlich, bevor man eine A-veLanche-Diode einsetzen kann.standing battery voltage is required before using a A-veLanche-Diode can use.

Im folgenden soll auf Figur 1 näher eingegangen werden. Die Ausgangsgröße des Verstärkers 14 wird über die Ausgangsleitung 15 zu einem Begrenzer 16 gekoppelt. Als Ausgangsgröße des Begrenzers 16 erhält man somit eine Rechteckwelle, die über die Leitung 17 zu einer Differenzierstufe 18 gekoppelt wird und ebenso zu einem Zähler 23 gekoppelt wird. Die Differenzierstufe 18 differenziert die Rechteckwelle, so daß für jeden positiv gerichteten Abschnitt der Rechteckwelle ein positiv gerichteter Impuls erhalten wird und für jeden negativ gerichteten Abschnitt der Rechteckwelle ein negativ gerichteter Impuls erhalten wird. Die aus der Differenzierstufe 18 gewonnenen positiv gerichteten Impulse werden dazu verwendet, einen Univibrator 19 zu triggern, dessen Ausgangsgröße in einer Integrierstufe 20 integriert wird. Das integrierte Signal wird in einem Filter 21 gefiltert, so daß die Ausgangsgröße des Filters eine Spannung darstellt, die direkt zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs proportional ist. Eine Geschwindigkeitsanzeigevorrichtung 22, die von einem Spannungsmesser gebildet sein kann, der in Meilen/Stunde geeicht ist, wird daher durch die Ausgangsgröße des Filters 21 erregt, so daß also die Geschwindigkeit des Fahrzeugs direkt auf der Geschwindigkeitsanzeigevorrichtung 22 zur Anzeige gebracht wird. Es sei hervorgehoben, daß aufgrund der Tatsache, daß die Ausgangsgröße der Differenzierstufe 18 direkt von der Dopplerfrequenz abhängig ist, sich die Anzeige an der Geschwindigkeitsanzeigevorrichtung 22 mit den tatsächlichen Änderungen in der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ändert. Dies ist eine wünschenswerte Eigenschaft irgendeines Tachometers.In the following, FIG. 1 will be discussed in more detail. The output of the amplifier 14 is via the output line 15 coupled to a limiter 16. As a starting point of the limiter 16, a square wave is thus obtained, which is coupled to a differentiating stage 18 via the line 17 and is also coupled to a counter 23. The differentiating stage 18 differentiates the square wave so that a positive-going pulse is obtained for each positive-going section of the square wave and for each negative-going portion of the square wave a negative-going pulse is obtained. The one from the differentiation stage 18 obtained positively directed pulses are used to trigger a univibrator 19, the output variable is integrated in an integration stage 20. The integrated signal is filtered in a filter 21 so that the The output of the filter is a voltage that is directly proportional to the speed of the vehicle. A speed display device 22, which may be a voltmeter calibrated in miles / hour, is therefore excited by the output of the filter 21 so that the speed of the vehicle is shown directly on the speed display device 22 is brought to the display. It should be emphasized that due to the fact that the output size the differentiating stage 18 is directly dependent on the Doppler frequency, the display on the speed display device 22 changes with actual changes in the speed of the vehicle. this is a desirable feature of any speedometer.

Wie aus Gleichung (2) hervorgeht, so läßt sich die zurückgo-As can be seen from equation (2), the retrospective

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legte Strecke dadurch erhalten, indem man elektronisch die Anzahl der Dopplerzyklen zählt. Dies wird dadurch erreicht, indem man die Rechteckwellenausgangsgröße des Begrenzers 16 einem Zähler 23 einspeist, der die Dopplerzyklen zählt. Wenn die Anzahl der gezählten Zyklen 0,1 Meilen entspricht, so "betätigt der elektronische Zähler ein Odometer 24. Das Odometer 24 Jpann aus einem mechanischen Register bestehen, welches ähnlich dem zur Zeit bestehenden Register in einem Odometer für Fahrzeuge ist. Es besteht ,jedoch auch die Möglichkeit, eine elektronische Anzeige vorzusehen, wenn dies gewünscht wird.obtained by electronically counting the number of Doppler cycles. This is achieved by the square wave output of the limiter 16 is fed to a counter 23 which counts the Doppler cycles. If the number of the number of cycles counted equals 0.1 miles, the electronic counter operates an odometer 24. The odometer 24 Jpann consist of a mechanical register, which is similar to the current register in an odometer for vehicles is. However, there is also the possibility of providing an electronic display if so desired.

Eine richtige Anpassung zwischen Zähler 23 und Odometer 24 macht es erforderlich, daß die Anzahl der Dopplerzyklen, die über einen 0,1 Meilen-Intervall gezählt werden, genau einer Zweierpotenz gleich ist. Als Beispiel ergibt sich für 2ⁿ = 16,384, η = 14; β= 30°, χ= 1,7 cm. Dies entspricht einer Oszillatorfrequenz von 17,65 GHz. Bei η = 13, ergibt sich \= 3,4 cm oder 8,825 GHz. Sowohl die GunnTÜiode als auch die Avalanche-Diode arbeiten auf diesen Frequenzen und sind im Handel erhältlich. Bei diesem Ausführungsbeispiel/Werden 0,1 Meilen-Inkremente gewählt, da dies das übliche Norminkrement ist. Wenn gewünscht, kann auch ein größeres oder ein kleineres Inkrement verwendet v/erden.Correct matching between counter 23 and odometer 24 requires that the number of Doppler cycles counted over a 0.1 mile interval be exactly equal to a power of two. As an example, for 2 ⁿ = 16.384, η = 14; β = 30 °, χ = 1.7 cm. This corresponds to an oscillator frequency of 17.65 GHz. If η = 13, the result is \ = 3.4 cm or 8.825 GHz. Both the GunnTÜiode and the avalanche diode work on these frequencies and are commercially available. In this exemplary embodiment / 0.1 mile increments are chosen, since this is the usual standard increment. A larger or smaller increment can also be used if desired.

Eine Überprüfung der Gleichung (1) zeigt, daß Ungenau!gkeiten in dem System aufgrund von Schwankungen entweder in λ., welches auf die Oszillatorfrequenz bezogen ist, oder aufgrund von Schwankungen von cos 6 auftreten können, welches der Orientierungswinkel des RadarStrahles hinsichtlich der Fahrbahn ist.A check of equation (1) shows that inaccuracies in the system due to fluctuations in either λ. which is related to the oscillator frequency, or due to fluctuations of cos 6, which is the orientation angle of the radar beam with respect to the roadway.

Figur 3 zeigt nun, daß die Antenne 11 derart angeordnet ist, daß die Symmetrieachse 31 der gesendeten Energie mit der Stras-Figure 3 now shows that the antenna 11 is arranged such that the axis of symmetry 31 of the transmitted energy with the road

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- ίο -- ίο -

senflache 32 einen Winkel β einschließt. Aufgrund des Vorhandenseins des Winkels B im Dopplerausdruck der Gleichung (1), führen Strassenflächen-Veränderungen zu Änderungen im Winkelsenflache 32 encloses an angle β. Due to the presence of the angle B in the Doppler expression of equation (1), road surface changes lead to changes in the angle

6 , was zu Änderungen in der Dopplerfrequenzanzeige führt, die zum Gewinnen der Geschwindigkeit bzw. der Wegmessungen herangezogen wird. Die Energie wird von einer Fläche der Strasse zurückgeworfen, die nahezu elliptische Form hat und θ stellt dann den effektiven Einfallswinkel dar und für einen symmetrischen Strahlquerschnitt ist es der Winkel zwischen der Strassenflache und der Symmetrieachse. Eine Verschmälerung des Strahls kann zu einer besseren Definition von 6 auf einer ebenen Strassenflache führen. Kleine Änderungen im Winkel 9 , die von Fahrzeugneigungen oder unebenen Strassen herrühren, werden schnell gemlttelt, da die Hauptorientierung der Antenne 11 gegenüber der Strassenfläche allgemein hinsichtlich der festen Orientierung θ gemittelt bleibt.6, which leads to changes in the Doppler frequency display, which is used to obtain the speed or the distance measurements. The energy is reflected back from a surface of the street that has a nearly elliptical shape and θ then represents the effective angle of incidence and for a symmetrical beam cross-section it is the angle between the street surface and the axis of symmetry. Narrowing the beam can lead to a better definition of 6 on a flat road surface. Small changes in the angle 9 which result from vehicle inclinations or uneven roads will gemlttelt quickly as the main orientation of the antenna 11 of the fixed orientation θ remains generally averaged with respect against the road surface.

Die Lage des Abtastersystems am Fahrzeug ist für die Betriebsweise des Systems ohne Bedeutung. Demzufolge kann die Antenne 11 auf dem Dach des Fahrzeugs oder auf einer Achse unterhalb des Fahrzeugs angeordnet werden. Von sehr viel grösserer Bedeutung ist in beiden Fällen die Führung des Verbindungsleiters vom Abtaster zum Anzeigemechanismus und diese Verbindung läßt sich auch einfacher herstellen, im Vergleich zu der Kabelverbindung mit dem mechanischen Tachometer, der üblich verwendet wird. Die kostspielige Wartung der Kabel bei Lastkraftwagen wird auf diese Weise eliminiert.The position of the scanner system on the vehicle is important for the operating mode of the system is irrelevant. Accordingly, the antenna 11 can be on the roof of the vehicle or on an axle below of the vehicle. In both cases, the routing of the connection conductor is much more important from the scanner to the display mechanism and this connection is also easier to make compared to the cable connection with the mechanical tachometer that is commonly used. The costly maintenance of cables on trucks is eliminated in this way.

Es sei auch hervorgehoben, daß die Antenne 11 etweder nach vorne oder nach rückwärts zum Fahrzeug zeigen kann und daß das System in beiden Fällen zufriedenstellend arbeitet.It should also be emphasized that the antenna 11 is either forward or pointing backwards towards the vehicle and that the system is working satisfactorily in both cases.

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Die bei bekannten Systemen vorhandene Ungenauigkeit, die sich auf das Schlupfen des Rades oder Springen des Rades zurückführen läßt, wird ebenso durch das Tachometer-Odometer-System nach der Erfindung beseitigt, da die Anzeigen in beiden Fällen von der tatsächlichen relativen Geschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Strassenflache abhängig sind.The inaccuracy in known systems, which can be attributed to the slipping of the wheel or jumping of the wheel, is also by the speedometer-odometer system eliminated according to the invention, since the displays in both cases of the actual relative speed between Vehicle and road surface are dependent.

Das System nach der Erfindung arbeitet ebenso einwandfrei bei schönem und bei schlechtem Wetter, da das Radarsignal von der Strassenfläche reflektiert wird und zwar ungeachtet des jeweils herrschenden Wetters. Wettereinflüsse können natürlich das rückkehrende Signal etwas schwächen; dies kann jedoch in einfacher Weise dadurch ausgeglichen werden, indem man das ausgesendete Signal ausreichend stark macht und ebenso die Antennenverstärkung ausreichend groß wählt, so daß man ein System erhält, welches bei allen möglichen Wetterbedingungen zufriedenstellend arbeitet. Die normalerweise unvermeidlichen Verschmutzungen durch Strassenstaub bzw. eine Schmutzschicht hat keinen nennenswerten na-chteiligen Einfluß auf das System, da derartige Schmutzschichten für Mikrowellenenergie durchlässig sind.The system according to the invention works just as well in nice and bad weather, since the radar signal from the Street surface is reflected regardless of the prevailing weather. Weather influences can of course weaken the returning signal a little; however, this can be easily compensated for by adding the makes transmitted signal sufficiently strong and also selects the antenna gain sufficiently large so that one System that works satisfactorily in all possible weather conditions. The usually inevitable Soiling by road dust or a layer of dirt has no significant negative influence on the system, because such layers of dirt are permeable to microwave energy are.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.All technical details that can be recognized in the description and shown in the drawings are essential for the invention significant.

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Claims

PATENT CLAIMS

1.J Speedometer-odometer to measure speed and speed Path covered by a vehicle, characterized in that the device has the following features and devices includes: a Doppler radar system having a solid state device to simultaneously generate an oscillator signal to generate and to mix this with a received signal, so that a Doppler signal is produced; a measuring device, which responds to the Doppler signal and continuously counts the Doppler signal cycles and provides an output variable, which is indicative of the distance traveled by the vehicle; a speed display device based on responsive to the frequency of the Doppler signal to produce a signal proportional to the speed of the vehicle is.

2. tachometer odometer according to claim 1, characterized in that the solid-state device is a voltage responsive Diode that generates an oscillator signal with a frequency that depends on the bias voltage.

3. tachometer odometer according to claim 2, characterized in that the diode is a Gunn diode.

4. tachometer odometer according to claim 1, characterized in that the signal processing receiving the Doppler signal Device generates a signal which actuates the distance measuring device and the speed measuring device.

5. Tachometer odometer according to claim A, characterized in that

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that the signal processing device consists of a limiter so that the output signal consists of a square wave.

6. tachometer odometer according to claim 5, characterized in that the distance measuring device consists of a counter for counting the pulses consists in a square wave.

7. tachometer odometer according to claim 5, characterized in that the speed measuring device has a device for generating contains a DC voltage, the DC voltage value of which is proportional to the speed of the vehicle.

8. tachometer odometer according to claim 7, characterized in that the device for generating a DC voltage is a Contains a differentiating stage responsive to the processed signal and an integrating stage responsive to the differentiating stage appeals to.

9. tachometer odometer according to claim 8, characterized in that between the differentiating stage and the integrating stage Pulse generator is interposed.

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