DE2208606B2

DE2208606B2 - Abtastvorrichtung für codierte Informationen, insbesondere zur Identifizierung von bewegten Objekten

Info

Publication number: DE2208606B2
Application number: DE19722208606
Authority: DE
Inventors: Jean Dansac; Francis Jourdan; Lucien Meudon La Foret Lorot; Didier Sevres Pichon
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1971-02-23
Filing date: 1972-02-23
Publication date: 1974-06-12
Also published as: IT948686B; CH554022A; NL174921B; NL7202296A; BE779646A; NL174921C; DE2208606A1; GB1372633A; FR2127096A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abtastvorrichtung für codierte Informationen, die auf einem Träger an einem Objekt angeordnet sind, insbesondere mr Verwendung bei einer Anordnung zur fortlaufenden Identifizierung von bewegten Objekten, wobei 5 die codierten Informationen durch parallele, abwechselnd reflektierende und nichtreflektierende Streifen auf dem Träger dargestellt sind, mit einem eine Lichtstrahlung erzeugenden Sender, einer opto-mechanischen Ablenkeinrichtung zur Erzeugung eines den Träger bestreichenden verschwenkten Lichtbündels und mit einem Empfänger, der ein Rückstrahlvisier für die reflektierte Lichtstrahlung, einen die reflektierte Lichtstrahlung auf zwei jeweils ein optisches Filter und einen Photodetektor enthaltende Empfangskanäle aufteilende optischen Strahlenteiler und Signalverarbeitungs- und Decodierschaltungen für die Ausgangssignale der Photodetektoren enthält.

Bei einer aus der Zeitschrift »Control Engineering«, Oktober 1963, S. 82 bis 86, bekannten Abtast-Vorrichtung dieser Art sind zwei verschiedene Arten von reflektierenden Streifen vorgesehen, die entweder in verschiedenen Ebenen polarisiert sind oder Iwei verschiedene Farben des auftreffenden Lichtes reflektieren. Diese beiden unterschiedlichen Arten von reflektierenden Streifen dienen der Darstellung der Binärziffer 1 bzw. 0. Der im Empfänger enthaltene Strahlenteiler, der zugleich das optische Filter darstellt, überträgt die von den reflektierenden Streifen der einen Art kommende Strahlung zu einem Photodetektor und die von den reflektierenden Streifen der anderen Art kommende Strahlung zu dem anderen Photodetektor. Demzufolge stellen die Ausgangssignale des einen Photodetektors die Binärziffern 1 und die Ausgangssignale des anderen Photodetektors die Binärziffern 0 der aufgezeichneten codierten Information dar. Die von den nichtreflektierenden Streifen stammende reflektierte Reststrahlung sowie eine eventuell vorhandene Störstrahlung des Urngebungslichtes wird dagegen bei dieser bekannten Abtastvorrichtung nicht berücksichtigt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 001 519 ist es andererseits bekannt, optische Abtastvorrichtungen für codierte Informationen mit monochromatischem Li~ht arbeiten zu lassen. Die wesentliche Schwierigkeit der bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht darin, eine stets saubere Information zu erhalten, die frei von Mehrdeutigkeiten infolge von Verschlechterungen und Störungen ist, wie sie insbesondere durch das mehr oder weniger starke Umgebungslicht und Störrefiextonen verursacht werden. Diese Erscheinungen haben zur Folge, daß das Verhältnis zwischen Nutzsignal und Rauschen veränderlich ist und für eine richtige und sichere Auswertung der Information unzureichend wird.

Eine Erhöhung der Leistung der Strahlungsquelle ermöglicht eine Verbesserung dieses Verhältnisses im gewissen Maße, vorausgesetzt, daß der Anteil der Störrefiexionen begrenzt bleibt. Derartige Maßnahmen erweisen sich aber bei solchen Anwendungsfällen als unzureichend, bei denen die erwähnten Störfaktoren in erheblichem Maße auftreten. Dies gilt vor allem für die Identifizierung von Kraftfahrzeugen, bei denen insbesondere die Unterschiede in der örtlichen Anordnung des Codeträgers beträchtliche Schwankungen der Störerscheinungen zur Folge haben, die das Verhältnis von Nutzsignal zu Rauschen beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abtastvorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der der Einfluß von Störstrahlungen und Störreflexionen weitgehend beseitigt ist.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Sender in an sich bekannter Weise eine im wesentlichen monochromatische Lichtstrahlung erzeugt, daß die in den beiden Empfangskanälen liegenden optischen Filter zueinander inverse Kennlinien haben, wobei das optische Filter des ersten Empfangskanals einen der Frequenz der monochromatischen Lichtstrahlung entsprechenden schmalen Durchlaßbereich und das optische Filter des zweiten Empfangskanals einen dieser Frequenz entsprechenden schmalen Sperrbereich aufweist, daß die Ausgänge der Photodetektoren der beiden Empfangskanäle mit den Eingängen einer Subtrahierschaltung verbunden sind, deren Ausgangssignal den Decodierschaltungen zugeführt wird, und daß zwischen dem Ausgang des Photodetektors und dem entsprechenden Eingang der Subtrahier .haltung in jedem Empfangskanal eine Abgleichschal'ung zur Einstellung gleicher Rauschpegel in den beiden Empfangskanälen vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Abtastvorrichtung ergibt die Wirkung, daß das Ausgangssignal des einen Empfangskanals die dem Rauschen überlagerten Nutzsignale enthält, während das Ausgangssignal des anderen Empfangskanals das gleiche Rauschspektrum, aber ohne Nutzsignale enthält. Am Ausgang der Subtrahierschaltung erhält man daher die im wesentlichen vom Rauschen befreiten Nutzsignale.

Die Abtastvorrichtung nach der Erfindung eignet sich daher vor allem für Anwendungsfälle, bei denen erhebliche Schwankungen des Umgebungslichtes, erhebliche Störreflexionen und beträchtliche Unterschiede in den Reflexionsbedingungen der codierten Informationen zu erwarten sind, wie es bei der Identifizierung von schnellfahrenden Kraftfahrzeugen auf einer Fahrbahn der Fall ist.

Für diesen Anwendungsfall besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, daß der Codeträger die Form eines Bandes hat, das parallel zum Boden in Kontakt mit der Windschutzscheibe oder dem Rückfenster des Fahrzeugs angebracht ist. daß die Sende-Empfangs-Anordnung mechanisch in einer vorbestimmten Höhe über derm Boden in der Mittelebene der Fahrbahn angeordnet ist. daß das L.ichtbündel unter einem bestimmten Neigungswinkel und mit einem Schwenkwinkel von vorbestimmter Amplitude in der Weise ausgesendet wird, daß es die Breite de~ Fahrbahn in dem Raumbereich des Durchgangs der Träger unter vorbestimmten Auftreffbedingungen bestreicht, daß die Häufigkeit der optischen Abtastung so bestimmt ist, daß ein durch das Lichtoündel gehender Träger mehrere aufeinanderfolgende Abtastungen erfährt, daß die codicrien Informationen in ihrem mittleren Abschnitt das Kraftfahrzeugkennzeichen und in den Endabschnitten für die Decodierung verwendete Signale für den ^Anfang« and das »Ende« der Nachricht enthalten, daß der Sender eine Laserquelle und eine opto-mechanisdie Vorrichtung nach Art eines Spiegelradcs mit auf einer rotierenden Trommel verteilten Spiegeln enthält und daß das Rückstrahlvisier einen ersten Umlenkspiegel zur Umlenkung des Laserbündels in Richtung auf das Spiegelrad, einen Fokussie-

5 6

rungsspiegel für die vom Spiegelrad empfangene stung der Codegruppe durch ein flaches Bündel 6 bestrahlung, die koaxial zur Sendestrahlung ist, und wirkt, das mit gleichförmiger Geschwindigkeit peneinen zweiten Umlenkspiegel zur Umlenkung der von odisch wiederholt in der Richtung Y bewegt wird, und dem Fokussierungsspiegel reflektierten Strahlung zu die andererseits beim Empfang die opto-elcktrische dem Empfänger aufweist. 5 Erfassung der empfangenen Strahlung und die Deco-

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung bei- dicrung bewirkt,

spielshalber beschrieben. Darin zeigt Die Scnde-Empfangs-Anordnung sowie der Code

F i g. 1 ein Beispiel der verwendeten Codierung. sind so ausgeführt, daß eine hohe Zuverlässigkeit

F i g. 2 das allgemeine Schema einer Identifizie- durch Ausschaltung der von Störstrahlung verursach-

rungsanordnung, bei der die Abtastvorrichtung nach io ten Störungen gewährleistet ist. Zu diesem Zweck

der Erfindung Vcrwend in» findet. enthalten die verwendeten Einrichtungen einen

F i g. 3 ein Schema zur Erläuterung des Betriebs Lichtsender, der in einem sehr schmalbandigen Spck-

«■1?r Anordnung bei einem bestimmten Ainvcmlungs- trum strahlt, eine optische Vorrichtung nach Art

fall, eines Rückstrahlvisicrs, das einen beträchtlichen

Fig. 4 das Schema einer Ausführungsform der 15 Bruchteil der von der Codierung koaxial zu der Sen-

opto-mechanischen Abtastvorrichtung, dcstrahlung reflektierten Richtstrahlung st;mnie!i.

Fi g. 5 das Schema einer Ausführungsform der op- eine optische Filterung für die empfangene Strah-

tischcn Sende- und Empfangsanordnung. lung, die in einem Spcktralband durchgefühlt wird.

Fig. 6 das Schema einer Multispcktralbchand- die demjenigen der Sendung entspricht, und eine

lungsschaltung, ^2O Vcrarbeitungsschaltung für das Dctektorsienai.

Fig. 7 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise welche die Reste des Rauschens beseitigt, bew-r das

der Multispektralbehandlungsschalturig. Signal der Decodicrschaltung zugeführt wird. Außcr-

Fi g. S das Schema einer Digitalfilterschaltung. dem ist das die Codierung bildende Material so ge-

F ig. 9 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise wählt, daß es selektive spektrale Eigenschaften auf-

eincr Digitalfilterschaltung. 25 weist, die im Bereich des möglichen hinsichtlich der

Fig. 10 das genauere Schaltbild einer Ausfüh- reflektierenden Streifen mit den Eigenschaften des

runiisform einer Digitalfiltcrschaltung. Sendespektrums übereinstimmen und hinsichtlich der

Fie. 11 Kurven zur Erläuterung der Wirkungs- absorbierenden Streifen außerhalb des Sendespek-

weise der Schaltung von Fi g. 10 und trums liegen. Die Wahl hinsichtlich dieser aliMirbic-

F ic. 12 das Schema einer Scndc-Empfangsanord- 30 renden Streifen erfolgt in einem verringerten Spek-

nune mit genauerer Darstellung der Ausführung der tralband, das soweit wie möglich von dem Sende-

Dccodicrungsschaluingen bei dem Anwcndungsfall spektrum entfernt ist.

von F i g. 3. Die Sendung erfolgt während der Anwendung

Die angewendete Codicrungsart ist an einem Bei- kontinuierlich. Der Sender7 ist vorzugsweise dinch

spiel in Fig. 1 dargestellt. Ein ebener rechteckiger 35 ein Laser gebildet, was mehrere Vorteile ergibt, ins-

Trägerl ist Tn der Richtung Z in Streifen der Höhe// besondere ein sehr schmales Sendespektrum, eine

unterteilt. Die räumliche Verteilung dieser Streifen in außerordentlich geringe Divergenz des ausgesendeten

der dazu senkrechten Richtung Y drückt den Code aus. Bündels und die Möglichkeit einer empfangsseiiigeii

Eine binäre Codierung wird dadurch erhalten, daß Filterung mit einem Filter von sehr kleiner Bar.d-

zwei Arten von Streifen verwendet werden, die in der 40 breite, die beispielsweise in der Größenordnung von

Richtung Y abwechselnd aufeinanderfolgen, wobei 10 A liegt. Dem Sender 7 ist eine opto-mechanische

die einen Streifen ein hohes Lichlreflexionsvcimögc:! Abtastvorrichtung9 zugeordnet, die eine gleichför-

aufweisen und reflektierende Streifen genannt wer- mige Schwenkung des Lichtbündels erzeugt. Diese

den. während die anderen Streifen ein sehr gedämpf- Vorrichtung kann durch ein Spiegelrad gebildet sein

tes Reflexionsvermögen haben und nichtrefleklie- 45 dessen Spiegel regelmäßig auf dem Umfang einer ir

rende Streifen genannt werden. Ein reflektierender eine gleichförmige Drehung versetzten Trommel an-

Streifen, wie der Streifen 2, liegt somit zwischen zwei geordnet sind, oder durch ein gleichwertiges System

nichtreflektierenden Streifen 3 und 4, und ein nicht- Zusätzliche optische Elemente, wie ein Objektiv um

reflektierender Streifen, wie der Streifen 4, liegt zwi- eine Blende, sind im Lichtweg zwischen dem Sen

sehen zwei reflektierenden Streifen 2 und 5. Ferner 5° der 7 und der Abtastvorrichtung 9 angeordnet, dami

sind die reflektierenden Streifen so ausgeführt, daß in der Raumzone der Abtastung der Codierung eil

sie bei der Reflexion eine sehr starke Richtwirkung rechteckiger Lichtfleck 8 erzeugt wird, der eine vor

haben; sie sind vorzugsweise aus einem Material be- bestimmte Längenabmessung parallel zu Z-Achse ha

kannter Art mit Rückstrahlereigenschaft gebildet. und die Höhe H der Codierung überdeckt. Die Breiti

Die Darstellung von F i g. 1, bei der die reflektie- 55 des Lichtflecks in der y-Richtung muß kleiner al

renden Streifen die gleiche Breite haben, darf nicht die kleinste für diese Richtung in Betracht gezogen*

als Einschränkung angesehen werden. Streifenbreite oder höchstens gleich dieser Breit

F i g. 2 zeigt ein allgemeines Schema der Identifi- sein. Es wird angenommen, daß diese optischen EIe

zierungsvorrichtung. Der die codierte Information mente in einer optischen Trennvorrichtung 10 ent

tragende Träger 1 bildet einen ersten Teil davon, der 60 halten sind, die das Rückstrahlvisier bildet,

mit dem zu identifizierenden Gegenstand fest ver- Beim Empfang wird ein beträchtlicher Brachtet

bunden ist. der reflektierten Strahlung hinter der Abtastvorrich

In dem häufigsten Fall eines beweglichen Gegen- tung 9 von dem Rückstrahlvisier 10 aufgefangen um Stands wird angenommen, daß seine Bewegungsrich- zu dem Empfänger übertragen, der eine Filtervoi

•jttmg senkrecht zu der Richtung Y des Trägers 1 liegt. 65 richtung 11, einen Photodetektor 12, eine Verarbei

^r- Jjjn zweiter Teil der Vorrichtung, der entfernt an- tungsschaltung 13 für die Beseitigung des restliche

■ geordnet ist, enthält eine Sende-Empfangs-Anord- Störrauschens und für die Signalformung oder Digi

ff. die einerseits beim Senden eine optische Abta- talisierung und eine ^ecodierschaltung 14 enthäl

Die decodierte Information wird vom Ausgang 15 zu der noch ein zweiter Umlenkspiegel 33, der um 45

den nicht dargestellten angeschlossenen Schaltungen gegen diese Achse geneigt ist, und ein zentrisch zu

für die Auswertung übertragen. dieser Achse liegender Fokussierungsspiegei 34 an-

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer geordnet sind. Ein Teil des von dem entsprechenden

ldentifhicrungsvorrichtung beschrieben, das sich auf 5 Spiegel 20 zurückgeworfenen Empfangskegels wird

die Identifizierung von fahrenden Kraftfahrzeugen von dem Fokussierungsspiegel 34 und dann von dem

bezieht; die codierte Information entspricht dem Umlenkspiegel 33 auf einen Photodetektor gerichtet,

!entliehen Kennzeichen. Sie wird von einem Band ge- Die Teile 30 und 32 sind mit kleinen Abmessungen

ttagen, das Streifen aus rückstrahlendem Material ausgeführt, damit ein möglichst kleiner Abschat-

jRifweist. Das Band kann in Kontakt mit der Wind- io tungskegel erhalten wird. Der Fokussierungsspiegel

Schutzscheibe oder dem Rückfenster befestigt werden 34 ist vorzugsweise durch einen Mangin-Spiegel ge-

(Bnd liegt vorzugsweise im Tnnern des Fahrzeugs, da- bildet. Im Empfangsweg ist ein Interferenzfilter 11

Ihit es~gc«en Witterungseinflüsse geschützt ist. Die angeordnet, dem ein Sammelobjektiv 36 zugeordnet

Codierung" enthält Angaben für den »Beginn« und ist. damit die Lichtstrahlen parallel durch das Inter-

das »Ende« der Nachricht in den Endabschnitten 15 fcrcnzfilter gehen, sowie ein Fokussierungsobjekt 37,

und die eigentliche Codegruppe im mittleren Ab- welches das Bündel auf die empfindliche Fläche des

lchnitt. " Photodetelaors richtet. Die Anordnung 30 bis 33

F i g. 3 bezieht sich auf die Wirkungsweise einer kann zweckmäßig in Form von zwei aneinanderge-

iolchc'n Identifizierungsvorrichtung, die "für die Über- fügten Prismen gebildet sein.

wachung von zwei Fahrbahnen R und C bestimmt ist. »o Die von der Codierung reflektierte Rückstrahlung, Die Sende-Empfangs-Anordnung ist bei A in der die von dem Rückstrahhisier aufgefangen und von Mittclebene der Fahrbahnen in einer Höhe H 1 vom dem Interferenzfilter 11 in einem Spcktralband ausBoden angeordnet. Der Neigungswinkel \ des Bün- gefiltert wird, das im wesentlichen dem Sendespektlels ist insbesondere so bestimmt, daß ein Einfalls- trum entspricht, wird durch den Photodetektor in ein winkel an der Ebene der Codierung erhalten wird, 25 elektrisches Signal umgewandelt. Der Photodetcktor der in der Mittelebene nahe bei der Normalen liegt. 12 kann einen Photovervielfacher oder einen HaIb-Dev Abtastwinkel 2 β in der Richtung Y ist so be- leiter-Photodetektor in Verbindung mit einem rauschmessen, daß er die beiden Fahrbahnen überdeckt. armen Verstärker enthalten.

Die Häufigkeit der optischen Abtastung ist in Ab- Das Detektorsignal wird vor der Decodierung

häncigkeit von der kleinsten Dauer des Durchgangs 30 einer elektronischen Behandlung unterzogen, die den

einer Codierung durch das Bündel so bemessen" daß Zweck hat. das ve Störsignalen stammende Rest-

mehrerc Abtastungen der Codierung während dieser rauschen zu beseitigen und ein bereinigtes Codesignal

Periode erhalten werden. D e Wahl der Parame- in Digitalform zu erzeugen.

ter/71, \ und β ist so aufeinander abgestimmt, daß Es sind zwei Behandlungsformen in Betracht gezo-

optimale Betriebsbedingungen erhalten werden. 35 gen. von denen die eine »Multispektralbehandlung«

Fine opto-mechanische Abtastvorrichtung ist in und die andere »Digitalfilterung« genannt werden.

F i c. 4 dargestellt. Sie besteht aus einer um ihre Die Multispektraloehandlung beruht auf der 'vignal-

Achse in Drehung versetzte Trommel, die an ihrem Unterscheidung durch Analyse ihres Spektralbandes,

Umfang eine Anzahl von ebenen Spiegeln 20 trägt. während die Digitalfilterung auf der Unterscheidung

die einregelmäßiges Polygon bilden. Eine solche An- 40 der Signale durch Analyse ihrer Dauer beruht. Die

Ordnung wird auch »Spiegelrad« genannt. Jeder Spie- beiden Verfahren werden vorzugsweise gemeinsam

gel entspricht einem Zentrumswinkel der Größe β angewendet, wobei die Digitalfilterung nach der MuI-

und ermöglicht die Reflexion des Laserbündels mit tispektralbehandlung erfolgt.

einer doppelten Winkelamplitude 2 β während der F i g. 6 zeigt das Schema einer Multispektralbe-

Drehung. Die Trommel trägt zwei ringförmige Spu- 45 handlungsschaltung. Das Interferenzfilter ist doppelt

ren 21 und 22, von denen die erste Spur 21 zur Lie- vorhanden und besteht aus einem ersten Filter 11 a,

ferung eines Fahrbahnidenüfizieningssignais und die das einen schmalen Durchlaßbereich hat, in dem die

fcweite Spur 22 zur Lieferung eines Synchronisiersi- Frequenz der ausgesendeten monochromatischen

gnals bestimmt ist. Die Spur 21 trägt gegenüber jedem Lichtstrahlung liegt, and aus einem zweiten Filtei

Spiegel zwei Ziffern, von denen die eine weiß und die 50 11 b, dessen Kennlinie dazu im wesentlichen invers

andere schwarz ist und die sich auf die Abtastung deT ist, und das demzufolge einen schmalen Sperrbereich

!Fahrbahn B bzw. der Fahrbahn C beziehen. Die Spur bei dieser Frequenz hat. Die Verdoppelung des opti-

22 besteht aus dünnen Linien, die in regelmäßigen sehen Bündels wird durch einen halbdurchlässigen

Abständen angeordnet sind. Diese mit Hilfe von Spiegel 40 erhalten, der hinter dem Objektiv 36 an

Photodetektoren erhaltenen Signale sind insbeson- 55 geordnet ist. Jeder der beiden so gebildeten Emp·

dere für die Steuerung und Synchronisierung der De- fangskanäle enthält dann ein Fokussierungsobjekth

Codierungsschaltungen bestimmt. 37 a bzw. 37 b und einen Photodetektor 12 a bzw

Eine optische Trennvorrichtung, die als Rück- 12 ft, dem ein Verstärker 41 σ bzw. 41 b zugeordne

strahlvisier dient, ist in F i g. 5 dargestellt. Ein Um- ist. Das am Ausgang des Verstärkers 41 α erhalten«

lenkspiegel 30, der auch ein reflektierendes Prisma 60 Detektorsignal enthält das Nutzsignal in Verbindunj

sein kann, ermöglicht die Anordnung der den Sender mit einem Restrauschen, und das Ausgangssignal de

bildenden Lichtquelle 7 außerhalb des Empf angsbün- Verstärkers 41 & enthält im wesentlichen Rauschei

dels, das koaxial zu dem Sendebündel liegt. Die ge- zusammen mit einem stark gedämpften Niatzsignal

wünschte Form des Lichtflecks 8 wird mit Hilfe einer Wegen der hohen Selektivität des Filters 11 α an«

Blende 31 und optischer Objektive 32 erhalten, die 65 des ausgedehnten Rauschspektrams weisen das Rau

im Lichtweg des Bündels am Austritt der Lichtquelle sehen im normalen Kanal und das Rauschen im Pai

angeordnet sind. Der Umlenkspiegel 30 ist um 45° allelkanal (hinter dem Filter Il V) bis auf einen Am

gegen die gemeinsame Strahlungsachse geneigt, auf piitudenverstärkungsfaktor im wesentlichen den glei

APBZ)AIiQ

chen Verlauf auf. Die Pegel der beiden Kanäle werden mit Hilfe von Abgleichschaltungen 42 α und 42 b so abgeglichen, daß die Amplitude des Rauschens in den beiden Kanälen gleich gemacht wird. Die Kurven A und B von F i g. 7 entsprechen diesen Signalen am Ausgang der Abgleichschaltungen 42 α bzw. 42 b. Die Signale werden dann einer Subtrahierschaltung 43 nach Art eines Differenzverstärkers zugeführt, an dessen Ausgang 44 ein Signal erscheint, das praktisch frei von Stein auschen ist. Falls erforderlich. kann eine Signalformcrschaltung 45 hinzugefügt sein. an deren Ausgang 46 das durch die Kurve C von Fig. 7 dargestellte Signal erscheint, das der Decodierschallung entweder direkt oder über eine Digitalfilterschaltunu. zugeführt wird.

Fig. 8 zeigt das Schema einer Digitalfilterschaltung. Das Ausgangssignal der Multispcktralbchandlungsschaltung wird gleichzeitig mehreren gleichen Kanälen 50-1 bis 50-p zugeführt. Die Digitalfilterung bewirkt eine Auswahl der Codeziffern, die eine vorbestimmte Dauer haben. Die Durchführung und Wirksamkeit dieser Digitalfilterung sind daher direkt init der Form der angewendeten Codierung verknüpft. Ihre Anwendung ist insbesondere im Fall einer Codierung durch reflektierende Streifen zweckmäßig, die in der Abtastrichtung Y die gleiche Breite haben. Das entsprechende Signal ist dann durch Impulse gleicher Dauer gebildet, und die Digitalfilterschaltung kann in diesem Fall sehr einfach ausgeführt sein, wobei sie eine große Zuverlässigkeit aufweist. Das angewendete Prinzip besteht darin, das Signal auf verschiedenen Höhen in einem der Dynamik des Signals entsprechenden Amplitudenbereich zu begrenzen. Nach der Begrenzung werden die Signale in so vielen Kanälen digitalisiert, wie Begrenzungsschwellen vorhanden sind. Die digitalisierten Signale werden Filtern zugeführt, die mit hoher Frequenz durch ein Taktsignal getastet werden, dessen Frequenz der Drehzahl der Trommel mit Hilfe des von der Spur 22 erhaltenen Synchronisiersignals nachgeregclt wird. Die Filter haben die Aufgabe, die Breite der ankommenden Impulse zu messen und nur die Impulse durchzulassen, deren Breite in der Nähe von zuvor festgelegten Dauerkenngrößen liegt. Jeder dieser Kanäle ermöglicht die Wiederherstellung eines Teils der Codierung, und ihre Ausgänge sind so zusammengefaßt, daß die ganze Codegruppe wiederhergestellt wird, die anschließend der Decodierschaltung zugeführt wird. Die Digitalfilterung wirkt somit den Störungen entgegen, welche die Amplitude und die Dauer der Codeitnpulse beeinträchtigen.

Jeder Kanal, beispielsweise der Kanal 50-1, enthält hintereinander eine Begrenzerschaltung 51 mit einer für den betreffenden Kanal festgelegten Begrenzungsschwelle SI, eine Digitalisierungsschaltung 52 und eine Digitalfilterschaltung 53. Eine zur Wiederherstellung der Codegruppe dienende Oder-Schaltung 54 empfängt die Ausgangssignale der verschiedenen Kanäle und gibt das der Codegruppe entsprechende digitale Signal ab. Die Schvellenwete 51, S2... Sj... Sp können in dem angewendeten Änderungsbereich in gleichmäßigen Abständen verteilt sein. F ig. 9 zeigt als Beispiel im Diagramm Λ ein Eingangssignal, im Diagramms &s gleiche Signal nach Begrenzung mit dem Schwellenwert S1, im DiagrammC das begrenzte und dJgjBSBsierte Signal

und im Diagramm/? das Ausgangs
fenden Kanals 50-1

des betrefF i g. 10 zeigt ein genaueres Schaltbild der Digitalfilterschaltung. Es ist nur ein einziger Kanal 50-1 dargestellt, da die übrigen Kanäle in gleicher Weise ausgeführt sind, abgesehen von der Begrenzungsschwelle, die durch einen Eingangsspannungsteiler festgelegt ist. Eine Schaltung 512 führt gleichzeitig die Operationen der Begrenzung und der Digitalisierung durch. Ein Teil des digitalisierten Signals ist in der Kurve A von Fig. 11 dargestellt, wo ein Rechtecksignal der Dauer 77, die der Nenndauer einer Codeziffer entspricht, und ein zweites Rechtecksignal größerer Dauci. das durch Störungen erzeugt ist, in Betracht gezogen sind. Das Signal wird in einem Verstärker 60 umgekehrt (Fig. 11-B). Eine Differcnzier- und Verstärkerschaltung 61 erzeugt um Ende jedes Rechtccksignals einen Impuls (Fig. 1.1-C). Ein zweiter Kanal mit einer Umkehrschaltung 62 und einer Differenzier- und Verstärkerschaltung 63 erzeugt am Beginn jedes Rechtecksignals einen Impuls

(Fig. 11-D). Die Ausgangsimpulse dieses Kanals bewirken die Nullrückstellung eines Zählers M. Eine Und-Schaltung 65 empfängt das Ausgangssignal der Umkehrschaltung 62 (Fig. 11-A) und ein Bezugstaktsignal (Fig. 11-E). Ihr Ausgangssignal wird dem Zähler 64 zugeführt, der ein Rechtecksignal (Fig. 11-F) liefert, wenn die Dauer des dem Eingang zugeführten Rechtecksignals gleich oder nahezu gleich einem vorbestimmten Vielfachen η ■ TH der Taktsignalperiode ist, mit einer bestimmten ToIeranz JT, die beispielsweise eine oder zwei Taktsignalperioden beträgt. Dieses Rechtecksignal hat die Dauer 2 17. Es wird einer Und-Schaltung 66 zugeführt, die andererseits den dem Ende des Rechtecksignals entsprechenden Impuls (Fig. 11-C) empfängt. Die Und-Scb^ltung 66 steuert eine Rerencratorschaltung 67, beispielsweise eine monostabile Kippschaltung, die ein Signal der Dauer TI erzeugt, wenn das ursprüngliche Rechtec! signal diese Dauer unter den angegebenen Toleranzbedingungen hat.

Diese Toleranz beruht insbesondere auf der Wahl der Frequenz MTH des Taktgebers. Die Kurven von Fig. 11 zeigen die Verwerfung des Stör-Rechtecksignals; eine entsprechende Wirkung entsteht im Fall eines Stör-Rechtecksignals, dessen Dauer unter Berücksichtieung der vorgesehenen Toleranz kleiner als TI ist.

Das Schema von Fig. 12 zeigt die ganze entfernt angeordnete Sende-Empfangs-Anordnung zur Identifizierung. Der Empfänger enthält eine Multispektralbehandlungsschaltung 13 a, auf die eine Digitalfilterschaltung 13 6 folgt. Die Decodierschaltungen 14 c und 14/) sind doppelt vorhanden; die Decodierschaltung 14(j ist der linken Fahrbahn B und die Decodierschaltung 14 b der rechten Fahrbahn C vor F i g. 3 zugeordnet. Das auf Grand der Spur 21 (F i g. 4) erzeugte Signal steuert eine Fahrbahnwähl· anordnung 70, deren Ausgänge G (links) und L (rechts) im Verlauf jeder Abtastung nacheinandei zunächst die Decodierschaltung 14 a und dann di< Decodierschaltung 146 entsprechend der Abtast dauer der zugehörigen Fahrbahn steuern. Das au Grund der Spur 12 (Fig.4) erzeugte Synchronisier signal wird einem Bezugstaktgeber zugeführt, dami das Taktsignal an eventuelle Drehzanländerongei

der Trommel und somit an die Geschwindigkeit de optischen Abtastung der angestrahlten Codierung an gepaßt wird. Die Taktsignalhequenz ist hoch im Ver ich zu der Frequenz des Synchronisiersignals tu»

ein ganzzahliges Vielfaches dieser Frequenz, damit eine schnelle Decodierung der gespeicherten Informationen erfolgt. Die Ausbildung der Decodierschaltungen für die beiden Fahrbahnen ist für die Decodierschaltung 14 a dargestellt. Sie enthält eine Und-Schaltung 72, die das digitale Signal nach seiner Behandlung und das entsprechende Fahrbahnsignal empfängt. Ihr Ausgang speist eine Decodierschaltung

73 für den Beginn der Nachricht, eine Decodierlchaltung 74 für das Ende der Nachricht und einen Eingang einer Und-Schaltung 75, deren zweiter Eingang an den Ausgang der Schaltung 73 angeschlossen ist. Die Und-Schaltung 75 überträgt die Cc>degruppe zu einer Speicherschaltung 76, beispielsweise einem Register. Der Ausgang der Decodierschaltung

74 für das Ende der Nachricht speist einen Eingang einer Und-Schaltung 77, die an ihrem anderen Eingang das Bezugstaktsignal empfängt. Der Ausgang der Uud-Schaltung 77 steuert die Decodierschaltung 78 für die im Register 76 gespeicherten Informationen. Die Decodierschaltung 78 ist so ausgeführt, daß sie im Verlauf der aufeinanderfolgenden Abtastungen des gleichen Codeträgers die Redundanz der Co-

deimpulsc berücksichtigt. Am Ausgang bzw. an den Ausgängen der Decodierschaltung 78 erscheint das Identifizierungssignal, das der abgetasteten Codegruppe entspricht. Dieses Signa¹ kann zu angeschlossenen Einheiten für die direkte oder spätere Auswertung übertragen werden.

Eine Identifizierungsanordnuiig der zuvor beschriebenen Art ergibt zahlreiche Vorteile Die Erfassung der Informationen erfolgt auf optischem

ίο Wege, und der Antwortsender an Bord des Fahrzeugs ist passiv und nicht aufwendig. Die Fahrzeuge unterliegen keiner Einschränkung hinsichtlich ihrer Geschwindigkeit oder ihres Weges, abgesehen von den gesetzlichen Vorschriften. Infolge der Vielzahl der Gegenmaßnahmen gegen Störstrahlungen werden eine hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit erhalten. Natürlich können die als Beispiel beschriebenen Ausführungsformen auch abgeändert werden und es können andere Anwendungen in Betracht ge-

ao zogen werden. Beispielsweise kann die Anordnung auch als Übervvachungsstelle verwendet werden, wo bei die codierte Information dann einer bestimmte; Kennzeichnung eines Unternehmens entspricht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Abtastvorrichtung für codierte Informationen, die auf einem Träger an einem Objekt angeordnet sind, insbesondere zur Verwendung bei einer Anordnung zur fortlaufenden Identifizierung von bewegten Objekten, wobei die codierten Informationen durch parallele, abwechselnd reflektierende und nichtreflektierende Streifen auf dem Träger dargestellt sind, mit einem eine Lichtstrahlung erzeugenden Sender, einer opto-mechanischen Ablenkeinrichtung zur Erzeugung eines den Träger bestreichenden verschwenkten Licht bündels und mit einem Empfänger, der ein Rückstrahlvisier für die reflektierte Lichtstrahlung, einen die reflektierte Lichtstrahlung auf zwei jeweils ein optisches Filter und einen Photodetektor enthaltende Empfangskanäle aufteilende optischen Strahlenteiler und Signalverarbeitungs- und Decodieischaltungen für die Ausgangssignale der Photodetektoren enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (7) in an sich bekannter Weise eine im wesentlichen monochromatische Lichtstrahlung erzeugt, daß die in den =5 beiden Empfangskanälen liegenden optischen Filter (11 a, 11 b) zueinander inverse Kennlinien haben, wobei das optische Filter (11 a) des ersten Empfangskanals einen der Frequenz der monochromatischer Lichtstrahlung entsprechenden schma'en Durchlaßbereich und das optische Filter (11 b) des zweiten Empfai ^skanals einen dieser Frequenz entsprechenden ^cchmalen Sperrbereich aufweist, daß die Ausgang,; der Photodetektoren (12«. 12 b) der beiden Empfangskanälc mit den Eingängen einer Subtrahierschaltung (43) verbunden sind, deren Ausgangssignal den Decodierschaltungen (14) zugeführt wird, und daß zwischen dem Ausgang des Photodetektors (12«.

12 Z?) und dem entsprechenden Eingang der Subtrahierschaltung (43) in jedem Empfangskanal eine Abgleichschaltung (42 λ. 42 b) zur Einstellung gleicher Rauschpegel in den beiden Empfangskanälen vorgesehen ist.

2. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Streifen (2. 5) auf dem Träger (1) ein Strahlungsspektrum haben, das die Frequenz der monochromatischen Lichtstrahlung einschließt, und daß die nichtreflektiercnden Streifen (3. 4) ein Strahlungsspektrum haben, das die Frequenz der monochromatischen Lichtstrahlung ausschließt.

3. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Subtrahierschaltung (43) eine Signalfonnerschal- tung (45) angeschlossen ist.

4. Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß d:\ Subtrahierschaltung (43) eine Digitalfilterschaltung zur Durchführung eines Schwellenwerlvcr- fleichs mit darauffolgender Digitalisicninj und Impulsdauerdiskrimination nachgeschaltct ist.

5. Abtastvorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die rückstrahlenden Itreifen in der Abiastrichtung die gleiche Breite Ilaben, daß die Digitalfilterschaltung mehrere Ka- ■äle (50-1... 50-/... 50-p) aufweist, denen das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung (43) zugeführt wird, daß jeder Kanal eine Begrenzerschaltung (51) enthält, die eine Begrenzung in bezug auf einen vorbestimmten Schwellenwert (Sl) in der Weise durchführt, daß in den ρ Kanälen ρ Signale entsprechend ρ vorgewählten Schwellenwerten erhalten werden, daß der Begrenzerschaltung eine Digitalisierungsschaltung (52) tiachgeschaltet ist, auf die eine Filterschaltung (53) folgt, die feststellt, ob die Dauer der Impulse kleiner oder größer als die Nenndauer (TI) eines dem Code entsprechenden Impulses ist, und daß die ρ Ausgangssignale der Kanäle einer Schaltung (54) zur Wiederherstellung des Codes nach Art einer Oder-Schaltang zugeführt werden.

6. Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für die Identifizierung von Kraftfahrzeugen, die auf einer Fahrbahn fahren, dadurch gekennzeichnet, daß der Cedeträger die Form eines Bandes hat, das parüic; ^m Boden in Kontakt mit der Windschutzscheibe oder dem Rückfenster des Fahrzeugs angebracht ist. daß die Sende-Empfangs-Anordnung mechanisch in einer vorbestimmten Höhe (H 1) über dem Boden in der Mittelebene der Fahrbahn angeordnet ist. daß das Lichtbündel unter einem bestimmten Neigungswinkel (λ) und mit einem Schwenkwinkel (ß) von vorbestimmter Amplitude in der Weise ausgesendet wird, daß es die Breite der Fahrbahn in dem Raumbereich des Durchgangs der Träger unter vorbestimmten Auftreffbedingungen bestreicht, daß die Häufigkeit der optischen Abtastung so bestimmt ist, daß ein durch das Lichtbündel gehender Träger mehrere aufeinanderfolgende Abtastungen erfährt, daß die codierten Informationen in ihrem mittleren Abschnitt das Kraftfahrzeugkennzeichen und in den Endabschnitten für die Decodierung verwendete Signale für den »Anfang« und das »Pride« der Nachricht enthalten, daß der Sender eine Laserquelle und eine opto-mechanische Vorrichtung nach Art eines Spiegelrades (20) mit auf einer rotierenden Trommel verteilten Spiegeln enthält und daß das Rückstrahlvisicr einen ersten Umlenkspiegel (30) zur Umlenkung des Laserbündels in Richtung auf das Spiegelrad, einen Fokussierungsspiegel (34) für die vom Spiegelrad empfangene Strahlung, die koaxial zur Sendestrahlung ist, und einen zweiten Umlenkspiegel (33) zur Umlenkung der von dem Fokussierungsspiegel reflektierten Strahlung zu dem Empfänger aufweist.

7. Abtastvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Trommel eine Synchronisierspur (22) aufweist, die eine die Decodierschaltungen synchronisierende Taktgebcrschaltung (71) frequenzmäßig dem Rhythmus der Abtastung nachregelt.

(S. Abtastvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7. für die Überwachung, von zwei Fahrbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Trommel eine Spur (21) für die Identifizierung der Fahrbahnen enthält, die im Verlauf jeder Abtastung ülur eine Fahrbahnwählanordnung (70) Decodierschaltungen (14 n. 14 b) steuert, die jeweils einer der Fahrbahnen zugeordnet sind.