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Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung der Geschwindigkeit von
Fahrzeugen und zur Identifikation vermessener Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zur Feststellung der Geschwindigkeit von Fahrzeugen und zur Identifikation
vermessener Fahrzeuge. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein solches Verfahren,
bei welchem vermessene Fahrzeuge registriert, insbesondere photographiert werden.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Ausführung
des genannten Verfahrens, wobei die Vorrichtung ausser Mitteln zur Feststellung
der Geschwindigkeit auch weitere Mittel enthält zur Registrierung von Fahrzeugen.
Aufgrund der Registrierung lassen sich bildliche Darstellungen von bestimmten Positionen
vermessener Fahrzeuge gewinnen, anhand welcher die Identifikation vermessener Fahrzeuge
möglich ist.
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Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt wu die Gesehwirjdigkeit
von Fahrzeugen, insbesondere
von Strassenfahrzeugen, zu messen
und um vermessene Fahrzeuge. zu registrieren. So ist es bekannt, ein hinsichtlich
seiner Geschwindigkeit vermessenes Fahrzeug mindestens dann anschliessend photographisch
festzuhalten, wenn eine Geschwindigkeitslimite über schritten worden ist. Es ist
ausserdem üblich, Messresultate und andere Daten, wie Zeitpunkt der Messung, Ort
der Messung usw., mit bekannten optischen Mitteln in die photographische Aufnahme
einzublenden. Eine im Schweizer Patent 470'674 beschriebene Vorrichtung arbeitet
nach dem Dopplerradar-Prinzip. Eine darin vorgesehene elektronisch arbeitende Auswerteschaltung
prüft die bei der Vorbeifahrt von Fahrzeugen an der Messvorrichtung anfallenden
Dopplersignale auf Zuverlässigkeit des Messvorganges bzw. auf Ungestörtheit durch
fehlerhafte Reflexionen usw. Ein dem Dopplerradar-Geschwindigkeitsmessgerät als
integrierender Bestandteil der Vorrichtung zugeordneter Phototeil wird dabei durch
eine elektronische Rechenvorrichtung derart gesteuert, dass stets eine zuverlässige
Zuordnung des Messergebnisses zu dem vermessenen und photographisch aufgenommenen
Fahrzeug gewährleistet ist.
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Die genannte Vorrichtung scheint an und für sich dazu geeignet zu
sein, Verkehrsüberwachungen automatisch, d.h. ohne menschliches Eingreifen vorzunehmen.
Es wäre nslich aus Gi'Uiiden des akuten Personalmangels bei der
Verkehrspolizei
und auch aus wirtschaftlichen Gründen erwünscht, solche Verkehrsüberwachungsanlagen
vollautomatisch, d.h. unbemannt, als Automaten laufen lassen zu können.
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In bestimmten extremen Ausnahmefällen kann jedoch eine Vorrichtung
der erwähnten Art versagen bzw. zweifelhafte Messergebnisse bzw. Aufnahmen liefern.
Obwohl diese Ausnahmefälle höchst selten auftreten> müssen sie im Interesse der
Vermeidung von Fehlurteilen vermieden bzw. ausgeschieden werden. Das Versagen beruht
beispielsweise darauf, dass sehr langsam fahrende oder stillstehende Fahrzeuge vom
Dopplerradar-Geschwindigkeitsmessgerät nicht erfasst werden können, weshalb diese
Fahrzeuge nicht in die Entscheidungskriterien fUr die Auslösung einer Aufzeichnung
der Position des betreffenden vermessenen Fahrzeuges einbezogen werden können. Die
Folge davon ist der zwar unwahrscheinliche aber doch mögliche Fall, dass ein zu
schnell fahrendes Fahrzeug gemessen wird und dass dasselbe genau dann hinter einem
vom Dopplerradar-Geschwindigkeitsmessgerät nicht erfassbaren (weil zu langsam oder
gar stehenden) Fahrzeug verschwindet wenn die Auslösung einer photographischen Aufnahme
erfolgt. Auf der betreffenden Aufnahme erscheint dann unter Umständen nur das langsam
fahrende oder gar stillstehende Fahrzeug, welchem in diesem husnahmsfalle fälschlicherweise
das
Geschwindigkeitsmessergebnis, herrührend vom zu schnell fahrenden
Fahrzeug, welches jedoch vom langsam fahrenden Fahrzeug auf der Aufnahme verdeckt
ist, zugeordnet wird.
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Um einen solchen Fehler auszuschliessen, verlangen einzelne hierfür
zuständige Behörden einerseits die Anwesenheit eines protokollführenden Beobachters,
beispielsweise eines Polizisten. Weil aus automatisch erfolgten Geschwindigkeitsmessungen
bei Ueberschreitung von Geschwindigkeitslimiten möglicherweise ein Rechtsstreit
entstehen kann, verlangen andere für die Zulassung solcher Geräte zuständige Behörden
ausserdem eine dauernde automatische Ueberwachung der Betriebstüchtigkeit solcher
Geräte. Es wird auch die automatische Anzeige von Störungen an denselben verlangt.
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Gemäss vorliegender Erfindung werden der verlangte Nachweis der Betriebstüchtigkeit
der Geschwindigkeitsmessvorrichtung und die Zuverlässigkeit der Identifikation auf
andere Weise realisiert. Nach der vorliegenden Erfindung wird nämlich von jedem
zu erfassenden Fahrzeug seine Geschwindigkeit nach einer ersten Methode, beispielsweise
nach einer auf dem Doppler-Prinzip beruhenden Messmethode festgestellt und mindestens
bei Ueberschreitung einer festgelegten Geschwindigkeitslimite wird das so vermessene
Fahrzeug anschliessend automatisch registriert, es wird beispielsweise eine photographische
Aufnahme von ihm gemacht. Eine weitere Registrierung,
beispielsweise
ebenfalls eine photographische Aufnahme, erfolgt in einem zeitlichen Abstand nach
der ersten Registrierung. Die Geschwindigkeit des genannten Fahrzeuges ist deshalb
auch aus dem genannten zeitlichen Abstand und dem inzwischen zurückgelegten Weg
errechenbar. Vorzugsweise wird dabei für beide Registrierungen ein und dieselbe
Registriervorrichtung benützt, sodass diese erhöhte Zuverlässigkeit keine wesentlichen
Mehrkosten verursacht. Mindestens eine der Registrierungen dient auch zur Identifikation
des vermessenen Fahrzeuges.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung
der Geschwindigkeit von Fahrzeugen und zur Identifation vermessener Fahrzeuge, welches
dadurch gekennzeichnet ist, dass die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges einerseits
nach einer ersten an sich bekannten Methode gemessen und anderseits aus mindestens
zwei zu verschiedenen Zeitpunkten erfolgten Registrierungen der Position des vermessenen
Fahrzeuges nach einer an sich bekannten zweiten Methode errechnet wird, wobei mindestens
eine der genannten Registrierungen ausserdem zur Identifikation des vermessenen
Fahrzeuges dient.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung Zur Ausführung des genannten
Verfahrens, welche geRennzeichnet ist, durch eine auf der ersten an sich bekannten
Methode beruhenden Geschwindigkeitsmesseinrichtung und durch eine für jedes vermessene
Fahrzeug zu mindestens zwei verschiedenen Zeitpunkten auslesbare Registriervorrichtung
zur Erfassung mindestens zweier unterschiedlicher Positionen des vermessenen Fahrzeuges.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung
an Ausführungsbeispielen erläutert, dabei zeigt: Fig. 1 einen Grundriss eines Strassenstückes
mit einer schematischen Darstellung einer Messeinrichtung; Fig. 2 eine zentralperspektivische
Darstellung der Anordnung gemäss Fig. 1; Fig. 3 ein Beispiel einer Schablone zur
Ueberlagerung eines Distanzrasters auf eine photographische Aufnahme; Fig. 4 ein
vereinfachtes Schaltbild einer Mess- und Registriervorrichtung.
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Als erste Messmethode für die Geschwindigkeit eines zu vermessenden
Fahrzeuges eignet sich besonders eine nach dem Doppler-Prinzip beruhende Messmethode.
Es sind bereits hierfür geeignete Vorrichtungen bekannt.
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Zur Erfassung der zu vermessenden Fahrzeuge können hierbei Schallwellen,
insbesondere im Ultraschallbereich liegende, sowie elektromagnetische Wellen verwendet
werden. Als Sonderfall elektromagnetische Wellen können auch Lichtwellen, insbesondere
solche von Låserlichtquellen stammend, benutzt werden. (Vergl. hierzu: "Radar, Acoustic
and Magnetic Vehicle Detectors"; John L. Barker, IEEE Transaction on Vehicular Technology,
Vol. VT-19, No. 1, Feb. 1970, Seiten 30 und folgende; Schweizer Patent 470'674 sowie
"Geschwindigkeitsmessung mit Laser-Dopplerverfahren"; Bernhard Lehmann, Wiss.Ber.
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AEG-Telefunken 41(1968)3.) Als erste Messmethode kann aber auch eine
andere Methode, beispielsweise auf der Messung des in einer vorgegebenen Zeitspanne
zurückgelegten Weges bzw. der für die Zurücklegung eines vorgegebenen Weges benötigten
Zeit, benützt werden. Aus dem sich hierbei ergebenden Weg bzw. Zeitangaben lässt
sich in bekannter Weise die Geschwindigkeit beispielsweise automatisch errechnen
und aufzeichnen.
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Bei einem bekannten Verkehrsüberwachtmgsgerät wird jedes auf einer
Dopplerradar-Geschwindigkeitsmessung beruhende Messergebnis durch eine automatisch
ausgelöste Photoaufnahme ergänzt bzw. belegt. Die Photoaufnahme zeigt dabei üblicherweise
nicht nur die betreffende Position des vermessenen Fahrzeuges, sondern sie zeigt
auch die Skala eines die festgestellte Geschwindigkeit anzeigenden Messinstrumentes,
welche automatisch mit bekannten optischen Mitteln in die betreffende Photoaufnahme
eingespiegelt wird.
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Die bei dieser bekannten Vorrichtung vorhandene automatische Registriervorrichtung
in der Form einer automatisch auslösbaren Kamera kann nun gemäss vorliegender Erfindung
doppelt ausgenützt werden, indem mit ihr nach einer bestimmten zeitlichen Verzögerung
von beispielsweise 500 Millisekunden nach der bisher üblichen Aufnahme eine zweite
Aufnahme der Position des vermessenen Fahrzeuges gemacht wird. Die Aufstellung,
bzw. die optische Achse der Kamera und die zeitliche Verzögerung für die zweite
Auslösung werden dabei natürlich so gewählt, düss sich das zu erfassende Fahrzeug
auch im Zeitpunkt der zweiten Aufnahme noch immer im Blickwinkel der Kamera befindet.
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Anstelle zweier auf dem Negativfilm nebeneinander liegender Aufnahmen
ist aber auch eine Doppelbelichtung des gleichen Abschnittes des NeUativfilm möglich.
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Hierzu ist es lediglich notwendig, nach der ersten Aufnahme keinen
Filmvorschub eintreten zu lassen, sondern lediglich eine zweite Belichtung des bereits
einmal belichteten Filmabschnittes vorzunehmen Erst danach folgt der automatische
Filmvorschub um einen Schritt. Die erste und die zweite Aufnahme erlauben zusammen
mit den dargestellten örtlichen Verhältnissen die Feststellung des in der genannten
Verzögerungszeit durch das abgebildete Fahrzeug zurückgelegten Weges. In der Praxis
kann dies zum Beispiel so geschehen, dass auf der Fahrbahn, welche als Nesstrecke
dient, auf den Aufnahmen gut sichtbare Distanzmarken angebracht werden Eine andere,
insbesondere für mobile Anlagen besser geeignete Methode besteht darin, dass die
Distanzmarken in natura nicht angebracht sondern dass diese erst den Aufnahmen künstlich
überlagert werden. Diese Ueberlagerung kann zum Beispiel mit einer geeigneten Maske
erfolgen, welche sich in der Bildebene der Kamera befindet. Wesentlich sicherer
erweist sich jedoch eine weitere Methode, welche es gestattet, diese Distanzmarken
den Bildern nicht schon beim Belichten des Negativfilms, sondern erst nachträglich
optisch zu überlagern. Hierfür kann beispielsweise eine transparente Schablone mit
Distanzmarken den fertigen Kopien der Aufnahmen bei der Betrachtung überlagert werden.
Diese nachträgliche Ueberlagerung hat den Vorteil, dass sie nach der in der betreffenden
Aufnahme dargestellten
natürlichen Umgebung, d.h. nach der abgebildeten
Fahrstrasse und/oder allfälligen Kennzeichen auf oder bei derselben ausgerichtet
werden kann und somit beispielsweise auf der Fahrstrasse aufgemalte Distanzmarken
einwandfrei ersetzt. Demgegenüber würde eine Maske, welche Bestandteil der Kameraoptik
wäre, von der Blickrichtung der Kamera abhängig. Ein umständliches Einvisieren vom
Azimut-und Elevationswinkel wäre dann unumgänglich. Mit der genannten Schablonenmethode
ist es jedoch nur notwendig, eine vorgegebene AufstellungshUhe der Kamera einzuhalten,
was ohne Schwierigkeit ausführbar ist.
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Die Fig. 1 zeigt einen Grundriss eines Strassenstückes mit einer schematischen
Darstellung einer Messeinrichtung, gemäss vorliegender Erfindung. In Fig. 1 sind
zu erkennen: eine zu einem Geschwindigkeitsmessgerät gehörende Kamera 1, eine mehrspurige
Strasse 2, eine Schar äquidistanter, paralleler Markierungslinien 3, beispielsweise
im Abstand von je einem Meter, eine besondere Markierungslinie 4 und zwei Markierungspfähle
5 und 6 am oberen Rand der Strasse 2.
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Die Fig. 2 zeigt eine zentralperspektivische Darstellung der Anordnung
gemäss Fig. 1 aus der Sicht der Kamera.
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Man erkennt darin: die Markierungspfähle 5 und 6, eine Verbindungslinie
10, die Narkierungslinienschar 3, sowie die besondere Dlarkierungslinie 4.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen den Zusammenhang zwischen der Plandarstellung
und der perspektivischen Darstellung bei ideal aufgestellter Kamera. Unter ideal
aufgestellt ist in diesem Fall folgendes zu verstehen: 1. Die untere Bildbegrenzungslinie
liegt in einer Parallelebene zur Strassenebene.
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2. Die besondere Markierungslinie 4 und die Kameraöffnung liegen in
derselben Normalebene zur Strasse 2 (die Blickrichtung der Kamera braucht jedoch
nicht in dieser Ebene zu liegen).
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Bei diesen Voraussetzungen erkennt man folgende Zusammenhänge: 1.
Die besondere Markierungslinie 4 steht senkrecht zum unteren Bildrand und deckt
sich mit der Abbildung des Pfahls 5.
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2. Die imaginäre Verbindungslinie 10 der oberen Enden der Markierungspfähle
5 und 6, deren Höhe der Aufstellungshöhe der Kamera über der Strassenebene entspricht,
verläuft parallel zum unteren Bildrand. Die stellt den Horizont der Strassenebene
dar.
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Es lässt sich nun leicht einsehen, dass sich für jede Aufstellungshöhe
der Kamera, bei definierter Aequidistanz der in natura parallelen Markierungslinien
3 eine winkeltreue Abbildung ergibt, die unabhängig von der dreidimensionalen Blickrichtung
der Kamera ist. Eine Aenderung der
Blickrichtung der Kamera im
Raum bewirkt bei festem Aufstellungsort lediglich eine Translation bzw. Rotation
der Abbildung der Szene auf der Bildebene der Kamera, die Winkel jedoch, d.h. die
Perspektive, bleiben erhalten.
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Weil diese Winkel erhalten bleiben, lässt sich ohne weiteres ein Maskenbild,
bestehend aus den senkrecht aufeinander stehenden Geraden 10 und 4 und den abgebildeten
Markierungslinien 3 mit Fluchtpunkt im Schnittpunkt der Geraden 10 und 4, entwerfen.
Fehlen nun die Markierungslinien 4 in natura, so können sie, definierte Aufstellungshöhe
der Kamera vorausgesetzt, den Bildern mit einer transparenten Schablone, welche
das genannte Maskenbild enthält, überlagert werden.
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Die Abbildung 3 zeigt ein Beispiel einer Schablone zur Ueberiagerung
eines Distanzrasters auf eine photographische Aufnahme. Die Ueberlagerung der transparenten
Schablone gemäss Abbildung 3 hat dabei so zu erfolgen, dass die Linie 10 der Schablone
durch die oberen Enden der Markierungspfähle 5 und 6 geht und die Linie 4 sich mit
dem Pfahl 5 deckt. In der Ueberlagerung erhält man somit ein der Abbildung 2 äquivalentes
Bild, d.h. die Markierungslinien 3 treffen die Strassenoberfläche genau dort, wo
sie hingehören. Dies gilt für beliebige Blickrichtung der Kamera, solange sie sich
in der der Schablonenkonstruktion zugrunde gelegten Aufstellungshöhe befinden. Auch
der Abstand des Aufstellungsorte3
der Kamera von der Strasse spielt
keine Rolle.
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Soll nun erfindungsgemäss zwischen zwei Aufnahmen, d.h.
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der während der Zeit r zurückgelegte Weg eines Fahrzeuges ermittelt
werden, so wird die Schablone den beiden Aufnahmen nacheinander überlagert. In beiden
Bildern liest man beispielsweise die Stellung ein und desselben gut sichtbaren Rades
auf dem Distanzmasstab der Schablone ab und ermittelt so die Wegdifferenz. Diese
Differenz bedeutet den zurückgelegten Weg in Metern. Ist r konstant, so lässt sich
die gefahrene Geschwindigkeit nach dem zurückgelegten Weg aus einer entsprechenden
Tabelle entnehmen.
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Im folgenden soll nun beispielsweise eine Vorrichtung beschrieben
werden, welche die Durchführung des Verfahrens gestattet.
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Bild 4 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild einer Mess-und Registriervorrichtung.
Man erkennt: eine Radarantenne 21, die Kamera 1, eine Detektorschaltung 23, ein
Zeitglied 24, ein ODER-Tor 25 und einen Kamera-Auslöseverstärker 26. Zur weiteren
Verdeutlichung des Verfahrens ist die relative Anordnung des Radarstrahls 27, des
Kamerablickfeldes 28 und der mehrspurigen Strasse 2 angedeutet.
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Die Vorrichtung 20 funktioniert folgendermassen: Die Detektorschaltung
23 erzeugt beim Passieren eines Fahrzeuges
durch den Radarstrahl
27 einen Ausgangsimpuls 30. Es sind Detektorschaltungen 23 bekannt (Schweizer Patent
470'674), welche einen solchen Ausgangsimpuls 30 zum Beispiel beim Austritt des
Fahrzeuges aus dem Radarstrahl 27 erzeugen. Dieser Impulse dient dort (Schweizer
Patent 470'674) zur Auaösung einer Kamera zwecks Identifikation des Fahrzeuges und
Registrierung des Messresultates. In unserem vorliegenden Beispiel ist der entsprechende
Stromlaufpfad eingezeichnet, nämlich: von der Radarantenne 21 zur Detektorschaltung
23 zum ODER-Tor 25 zum Kamera-Auslöseverstärker 26 zur Kamera 1. Erfindungsgemäss
startet nun der Impuls 30 auch noch das Zeitglied 24, das seinerseits einen gegenüber
dem Impuls 30 um die Zeit 24 verzögerten Impuls 31 abgibt. Der verzögerte Impuls
31 bewirkt über das ODER-Tor 25 und den Kamera-Auslöseverstärker 26 eine gegenüber
der ersten Auslösung um 2 verzögerte zweite Auslösung der Kamera l. Das Zeitglied
24 liefert während seiner Laufzeit r ein Signal 32 zur Unterdrückung ev. während
dieser Laufzeit anfallender weiterer Impulse 30.
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Es sind selbstverständlich auch andere Mittel und Kriterien für die
erstmalige Kameraauslösung möglich.
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Für die erste Geschwindigkeitsmessung können statt Radargeschwindigkeitsmessgeräten
auch bekannte Sensoren, wie Lichtsc}iianken, pneumatische oder elektrische Schwellen
oder
dergleichen im Zusammenhang mit Zeitmessgeräten verwendet werden. Solche Einrichtungen
sind bekannt.
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Zur Sicherstellung der Zugehörigkeit einer solchen Geschwindigkeitsmessung
kann nun analog wie im früher beschriebenen Ausführungsbeispiel ebenfalls wenigstens
eine Registrierung bzw. photographische Aufnahme des vermessenen Fahrzeuges erfolgen.
Beispielsweise kann dann aus der Position des Fahrzeuges und der Zeitspanne seit
dem Passieren einer der genannten Schranken bzw.
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Schwellen die gemessene Geschwindigkeit des vermessenen Fahrzeuges
verifiziert werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin,
dass das früher erwähnte Zeitglied 24 einen Ausgangsimpuls 31 liefert, der gegenüber
dem Eingangs impuls 30 um eine der gemessenen Geschwindigkeit v umgekehrt proportionale
Zeit & verzögert erscheint. Hiermit kann nämlich erreicht werden, dass das richtig
gemessene Fahrzeug auf der zweiten Aufnahmeimmer etwa auf derselben Markierungslinie
der Markierungslinienschar 3 erscheint. Dies ist deshalb gewährleistet, weil hierbei
der während der Verzögerungszeit g zurückgelegte Weg unabhängig von der Geschwindigkeit
wird.
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In einer Dopplerradar-Geschwindigkeitsmesseinrichtung nach dem Schweizer
Patent 470'674 wird eine der gemessenen Geschwindigkeit proportionale Spannung U
gebildet. Schaltungen
zur Erzeugung einer von einer Spannung U
umgekehrt proportionalen Zeit (z.B. Laufzeit eines Zeitgliedes) sind bekannt (vergl.
Schweizer Patent 470'674).
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Wie erwähnt, eignen sich Geschwindigkeitsmesseinrichtungen, welche
auf dem Doppler-Prinzip beruhen, besonders gut als erste Messmethode gemäss vorliegender
Erfindung. Nach dem erwähnten Schweizer Patent 470'674 werden hierfür elektro-magnetische
Wellen beispielsweise im Bereich von etwa 10 GHz benutzt. Andere Frequenzbereiche
sind aber ebenfalls verwendbar und insbesondere können auch Lichtwellen, beispielsweise
von einer Laser-Lichtquelle stammend, verwendet werden.
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Schliesslich lässt sich das Doppler-Prinzip auch bei Schallwellen,
insbesondere Ultraschallwellen anwenden.
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Für die Registrierung ist vorstehend die Verwendung einer durch mindestens
eine Geschwindigkeitsmesseinrichtung auslösbaren Kamera vorgesehen. Es wäre jedoch
auch ausführbar, anstelle einer konventionellen Kamera eine Fernsehkamera mit zugehörigem
Aufzeich nungsgerät zu verwenden. Mit dem in vorliegender Schrift gewählten Begriff
"Registriervorrichtung" sollen daher auch Fernsehkameras mit zugehöriger Aufzeichnungsvorrichtung
als äquivalente Lösungen erfasst werden.