DE2341162A1 - Einrichtung und verfahren zur staendigen ueberwachung der jeweiligen standorte von fahrzeugen - Google Patents

Description

Arimelderin: The Boeing Company, Seattle, Washington/USA

Einrichtung und Verfahren zur ständigen Überwachung der jeweiligen Standorte von Fahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur ständigen Überwachung der jeweiligen Standorte von Fahrzeugen und betrifft insbesondere ein System, bei welchem das Prinzip des sogenannten Koppeins oder Besteckrechnens angewandt ist. Aufgrund der ständig steigenden Zahl von Fahrzeugen auf den Straßen und einer Zunahme der Anzahl und Komplexität der Straßen liegt es auf der Hand, daß ein System oder Systeme erforderlich sind, mit welchen eine Information hinsichtlich der Standorte von Fahrzeugen zusammengestellt und angezeigt werden kann. Bei privaten Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, ist dise Art Information vor allem zur koordinierten Verkehrsregelung in einem interessierenden Bezirk oder Bereich brauchbar und zweckmäßig. Bei öffentlichen Fahrzeugen, wie beispielsweise Bussen, Taxis, Feuerlöschfahrzeugen und Polizeiwagen ist diese Art Information

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nicht nur vor allem zur Fahrzeugsteuerung, sondern auch dazu brauchbar, die Anfahrzeiten der Fahrzeuge in Motfallen zu verkürzen und dadurch den Wirkungsgrad ihrer Ausnutzung zu erhöhen.

In dem speziellen Fall von Polizeifahrzeugen ist es bisher üblich gewesen, die Polizeifahrzeuge vorbestimmten Sektoren eines Bezirks zuzuordnen. Die Verbindungen zwischen jedem Polizeifahrzeug und einer zentralen Einsatzstelle sind über Zweiweg- bzw. Gegensprech-Funkverbindungen durchgeführt worden. Im allgemeinen weiß der Einsatzleiter in der Basisstation, daß sich das Polizeifahrzeug in dem vorbestimmten Bezirk befindet. Um einen genaueren Stanaort festzustellen und zu erhalten, muß der Einsatzleiter entweder den Fahrer jedes Polizeiwagens fragen oder der Fahrer muß seinen Standort in regelmäßigen Zeitabständen durchgeben. Die Schwierigkeit bei diesem Verfahren besteht darin, daß der Polizeibeamte in dem Fahrzeug im allgemeinen mit anderen Dingen als der Durchgabe seines Standortes beschäftigt ist.

Da diese Methode jedoch davon abhängt, daß der Polizeibeamte in dem jeweiligen Fahrzeug seinen Standort durchgibt, ist es dann unwirksam, wenn der Polizeibeamte im Einsatz ist, gerade mit einem Notfall beschäftigt ist oder sich aus irgendeinem anderen Grund von seinem Fahrzeug entfernt hat. Aber auch wenn der Polizeibeamte in der Lage ist, genau und fortlaufend seinen Standort durchzugeben, kann er dies doch nicht ständig tun, da die Möglichkeit, Daten über einen Sprech- oder Nachrichtenkanal zu übertragen, stark begrenzt ist, zumindest wenn viele Polizeifahrzeuge zur Nachrichtenübermittlung dieselben Frequenzen benutzen müssen. Obwohl die Möglichkeit, über Sprech- oder Nachrichtenkanäle Daten zu übertragen, durch

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Anwendung des bekannten "Zehner-Kodes" arbeitenden Verfahren vergrößert werden kann, ist die Standortdurchgabe nicht ohne weiteres an ein derartiges Kodesystem anpaßbar.

^TSin Nachteil, der sich aufgrund dieses Informationsmangels im Hinblick auf den jeweiligen Standort eines Polizeifahrzeuges ergibt, zeigt sich bei der Anfahrzeit eines Polizeifahrzeuges bei einem Notfall in einem Bezirk. Es wurde nämlich empirisch festgestellt, daß die durchschnittliche Anfahrzeit in der Größenordnung von 5 bis 7 Minuten liegt. Wenn der Einsatzleiter genauere Informationen über die jeweiligen Standorte der Polizeifahrzeuge hat, ist es durchaus möglich, daß bei einem besonderen Notfall der Einsatzleiter die Anfahrzeit dadurch verkürzen kann, daß er ein Polizeifahrzeug von einem benachbarten, angrenzenden Bezirk in den entsprechenden Bezirk beordert, wenn dieses Polizeifahrzeug erheblich näher an der Unfallstelle ist als das diesem Bezirk zugeordnete Polizeifahrzeug. Es kann jedoch auch ohne eine Einteilung in Bezirke ausgekommen werden und ein dynamischeres und geeigneteres Verfahren für die Ausnutzung und den Einsatz von Polizeifahrzeugen angewendet werden.

Einige bekannte Verfahren zur Verbesserung der Überwachung von Fahrzeugstandorten besteht darin, die Durchgabe des jeweiligen Fahrzeugs "automatisch" durchzuführen. Hierbei ist beispielsweise eine Karte bzw. ein Stadtplan des Bereichs oder Bezirks in dem Polizeifahrzeug und eine entsprechende Karte bzw. ein Stadtplan in der Einsatzstation angebracht. Der Standort des Fahrzeugs wird zu Beginn von dem Polizeibeamten durchgegeben, indem eine entsprechende Einrichtung an der Karten- oder Plankopie in dem Polizeifahrzeug eingestellt wird. Die Koordinaten dieses Standortes werden durch entsprechende Einrichtungen festgestellt und über einen Funkkanal an die Einsatzstation übertragen; die

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Koordinateninformation wird in Form einer Markierung auf der Karte oder dem Plan des Einsatzleiters eingetragen und wiedergegeben. Wenn die Daten in dem Funkkanal mehrfach ausgenutzt sind, um den Kanal auf eine Anzahl Polizeifahrzeuge zu verteilen, wird der Wirkungsgrad der Datenübertragung offensichtlich besser. Ein großer Nachteil dieses Sprechfunkverfahrens besteht darin, daß ein Polizeibeamter den Standort-Durchgabebetrieb einleiten muß.

Es sind auch Systeme bekannt, bei welchen versucht worden ist, den Standort des jeweiligen Polizeifahrzeugs automatisch festzustellen. Diese Systeme können im allgemeinen in zwei Gruppen unterteilt werden: bei der ersten Gruppe wird der Standort des Polizeifahrzeugs oder der -fahrzeuge von der Einsatz- oder Zentralstation aus gemessen. Bei der zweiten Gruppe ist in jedem Polizeifahrzeug eine Einrichtung untergebracht, mittels welcher sein Standort festgestellt und dieser an eine zentrale Station übertragen wird, wo sie zusammengefaßt und angezeigt werden.

Zu der ersten Gruppe gehören Systeme wie beispielsweise automatische Peilverfahren, das Radar- und das Loransystem. Automatische Peilverfahren sind schwierig bei der automatischen Feststellung einer großen Anzahl von Fahrzeugen, wie beispielsweise Polizeifahrzeugen, anwendbar. Beim Radar ergeben sich Fehler, und es gehen Informationen aufgrund von unerwünschten Bodenechos und falschen Signalrückläufen verloren, und zwar insbesondere in großen Stadtbezirken, wo eine große Anzahl reflektierender Objekte, beispielsweise Gebäude, vorhanden ist. Das Loran-System ist erfolgversprechender, jedoch die Fehler, die diesem Verfahren anhaften, scheinen ebenfalls seine Verwendbarkeit in großen Stadtbezirken zunichte zu machen.

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Bei einer Ausfuhrungsform hängt dies Verfahren von der geschickten Durchführung der Zeitbestimmung ab_# die für ein HF-Signal erforderlich ist, um sich von einer Vielzahl festliegender Standorte zu dem Streifenwagen auszubreiten. Diese Zeiten wiederum hängen von den Ausbreitungsbedingungen und -Verhältnissen in dem jeweiligen Bezirk ab. Wo eine Mehrwegausbreitung, wie beispielsweise in einem großen Stadtbezirk, möglich ist, ist die Feststellung der übertragenen Loran-Signale schwierig. Hierdurch scheint somit die Genauigkeit eines Loransystems für 95 % der Zeit im allgemeinen auf + 150 m (500 feet) beschränkt zu sein. In vielen Städten muß aber der Standort auf 30 m (100 feet) genau oder sogar weniger bekannt sein. Im allgemeinen verwenden die Systeme der zweiten Gruppe zur Bestimmung eines Standorts das Prinzip des sogenannten Koppeins oder Besteckrechnens. Beim Koppeln oder Besteckrechnen wird der AnfangsStandort des Fahrzeugs bestimmt und an die zentrale Einsatzstation übertragen. Diese Bestimmung kann entweder von dem Polizeibeamten von Hand oder mittels einer an einer geeigneten Stelle, beispielsweise an der Polizeigarage angebrachten Signalisierungseinrichtung, automatisch durchgeführt werden, wobei dann ein Kode an die zentrale Station übertragen wird, wenn das Fahrzeug in der Nähe der Signalisierungseinrichtung vorbeiführt. Wenn einmal der Ausgangsstandort des Fahrzeugs bekannt ist, kann dessen jeweiliger augenblicklicher Standort zu irgendeinem späteren Zeitpunkt berechnet werden, da die Strecke, die das Fahrzeug gefahren ist, sowie irgendwelche Richtungs- oder Fahrtrichtungsänderungen bekannt sind, die zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem das Fahrzeug an dem Ausgangspunkt vorbeigefahren ist, und dem Zeitpunkt der Messung eingetreten sind.

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Die Schwierigkeit bei den bekannten Systemen, bei denen das Prinzip des Koppeins bzw. Eesteckrechnens angewendet ist, besteht darin, daß sich Strecken- und Fartrichtungsfehler, welche sich durch die Strecken- und Fahrtrichtungssensoren ergeben, mit der Zeit anhäufen und summieren, so daß der Gesamtfehler bei der Standortangabe ständig größer wird. Fehler ergeben sich auch aufgrund der Tatsache, daß die zurückgelegte Strecke sowie die Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeugs nicht ständig durchgegeben werden können, wenn von mehr als einem Fahrzeug derselbe Nachrichtenkanal benutzt wird. Damit dieses nach dem Prinzip des Besteckrechnens arbeitende System genau ist, muß die Standortinformation fortlaufend korrigiert werden.

Bei bekannten Systemen ist jedoch dieses Korrekturverfahren nachteilig. Beispielsweise müssen eine Anzahl von Kontrollstellen in dem Operationsgebiet eingerichtet sein. Mittels eines stationären Senders oder einer anderen Einrichtung an der Kontrollstelle wird bei diesem Kommunikationssystem für Fahrzeuge ein bekannter Standortkode übertragen, wenn das Fahrzeug nahe an der Kontrollstelle vorbeifährt. Die Kosten für den Einbau der Sender oder der anderen Einrichtungen an verschiedenen Stellen in dem Bezirk lassen jedoch auch dieses System nachteilig erscheinen. Wenn ein Polizeifahrzeug nicht in der Lage ist, bei einem Notfall an einer Kontrollstelle vorbeizufahren, würde eine wichtige Information über seinen Standort zu einem Zeitpunkt verlorengehen, zu welchem diese Information dringend erforderlich ist und benötigt wird.

Die Erfindung soll daher ein System zur Überwachung der jeweiligen Standorte von Fahrzeugen schaffen, bei welchem der Standort von einem oder mehreren Fahrzeugen in einem

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geographisch vorgegebenen Bereich in einer zentralen Stelle zur Zusammenstellung und Anzeige verfügbar ist. Ferner soll mit einem solchen System eine Information, beispielsweise über die Standorte einer Anzahl von Fahrzeugen in einem bestimmten Bereich oder Bezirk jederzeit sofort mit einem so ausreichenden Grad an Genauigkeit zur Verfügung stehen, daß das System auch in einem verstopften und überfüllten Stadtbezirk angewendet werden kann.

Darüber hinaus soll mit einem solchen System zur Überwachung des jeweiligen Standortes eines Fahrzeugs die Berechnung des Fahrzeugstandortes mit Hilfe des sogenannten Koppel- bzw. Besteckrechenverfahrens aus der Information über den anfänglichen Standort eines Fahrzeugs, die jeweils zurückgelegte Strecke und die Fahrtrichtungsänderungen durchgeführt werden. Schließlich soll ein solches nach dem Prinzip des Besteckrechnens arbeitendes Überwachungssystem zur Berechnung eines Fahrzeugstandortes geschaffen werden, bei welchem sich häufende Fehler, wie sie bei Besteckrechensystemen üblich sind, kompensiert sind, ohne daß Stationen zur erneuten Eichung oder Kontrollstellen in dem Bezirk angeordnet sein müssen.

Eine Ausführungsform des Systems zur Überwachung der Standorte von Fahrzeugen ist gekennzeichnet durch einen Streckensensor, der ein Ausgangssignal jeweils für einen vorbestimmten Streckenabschnitt während der Fahrt eines Fahrzeugs abgibt, durch einen Fahrtrichtungssensor, der ein der Fahrtrichtung proportionales Signal abgibt, durch einen ersten Speicher, der die Koordinaten des zuletzt bekannten Standortes eines Fahrzeugs in einem vorbestimmten Bezirk enthält, und durch eine Recheneinrichtung, um periodisch die neuen Fahrzeug-Standortkoordinaten aus den Ausgangssignalen der Strecken- und Fahrtrichtungssensoren und dem zuletzt bekannten Standort zu berechnen, und dann

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den zuletzt bekannten Standort durch den neuen Fahrzeugstandort zu ersetzen. In einer zweiten Speichereinrichtung sind die Koordinaten der befahrbaren Flächen, d. h. der Straßen in dem Bezirk, eingespeichert. Ein Vergleich schafft ein Ausgangssignal, wenn die Koordinaten in dem ersten Speicher nicht mit den Koordinaten in dem zweiten Speicher übereinstimmen; auf das Ausgangsssignal des Vergleichers spricht dann eine Einrichtung an, mittels welcher die Koordinaten in dem ersten Speicher so geändert werden, daß sie den Koordinaten der nächstliegenden befahrbaren Fläche, d. h. Straße, in dem zweiten Speicher entsprechen.

Ferner weist die Erfindung ein Verfahren zur ständigen überwachung des Standortes eines Fahrzeuges in einem vorbestimmten Bereich auf, wobei der zuletzt bekannte Standort''des Fahrzeugs in Form von Koordinanten X_ai_t/ ^Y _ait gespeichert ist. Ein Streckenabschnitt bzw. ein Streckeninkrement /\p, um welchen sich das Fahrzeug von dem zuletzt bekannten Standort entfernt hat, und der Fahrtrichtungswinkel, unter welchem sich das Fahrzeug bewegt hat, werden ebenfalls gemessen. Ein neuer Standort wird für das Fahrzeug in Form von Koordinaten ^x _ne„r ^Y _neu periodisch aus den Beziehungen X„„„ = X,. + /\D /cos(Fahrtrichtung)/ und

+ £\p/sin(Fahrtrichtung!7berechnet. Die Koordinaten X , Y

werden dann als die Koordinaten X , , Y . für die nachfolgenden Berechnungen gespeichert.

Um sich häufende Fehler auszugleichen, werden die Koordinaten X_alt» ^Y _ai_t ^mit einer Aufstellung der Koordinatenwerte X . , Y . verglichen, die den befahrbaren Strecken, d. h. den Straßen, in dem Bereich entsprechen. Ein Kriterium für die Fehlerkorrektur ist darin zu sehen, daß das Fahrzeug auf einer befahrbaren Fläche bleibt. Wenn daher die Koordinaten X_alt» ^Y _ai_t nicht irgendwelchen Koordinaten X , Y

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in der Aufstellung entsprechen, wird die Aufstellung durchsucht, um Koordinaten X ,,X , zu finden, die den Koordinaten X__lt und Y , weitgehend entsprechen, d. h. sehr nahe bei diesen Koordinaten liegen« Die Koordinaten X ,, Y , können dann als die Koordinaten ^x _ai4-'^Y _alt

und der Überwachungsvorgang kann fortgesetzt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen System zur überwachung der Standorte von Fahrzeugen können auch in einer zentralen Station die Standorte einer Anzahl von Fahrzeugen in einem vorbestimmten Bezirk oder Bereich bestimmt werden. Dies System weist eine Anzahl beweglicher Einheiten auf, von denen eine jedem Fahrzeug zugeordnet ist, und welche jeweils einen Strecken- und einen Fahrtrichtungs-Sensor besitzen. Mittels eines mehrfach ausgenutzten Nachrichtenübertragungssystems werden die Ausgangssignale der Strecken- und Fahrtrichtungssensoren von jeder der beweglichen Einheit an eine zentrale Station übertragen. In der zentralen Station werden die Ausgangssignale der Strecken- und Fahrrxchtungssensoren zeitweilig gespeichert. Hierbei speichert eine erste Einrichtung den letztbekannten Standort für jedes der Fahrzeuge. Eine Recheneinrichtung berechnet periodisch einen neuen Standort für jedes der Fahrzeuge und speichert den neuen Standort in der ersten Speichereinrichtung ein. Diese Recheneinrichtung arbeitet nach dem für jedes Fahrzeug zuletzt bekannten Standort ebenso wie nach der Entfernungs- und Fahrtrichtungsinformation, welche in den AusgangsSignalen der Strecken- und Fahrtrichtungssensoren enthalten sind.

Um sich häufende Fehler zu korrigieren, ist ein-zweiter Speicher in der zentralen Station vorgesehen, im welchem die Lagen der befahrbaren Flächen, d. h. der Straßen, in dem Bezirk gespeichert sind. Ferner sind Einrichtungen zum Vergleich des Standortes jedes Fahrzeugs in dem ersten

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Speicher mit den Lagen der befahrbaren Flächen in dem zweiten Speicher vorgesehen. Ein Ausgang wird abgegeben, wenn der Standort irgendeines Fahrzeugs nicht irgend- ~ einer Lage einer befahrbaren Fläche in dem zweiten Speicher entspricht. Bei Auftreten dieses Ausgangssignals ' wird mittels einer weiteren Einrichtung der Fahrzeugstandort in dem ersten Speicher auf den neuesten Stand gebracht und so geändert, daß er der Lage der nächstliegenden befahrbaren Fläche in dem zweiten Speicher entspricht.

Mit der Erfindung ist also ein System zur Anzeige des augenblicklichen Standorts von einem oder mehreren Fahrzeugen, wie beispielsweise von Polizeifahrzeugen oder Taxis geschaffen, wobei das Prinzip des sogenannten Koppeins bzw. Besteckrechnens verwendet ist. Bei dem System gemäß der Erfindung sind ein Streckensensor, wie beispielsweise ein Zähler, der die Umdrehungen des Fahrzeugtachometers speichert, und ein Fahrtrichtungssensor, wie beispielsweise ein Magnetkompaß, vorgesehen, welche jeweils in einem Fahrzeug angeordnet sind. Mittels eines Zeitmultiplex-Nachrichtensystems werden die Entfernungsund Fahrtrichtungsänderungen in periodischen Abständen an eine zentrale Stelle übertragen.

In dieser wird der Standort jedes Fahrzeugs in einem Speicher eingespeichert, wobei mit einem bekannten Ausgangsstandort begonnen wird, und periodisch auf den neuesten Stand gebracht, wozu die übertragene Information über die Entfernungs- und Fahrtrichtungsänderung verwendet wird. Erforderlichenfalls können die gespeicherten Fahrzeugstandorte auch an eine Anzeigeeinheit übertragen werden. Um sich häufende Fehler zu kompensieren, wie sie normalerweise in nach dem Besteckrechen-Verfahren arbeitenden Systemen auftreten, vergleicht der Rechner periodisch

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den gespeicherten Standort jedes Fahrzeugs mit einer intern gespeicharten Matrix, welche den bekannten Haupt-, Nebenstraßen und Gassen des jeweiligen Bezirks entspricht. Wenn der Fahrzeugstandort und die Straßenlage einander nicht entsprechen, wird der Fahrzeugstandort so korrigiert und geändert, daß er der nächstliegenden Straße entspricht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert; es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild einer beweglichen Einheit des erfindungsgemäßen Systems zur Überwachung des Standortes von Fahrzeugen;

Figur 2 ein Blockschaltbild einer zentralen Station des Systems;

Figur 3 ein Ablaufdiagramm, in welchem dargestellt ist, wie das System den Fahrzeugstandort und andere Informationen zeitlich nacheinander ausnutzt;

Figur 4 ein Flußdiagramm, in welchem ein Rechnerprogramm zur Steuerung eines Digitalrechners in dem System in On-line-Betreib dargestellt ist, um die Standorte der beweglichen Einheiten des Systems zu bestimmen und die jeweiligen Standorte entsprechend dem neuesten Stand zu ändern, um sich angehäuft habende Fehler auszugleichen;

Figur 5 eine Kopie einer vom Rechner ausgegebenen Vorlage, in welcher eine im Rechner gespeicherte Matrix dargestellt ist, welche den bekannten Haupt-, Nebenstraßen und Gassen eines üblichen Stadtbezirks entspricht;

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Figur 6 eine Stadtplankopie eines Stadtbezirks, in welchem ein X-Y-Kurvenschreiber die Route eines Fahrzeugs aufgezeichnet hat, dessen Standort mit Hilfe des Besteckrechnenverfahrens ohne Kompensierung der sich angehäuft habenden Fehler berechnet ist;

Figur 7 eine Stadtplankopie desselben Bezirks mit derselben von dem Fahrzeug zurückgelegten Route, wobei aber die mit dem Besteckrechen-Verfahren erhaltene Standortinformation mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend korrgiert und entsprechend dem neuesten Stand geändert ist;

Figur 8 eine aufgelöste, perspektivische Darstellung eines in der Erfindung verwendeten Streckensensors;

Figur 8A eine perspektivische Darstellung eines bevorzugten Streckensensors, und

Figur 9 einen in der Erfindung verwendeten Fahrtrichtungssensor .

Vor der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dürfte es zweckmäßig sein, aufzuzeigen, wie ein Standort mit Hilfe des sogenannten Besteckrechen-Verfahrens bestimmt werden kann. Hierbei muß erstens der Anfangsstandort bzw. die Ausgangsstelle des Beobachters mit einer für die nachfolgende Bestimmung ausreichenden Genauigkeit bekannt sein. Wenn sich dann der Beobachter von diesem Anfangsstandpunkt entfernt, muß die Strecke, die er zurücklegt, sowie die Richtung, in welcher er sich bewegt, gemessen werden. Die Bewegungsrichtung wird üblicherweise durch den Winkel definiert, den sie

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bezüglich der Erd-Nord-Süd-Achse hat. Im speziellen Fall eines Stadtbezirkes kann die Fahrtrichtung beliebig als der Winkel definiert sein, den sie mit einer in dem jeweiligen Bereich vorgesehenen Y-Achse bildet, die der magnetischen Erdachse entsprechen kann oder nicht. Die Y-Achse kann zweckmäßigerweise so festgelegt sein, daß sie mit einer vertikalen Achse in einem Plan des jeweiligen Bezirks übereinstimmt; die X-Achse wird dann im allgemeinen senkrecht hierzu gewählt.

Wenn der AnfangsStandort des Beobachters durch die Koordinaten X ,. = X₁-; und Y₁.= Y₁-. gekennzeichnet ist, kann der axt υ sit υ

Standort des Beobachters, nachdem er sich zu den Koordinaten X , Y begeben hat, folgendermaßen berechnet werden:

Gleichung I: X = X ,. + /\D/cos(Bewegungsrichtung)/;

neu axt —* — —

Gleichung II; Y = Y ,, + /\D/s*in (Bewegungsrichtung) /;

wobei AjD der in einer vorgegebenen Bewegungsrichtung zurückgelegte Streckenabschnitt bzw. das entsprechende Streckeninkrement ist.

Fehler bei der Bestimmung des neuen Standorts des Beobachters können sich aufgrund einer Anzahl von Ursachen ergeben. Erstens werden die Entfernungs- und Fahrtrichtungsmessungen mit einem gewissen Fehler durchgefürt. Obwohl diese Fehler für die erste Standortbestimmung durchaus innnerhalb eines vorgeschriebenen Genauigkeitsbereichs gehalten werden können, addieren sie sich im allgemeinen, wenn die zweiten und nachfolgenden Standortbestimmungen unter Verwendung der vorher bestimmten Koordinaten X , Y_n als Koordinaten X , , Y-_lt

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in den Gleichungen I und II durchgeführt werden; d. h. die Fehler bei der ersten Standortbestimmung werden zu den Fehlern bei der zweiten Standortbestimmung und die Gesamtfehler bei der zweiten Standortbestimmung werden zu denen der dritten Standortbestimmung, usw. hinzuaddiert, so daß der gesamte Standortfehler, nachdem der Beobachter eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat, die vorgeschriebene Genauigkeit übersteigt. Zweitens sind die Gleichungen I und II nur gültig, wenn die zurückgelegte Strecke /\D in einer konstanten Bewegungsrichtung erfolgt. Praktisch ändert sich aber die Bewegungsrichtung des Beobachters ständig geringfügig und gelegentlich auch in größerem Maß. Wenn die vorbeschriebenen Berechnungen nicht für jede Bewegungsrichtungsänderung durchgeführt werden, kommt ein zusätzlicher Fehler hinzu, der sich ebenfalls zu den übrigen addiert.

Wenn das sogenannte Besteckrechen-Verfahren zur Bestimmung und Durchgabe des Standortes einer Anzahl Fahrzeuge in dem erfindungsgemäßen System verwendet wird, nehmen die vorbeschriebenen Fehler der zweiten Art wahrscheinlich zu, da jedes Fahrzeug wahrscheinlich nicht ständig mit einer einzigen zentralen Stelle in Verbindung stehen kann.

Nunmehr wird ein System zur ständigen überwachung der Standorte von Fahrzeugen beschrieben, in welchem die vorerwähnten Fehler ausgeglichen und eine zuverlässige und fortlaufende Standortdurchgabe geschaffen ist.

In Figur 1 werden die Entfernungsmessungen mittels eines Drehdetektors 10 geschaffen, welcher seinen Eingang von einem Drehmechanismus des Fahrzeugs erhält, welcher sich entsprechend der Fahrzeugbewegung, beispielsweise der Fahrzeugtachometerwelle oder dessen Antriebswelle dreht.

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In Figur 8 weist eine Ausführungsform des Drehdetektors zum Fühlen der Umdrehungen der Fahrzeug-Techaometerwelle ein Gehäuse 103 mit einem Anschlußteil 102 für die Tachometerwelle auf. Ein Kabel 100 von dem Fahrzeug-Differential " oder -getriebe für den Fahrzeugtachometer ist mittels eines Kabelanschlusses 101 an das Anschlußteil 102 angekoppelt. Infolgedessen dreht sich eine Welle 104 entsprechend der Fahrzeugbewegung mit dem Detektor. Die Welle 104 trägt eine Unterbrechungs- bzw. Zerhackerscheibe 105 mit einem Einschnitt 106. Eine Lichtquelle 107, welche mittels einer Gleichspannungsbatterie 103 erregt wird, ist auf einer Seite der Zerhackerscheibe 105 und ein photoelektrischer Detektor 109 auf der anderen Seite der Scheibe angeordnet; dieser Detektor gibt ein Ausgangssignal an eine Leitung 11 bei jeder Umdrehung der Welle 104 ab. Der Ausgangsanschluß an dem Fahrzeugtachometer weist ein Anschlußteil 110, einen Kabelanschluß 111 und ein Tachometerwellenkabel 112 auf.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Drehdetektors 10, welcher nicht für Fehler anfällig ist, die sich bei einem Durchdrehen der Räder ergeben, wenn das Fahrzeug fest sitzt oder wenn es auf einer glatten schlüpfrigen Straße fährt, ist in Figur 8A dargestellt. Eine Achse 113, beispielsweise eine Fahrzeug-Vorderachse, trägt ein nichtangetriebenes sich frei drehendes Rad 114, welches einem Vorderrad bei den meisten in Amerika verwendeten Fahrzeugen entsprechen kann. Eine Scheibe 115 ist auf der Achse 113 drehbar an dem Rad 114 angebracht, und weist an ihrem Umfang eine Anzahl im gleichen Abstand voneinander angeordneter zahnförmiger Vorsprünge bzw. Ansätze 115A auf. Vorzugsweise besteht die Scheibe 115 aus einem magnetisch permeablen Material, so daß die Vorsprünge oder Ansätze 115a auf einen in unmittelbarer Nähe fest angebrachten, magnetischen Sensor 116 einwirken, um bei jedem Durchgang eines

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Vorsprungs oder Ansatzes 115A ein Ausgangssignal auf der Leitung 11 zu erzeugen.

Jeder Impuls auf der Leitung 111 entspricht einem vorbestimmten, von dem Fahrzeug zurückgelegten Streckenabschnitt bzw. -inkrement. Die Impulse werden mittels eines Teilers rückwärts gezählt, so daß seine Ausgangsimpulse auf einer Leitung 17 größeren, für die Systemgenauigkeit ausreichenden, zurückgelegten Streckenabschnitten entsprechen. Beispielsweise können die Impulse auf der Leitung 14 abgegeben werden, wenn jeweils etwa 13 m (44 feet) zurückgelegt sind. Diese Impulse werden in einem rückstellbaren Zähler gespeichert, welcher einen Ausgang an die Leitung 19 abgibt, wie nachfolgend noch zu beschreiben ist. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Zähler 18 ein zweistufiger Zähler sein, der durch einen auf einer Leitung 36A anliegenden Impuls zurückgestellt wird.

Fahrtrichtungsmessungen können mittels des Ausgangs eines Fahrtrichtungsdetektors 12 durchgeführt werden, welcher einen Kompaß oder ein anderes richtungsempfindliches, am Fahrzeug angebrachtes Element aufweist; z.B. kann ein den Fluß steuernder oder Magnet-Kompaß verwendet werden. Eine Ausfuhrungsform eines Fahrtrichtungsdetektors 12 ist in Figur 9 dargestellt; er weist eine Kompaßscheibe 120 auf, welche von Lagerstiften 120, 121A getragen ist, damit sie sich mit dem magnetischen Erdfeld dreht. Eine Lichtquelle 123, welche von einer Gleichspannungsbatterie 124 versorgt wird, ist unmittelbar über der Kompaßscheibe 120 angeordnet. Ein Sektor 122 ist aus der Scheibe 12O entfernt, so daß Licht jeweils auf bestimmte Elemente einer Anzahl photoelektrischer Elemente 125 auftreffen kann, welche entlang dem Umfang der Scheibe 120 angeordnet sind. Die Winkel zwischen den photoelektrischen Elementen 125 sind

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jeweils gleich, und jeder Winkel ist seinerseits gleich dem eingeschlossenen Winkel des Sektors 122. Infolgedessen werden Ausgangssignale von den photoelektrischen Elementen 125 erhalten, welche mit Licht von der Lichtquelle 123 über den Sektor 122 beaufschlagt werden. Die Ausgangssignale zeigen die relative Ausrichtung des Fahrzeugs bezüglich der magnetischen Erdachse an. Die in Figur 1 insgesamt mit 13 bezeichneten Ausgangsleitungen von den photoelektrischen Elementen 125 sind an den Eingang einer Kodiermatrix, welche irgendeine der bekannten Ausführunsformen sein kann, angekoppelt, um die an ihr anliegenden Ausgangssignale in einen Ausgangsimpuls oder Impulszug zur Steuerung von Taktimpulsen auf einer Leitung 35 umzuwandeln.

Beispielsweise kann der von dem Sektor 122 eingeschlossene Winkel 22,5 einschließen, wobei dann der Winkel zwischen den einzelnen photoelektrischen Elementen 125 ebenfalls 22,5° beträgt und mit 16 photoelektrischen Elementen 125 versehen sind.

Das System zur Überwachung des Standortes von Fahrzeugen kann auch eine Einrichtung zur Übertragung der bekannten "Zehner"-Kodes aufweisen. In diesem Fall weist das System ein Tastenfeld 14 auf, das wenigstens 10 nicht-dargestellte Drucktastenschalter besitzt, so daß eine Bedienungsperson den entsprechenden Kode in digitaler Form eingeben kann. Die in Figur 1 insgesamt mit 15 bezeichneten Ausgangsleitungen der Schalter in dem Tastenfeld 14 sind an eine Kodiermatrix 22 angekoppelt, die, gesteuert durch die Taktimpulse auf der Leitung 35, einen dem gewählten Kode entsprechenden Impulsausgang schafft. Beispielsweise können die Signale auf der Leitung 23 in dem bekannten binär kodierten Dezimalkode (BCD) vorliegen.

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Die Leitungen 19, 21 und 2 3 sind an den Eingang eines Multiplexers 24 angeschlossen, welcher einen Ausgangsimpulszug auf der Leitung 25 schafft, welcher gleichzeitig eine Entfernungs-, Fahrtrichtungsund eine "Zehner"-Kodeinformation erhält; der Multiplexer wird durch ein Steuersignal auf einer Leitung 36A gesteuert, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Der Impulszug auf der Leitung 25 wird in einem HF-Sender 26 auf einen entsprechenden HF-Träger moduliert. Das HF-Signal liegt an der Leitung 27 an und ist über eine Koppeleinrichtung 28 an eine Antenne 28A angekoppelt.

In Figur 2, in welcher die Teile des in einer zentralen Station angeordneten Systems dargestellt sind, wird das gesendete HF-Signal mittels einer Antenne 40 empfangen und über eine Koppeleinrichtung 42 und eine Leitung 43 an den Eingang eines Empfängers 5O angekoppelt. Der HF-Träger wird in dem Empfänger 50 entfernt, und der modulierte Impulszug wird über eine Ausgangsleitung 51 einem Datenumsetzer 52 zugeführt, welcher den Impulszug in ein Format umsetzt, welches dem einen Digitalrechner 54 entspricht. Die umgesetzten Daten werden über eine Leitung 5 3 an einen Demultiplexer 54A übertragen, wo sie entsprechend umgesetzt werden, und werden dann an einen Teil eines ein Steuerprogramm betreibenden Rechners 54 angelegt, wie im einzelnen nachfolgend noch beschrieben wird.

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Zur Steuerung der Datenübertragung von einer Vielzahl von Fahrzeugen, die jeweils ein System aufweisen, das dem anhand von Figur 1 beschriebenen System ähnlich ist, arbeitet der Rechner 54 mit einem Taktgeber 48 und einen Demultiplexer 5 4A für einen Zeit-Multiplexbetrieb zusammen. Der Taktgeber 48 erzeugt eine Anzahl Taktimpulse, die über eine Leitung 49C an dem Rechner 54 und den Demultiplexer 5 4A anliegen, um eine Zeitbasis für das System zu schaffen. In dem Taktgeber 48 ist ein Zähler 49A vorgesehen, welcher die Taktimpulse zählt und einen Ausgangs-Synchronisierimpuls von bestimmter Dauer auf einer Leitung 49B jeweils bei einer vorbestimmten Anzahl von Taktimpulsen schafft. Der Synchronisierimpuls wird zur Ausbildung eines Abschragezyklus des Systems verwendet und die Impulsfrequenz kann beispielsweise 1Hz sein. Der Taktgeber-48 weist auch eine nicht dargestellte Schaltung auf, um aus dem Synchronisierinpuls einen Steuer- bzw. Freigabeimpuls abzuleiten, welcher auf einer Leitung 49 an dem Empfänger 50 zur Steuerung seines Betriebs vorgesehen ist.

Jeder Synchronisierimpuls auf der Leitung 49B wird an den Rechner 5 4 und den Demultiplexer 5 4A für' Synchronisier-, Demultiplex- und Lesevorgänge sowie an einen Signatur- bzw. Zeichengenerator 46 angelegt, welcher in einen HF-Sender 44 vorgesehen ist. Der HF-Signalausgang des Senders wird über eine Leitung 45 und die Koppeleinrichtung 42 an die Antenne 40 angekoppelt. Der Signatur- bzw. Zeichengenerator 46 kann einen Oszillator aufweisen, der eine Reihe niederfrequenter Impulse für die Dauer des Synchronisierinipulses auf der Leitung 49B schafft. Diese Impulse oder die "Signatur" werden mittels

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des Senders 44 auf einen HF-Träger moduliert und jeweils an die beweglichen Einheiten des Systems übertragen. Die Signaturimpulse werden zum Synchronisieren der Zeit-Multiplexvorgänge der beweglichen Einheiten zusammen mit der in Figur 2 dargestellten Basis-Station verwendet.

In Figur 1 v/erden die HF-Signale, welche mittels der Antenne 28Λ empfangen werden, über die Koppeleinrichtung 28 und eine Leitung 29 an den Eingang eines HF-Empfängers 30 angekoppelt. Der HF-Träger wird in dem Empfänger 30 entfernt und der demodulierte Ausgang liegt auf einer Leitung 31 an. Ein Signatur-Detektor 32 stellt niederfrequente Signaturimpulse auf der Leitung 31 fest und schafft einen Synchronisierimpuls auf einer Leitung 33, über der Empfänger 30 angesteuert wird und welche zusätzlich einen lokalen Taktgeber 34 steuert und synchronisiert. Die Taktimpulse von dem lokalen Taktgeber 34 steuern die Schaffung der Datensignale und die zeitliche Mehrfachausnutzung dieser Datensignale in der beweglichen Einheit. Vorzugsweise ist die Impulsfolgefrequenz der Taktimpulse mit der des Haupttaktgebers 48 identisch.

Eine Leitung 35 ist mi-t einer Kodiermatrix 20, einer Kodiermatrix 22, einem Multiplexer 24 und einem Zähler verbunden. Für jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Taktimpulsen auf der Leitung 35 gibt der Zähler 36 an eine Leitung 36A einen Ausgangsimpuls ab. Der Zähler 36 ist so ausgelegt, daß ein Ausgangsimpuls bei jedem Abfragezyklus vorhanden ist. Schließlich wird der Empfänger 30 zusätzlich noch mittels eines Steuerimpulses von dem Multiplexer 24 auf einer Leitung 24A gesteuert.

Weitere Einzelheiten des Aufbaus sowie Funktionsmerkaiale werden anhand der Figuren 1 und 2 in Verbindung mit

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- 21 dem in Figur 3 dargestellten Taktsteuerdiagram beschrieben.

Der Haupttaktgeber 48 soll in Betrieb sein und der ihm zugeordnete Zähler 49A. soll anfangs zurückgestellt sein. Am Ende einer vorbestiitimten Anzahl von Taktimpulsen gibt der Zähler 49A ein Ausgangssignal ab, wodurch der Synchronisierimpuls, wie in Figur 3(a) dargestellt, auf der Leitung 49B erzeugt wird. Die Vorderflanke des Synchronisierimpulses löst den Signaturgenerator 46 aus, welcher einen niederfrequenten Impulszug schafft, bis er durch die Riickflanke des Synchronisierimpulses abgeschaltet wird, wie in Figur 3(b) dargestellt. Die Signatur kann beispielsweise fünf Ausgangsimpulse bei einer Frequenz von 1 KHz aufweisen.

Die Rückflanke des Synchronisierimpulses setzt auch einen Zähler und eine nicht dargestellte logische Einrichtung in dem Demultiplexer 54A zurück und wird mittels einer nicht dargestellten Schaltung in dem Haupttaktgeber 48 dazu verwendet, den Auslöseimpuls auf der Leitung 49 zu schaffen, welcher den Empfänger 5O in der Basis-Station, wie am besten aus Figur 3(d) zu ersehen ist, zum Empfang der Multiplex-Daten von der Anzahl in dem System verwendeten beweglichen Einrichtungen anschaltet. Nach Rückstellung durch den Synchronisierimpuls gibt der Zähler und die logische Einrichtung in dem Demultiplexer 54A einen Satz aus Taktimpulsen abgeleiteten Ausgangssignalen an die Leitung 49C, welche die nachfolgenden Abfrageintervalle oder "Fenster bzw. Zwischenräume" in jedem Abfragezyklus schafft, um die Daten zu erkennen, die von jedem der η beweglichen Einrichtungen während des zugeordneten Abfrageintervalls gesendet werden, wie am besten aus Figur 3(e) zu ersehen ist. Jedes Intervall kann beispielsweise 5 ms lang sein.

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Der Rechner 54 ist so programmiert, daß er die empfangenen Demultiplex-Daten an die der jeweiligen beweglichen Einheit entsprechenden Speicherstellen überträgt. Am Ende des η-ten Abfrageintervalls gibt der Deinultiplexer 54A einen Rückstellimpuls über die Leitung 57 an den Haupttaktgeber 48 ab, welcher seinerseits den Zähler 49A zurückstellt. Zu diesem Zeitpunkt liegt dann der Auslöseiiapuls nicht mehr an der Leitung 49 an, so daß der Empfänger 50 zeitweilig abgeschaltet wird. Kurz danach liegt wieder ein Synchronisierimpuls von dem Zähler 49A auf der Leitung 49B an, um den Abfragezyklus zu wiederholen .

Es sei nun vorausgesetzt, daß der Empfänger 30 in einer bestimmten beweglichen Einheit angeschaltet ist. Wenn die Signaturimpulse auf der Leitung 31 anliegen, liegt am Ausgang des Signatur-Detektors 32 der Synchronisierimpuls auf der Leitung 33 an, welcher dem in Figur 3(a) dargesllten Synchroniaierimpuls in der Basis-Station ähnlich ist. Die Rückflanke dieses Synchronisierimpulses setzt den lokalen Taktgeber 34 in Gang und schaltet den Empfägner 30 ab, wie.aus Figur 3(c) zu ersehen ist. Die Taktimpulse auf der Leitung 35 werden zur Schaffung von AusgangsSignalen auf den Leitungen 21 und 23 verwendet, welche der augenblicklichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, und, wenn er überhaupt erforderlich ist, einem "Zehner"-Kode entsprechen.

Nach einer vorbestimmten Anzahl von Taktimpulsen auf der Leitung 35 gibt der Zähler 36 einen Ausgangsimpuls an die Leitung 36A ab, dessen Vorderflanke den Beginn eines bestimmten, der beweglichen Einheit zugeteilten Abfrageintervall kennzeichnet. Das Abfrageintervall der bewegliehen Einheit stimmt wegen der mittels der Signatur-Impulse durchgeführten Synchronisierung mit einem der

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Abfrageintervalle in der Basis-Station überein. Entsprechend aen Taktirapulsen auf der Leitung 35 und dem.Impuls auf
der Leitung 36A schafft der Multiplexer 24 aus den auf den Leitungen 19, 21 und 23 vorhandenen Ausgangssignalen einen Ausgangsimpulszug oder ein Informationswort. Ein Beispiel für einen derartigen Impulszug ist in Figur 3(f) widergegeben; er weist die Serienübertragung der Fahrtrichtung, eines Streckenabschnittes /\D, eines Notzustandes, des
Lärmschutzes und von zwei einem geforderten "Zehner"-Kode entsprechenden BCD-Zahlen auf.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß nur zwei Bit-Stellen in dem Impulszug für die ^D-Daten erforderlich sind. Wenn die Frequenz des Abfragezyklus. HIz ist und eine Abfragung einmal pro Zyklus durchgeführt wird, dann findet die
Datenübertragung in Intervallen von einer Sekunde statt. Wenn ein Ausgangsimpuls auf der Leitung 17 von dem Teiler 16 jeweils bei einer Fahrtstrecke des Fahrzeugs von etwa 13 m (44 feet) geschaffen wird, dann erhält der Zähler 18 die Daten "00"; wenn das Fahrzeug steht oder wenn es
langsamer als 13 m/sek (44 feet/sec) während des Abfragezykluses fährt; er erhält Daten "01"; wenn das Fahrzeug schneller als 13 m/sek fährt; er erhält die Daten
"10", wenn das Fahrzeug schneller als 26 m/sek (88 feet/ sec) fährt, oder er erhält die Daten "11", wenn das Fahrzeug schneller als etwa 40 m/sek (132 feet/sec) und
langsamer als 63 m/sek (176 feet/sec) fährt. Infolgedessen können mit einen Zwei-Bitkode Fahrzeuggeschwindigkeiten bis 6 3 m/sek (176 feet/sec) oder bis zu etwa
190 km/sec (120 mph) beherrscht werden.

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An der Rückflanke des Impulses auf der Leitung 36A wird der Zähler 18 zurückgestellt, um während des nächsten Abfragezyklus Impulse auf der Leitung 17 zu speichern. Am Ende des η-ten-Abfrageintervalls gibt der Multiplexer 24 einen Steuerimpuls an die Leitung 24A ab, um den Empfänger 30 zum Empfang von Signaturimpulsen auszulösen, um dadurch einen neuen Abfragezyklus zu starten.

Wenn die Daten von einer Anzahl Fahrzeuge an der Basisbzw. Zentralstation empfangen werden, ändert der Datenumsetzer 52 das Datenformat von dem Rechner 54 von Serienin Parallelbetrieb um. Die Daten werden dann mittels des Demultiplexers 54A demultiplex verarbeitet, wie vorher beschrieben ist, und werden dann an entsprechende Speicherstellen in dem Rechner 54 übertragen. Die "Zehner"-Kodedaten können dann an eine entsprechende, nicht dargestellte Anzeigeeinrichtung übertragen werden, welche keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet. Um den Fahrzeugstandort aus den Fahrtrichtungs- und /^D-Daten zu berechnen und diese Berechnungen von den sich gehäuft habenden Fehlern zu reinigen bzw. sie entsprechend zu korrigieren, wird der Rechner 54 mittels eines Programms gesteuert, dessen Flußlaufdiagram in Figur 4 dargestellt ist.

In dem Rechner 54 ist eine erste Speicheranordnung zur Speicherung der berechneten X und X Koordinaten jeder beweglichen Einheit in dem System vorgesehen. Der Anfangsstandort mit den Koordinaten X_Q, Y_Q jedes Fahrzeugs wird in diese erste Speicheranordnung etwa dann eingegeben, wenn das Fahrzeug einen bekannten Standort, beispielsweise die Polizeigarage, verläßt. Während jedes Abfragezyklus werden die /\p- und die Fahrtrichtungsdaten für die beweglichen Einheiten gesteuert von dem Haupttaktgeber 48A wie vorstehend ausgeführt, in den Rechner 54 eingegeben.

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Die X- und Y-Koordinaten in der ersten Speicheranordnung werden dann für jede bewegliche Einheit vorzugsweise einmal in jedem Abfragezyklus geändert, indem mit den eingangs angegebenen Gleichungen I und II die neuen Koordinaten X , Y berechnet werden, wobei die vorherigen X- und Y-Koordinaten in der ersten Speicheranordnung und die /\D und die Fahrtrichtungswerte für jede bewegliche Einheit verwendet werden und die Daten X , Y in der ersten Speicheranordnung gespeichert werden.

Die Koordinaten X_neu , Y_{neu können mittels des} Rechners über die Leitung 55 an eine Anzeigeeinrichtung 56 übertragen werden, welche keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, welche aber eine Kathodenstrahlröhre zur Anzeige des jeweiligen Fahrzeugstandortes auf einer (Stadt)-Plankopie aufweisen kann. Ein Steuerabschnitt 58 in der Anzeigeeinrichtung 56 erzeugt Signale auf der Leitung 59, um zu bestimmen, ob alle oder nur ausgewählte Fahrzeugstandorte angezeigt werden.

Um sich häufende Fehler zu korrigieren, schaltet ein Taktgeber 54B im Rechner 54 in regelmäßigen Abständen, beispielsweise in der Größenordnung von jeweils 5 Sekunden auf ein Änderungsunterprogramm durch. Der Taktgeber 54B kann asynchron zu dem Haupttaktgeber 58 sein. Die Standortkorrektur in dem Ä'nderungsunterprogramm basiert auf einem Vergleich des berechneten, in der ersten Speicheranordnung enthaltenen Fahrzeugstandorts mit der Standortinformation in Form der Koordinaten X_gt# Y__t in einer zweiten Speicheranordnung in dem Rechner 54, welche den bekannten, befahrbaren Flächen des Bereichs einschließlich Haupt-, Nebenstraßen und Gassen entspricht.

Beispielsweise kann ein Plan eines Stadtbezirks mit einem Gitternetz mit regelmäßigen Gitterabständen darübergelegt werden,. wobei die X- und Y-Achsen mit denen

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identisch sind, die zur Standortabfrage verwendet werden. Die X- und Y-Koordinaten jedes Gitterschnittpunktes sind bestimmten Stellen in der zweiten Speicheranordnung zugeordnet. Wenn der Gitterschnittpunkt mit einer Haupt-, Nebenstraße oder einer Gasse übereinstimmt, wird eine logische "1" an der den X-Y-Koordinaten des Gitterschnittpunkts entsprechenden Stelle in der zweiten Speicheranordnung gespeichert. Wenn der Gitterschnittpunkt nicht über einer Haupt-, Nebenstraße oder Gasse liegt, wird eine logische "0" in der entsprechenden Stelle der zweiten Speicheranordnung gespeichert.

Eine simulierte Rechnerausgabe der Information, welche in der zweiten Speicheranordnung für einen Teil eines vorgegebenen Stadtbezirks gespeichert ist, ist in Figur 5 dargestellt, in welcher die Punkte den logischen Einsen und die leeren Zwischenräume den logischen Nullen der Anordnung entsprechen. Der in Figur 5 dargestellte Teil entspricht dem oberen Teil der Stadtplanwiedergabe in den Figuren 6 und 7, welcher den Bereich zwischen den Straßen 80 und 82 aufweist. An den Stellen 84 und 86 beispielsweise ist die Lage der Straße in der zweiten Anordnung verschoben worden, damit sie den tatsächlichen Gitterschnittpunkten entspricht, da das Gitternetz nicht ohne weiteres an befahrbare Flächen angepaßt werden, die ständig unter einem anderen Winkel parallel zu den Gitterlinien oder unter 45 ° hierzu verlaufen, und noch dazu die erforderliche Genauigkeit erhalten kann. An der Stelle 88 ist beispielsweise die gekrümmte Straße in der zweiten Speicheranordnung nur an jedem zweiten Gitterschnittpunkt dargestellt.

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Kumulative Fehler können korrektiert werden, indem gefordert wird, daß das Fahrzeug auf einer befahrbaren Fläche d.h.'Straße verbleibt, deren Lage X_gtr Y_st in der zweiten Specherordnung gespeichert ist, und daß sich der durchgegebene Standort X_&lt» ^Y _ait ^{eines Fanr}~ zeugs auf einer angrenzenden befahrbaren Fläche X__ti r Y ., bewegt, wenn zwei Standorte nicht übereinstimmen.

Hierbei wird zuerst die zweite Speicheranordnung an der Stelle abgefragt, welche den zuletzt eingegebenen X- und Y-Koordinaten X ,., Y , des Fahrzeugs entspricht. Wenn die Speicherstelle einer logischen "1" entspricht, ist der Fahrzeugstandort genau bezeichnet, da er einer bekannten, befahrbaren Fläche entspricht und es braucht keine Korrektur durchgeführt zu werden.

Wenn aber die Speicherstelle keine logische "1" enthält, werden die Stellen in der zweiten Speicheranordnung abgefragt, die senkrecht zu der Fahrzeugfahrtrichtung und unmittelbar neben der vorher abgefragten Speicherstelle liegen. Wenn eine dieser Speicherstellen eine logische "1" enthält, werden die X-Y-Koordinaten X ,., Y ,. in der ersten Speicheranordnung so geändert, daß sie diesen Koordinaten X ,,, Y ., einer neuen Stelle in der zweiten Speicheranordnung entsprechen; der Fahrzeugstandort ist dann ebenfalls genau gekennzeichnet, da er einer bekannten, befahrbaren Fläche entspricht. Wenn bei dieser Suche keine logische "1" gefunden wird, wird die zweite Speicheranordnung in einer Richtung senkrecht zu der Fahrzeugfahrtrichtung zwei Gitterstellen von der berechneten Stelle und der zuerst abgefragten Speicherstelle entfernt untersucht. Wenn eine dieser Gitterstellen eine logische "1" enthält, werden die X-Y-Koordinaten X ,,, Y , in der ersten Speicheranordnung so geändert, daß sie diesen

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Koordinaten X . , , Y , , einer der neuen Stellen in der zweiten Speicheranordnung entsprechen.

Der Vorteil der Änderung durch Beseitigen kumulativer
Fehler gegenüber den Standortbestimmungen nach dem sogenannten Besteck-Rechnen kann aus einem Vergleich der Diagramme in den Figuren 6 und 7 ersehen werden. Die
Figur 6 wurde dadurch hergestellt, daß dem Ausgang eines als Anzeigeeinrichtung 56 dienenden X-Y-Kurvenschreibers auf einem Plan des Stadtbezirks gefolgt wurde. Die tatsächliche Route, die ein Fahrzeug entlang einer vorgeschriebenen Bahn zu und von einem Ausgangsstandort mit den
Koordinaten X_Q/ Y_Q gefahren ist, ist durch Pfeile dargestellt. Der berechnete Standort des Fahrzeugs ist, ohne daß kumulative Fehler korrigiert sind, durch eine stark ausgezogene Linie dargestellt.Am Anfang der Route fährt das Fahrzeug in einer konstanten Fahrtrichtung 100. An der
Stelle 101 aber, wo die Route ihre Richtung um 90° ändert, haben die berechneten Strecken- und Fahrtrichtungsfehler zur Folge, daß der berechnete Standort von der tatsächlichen Kurve und von einer befahrbaren Fläche abweicht.
Dieser Standortfehler summiert sich im folgenden, bis
an der Stelle 102 ein Standort des Fahrzeugs abgefragt
wird, welcher um einen v.ollen Block von der tatsächlichen Route entfernt liegt. Am Ende der Route
wird der Standort des Fahrzeugs an der Stelle 104 durchgegeben, welche etwa um einen vollen (Häuser-)Block von den Koordinaten X_Q, Y_Q abweicht.

In Figur 7 ist der Fahrzeugstandort gemäß der
Erfindung bezüglich der kumulativen Fehler korrigiert.
Die Fahrzeugbewegung wird wieder in einer konstanten
Fahrtrichtung 100' abgefragt. An der Stelle.101' weicht der durchgegebene Standort, wie in Figur 6, von der tatsächlichen Route ab. Mittels des Änderungsunterprogramms in dem Rechner 54 wird der durchgegebene Standort jedoch unmittelbar auf die Fahrtroute zurückgeführt.

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Mit Hilfe des Änderungsunterprogramms bleibt der durchgegebene Fahrzeugstandort für den restlichen Teil der Fahrt auf der tatsächlich gefahrenen Route oder dieser sehr nahe. Beispielsweise entsprechen die Stellen 102¹ und 104¹ genau dem Straßenverlauf und dem Ausgangs- und Endpunkt X₀, Y₀.

Ein Abstand der Gitterlinien von 33m (110 feet) hat sich für die meisten Stadtbezirke als ausreichend herausgestellt, insbesondere da der übliche (Häuser)-Block in einer Stadt 100 bis 200m (330 bis 660 feet)" lang ist. Bei einem Gitterabstand von 33m beträgt der maximale Fehler bei der Standortdurchgabe bei diesem System - 16,5 bis 17m (- 55 feet). Wie aus Figur 6 zu ersehen ist, kann der Fehler der bei einer einfachen Fahrt ohne irgendeine Änderung erhalten wird, ein ganzer Häuserblock oder 200m (660 feet), insbesondere beispielsweise an der Stelle 102 sein.

Wenn der abgefragte und dürchgegebene Fahrzeugstandort und die sich auf befahrbare Flächen beziehende Information auch nach der zweiten Untersuchung nicht in Zusammenhang gebracht werden kann, wird keine Korrektur durchgeführt und die Stadortdurchgabe, wird wie vorher, mit den nichtausgeglichenen X-Y-Koordinaten festgesetzt, die zur Berechnung der neuen Fahrzeugstandorte verwendet werden. Ein derartiger Fall kann vorkommen, wenn sich das Fahrzeug in einem Bereich befindet, in welchem die Straßen sehr weit voneinander getrennt sind. Es ist aber sehr wahrscheinlich, daß die tatsächliche Fahrtroute durch die Änderung bestimmt werden kann,, da das Fahrzeug auch in dichtere Bereiche zurückkehrt.

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Claims (18)

1. Patentansprüche

   Iy · Einrichtung zur ständigen Überwachung der jeweiligen Standorte von Fahrzeugen in einem vorbestimmten Bezirk, gekennzeichnet durch einen Entfernungssensor (1O), der ein Ausgangssignal jeweils für einen vorbestimmten Abschnitt der Fahrzeugfahrstrecke erzeugt, durch einen Fahrrichtungssensor (12), der ein der Fahrzeugfahrtrichtung proportionales Ausgangssignal abgibt, durch einen ersten Speicher, in dem die Koordinaten des zuletzt bekannten Standortes des Fahrzeugs in dem Bezirk gespeichert sind, durch eine Einrichtung, um die neuen Fahrzeug-Standort-Koordinaten aus den Ausgangssignalen der Entfernung- und Fahrtrichtungssensoren und aus den zuletzt bekannten, in der ersten-Speichereinrichtung gespeicherten Standortkoordinaten zu erhalten, durch eine Einrichtung, um die zuletzt bekannten Koordianten in der ersten Speichereinrichtung durch die neuen Fahrzeug-Standort-Koordinaten zu ersetzen, durch einen zweiten Speicher, in welchem die Koordinaten der befahrbaren Flächen in dem Bezirk gespeichert sind, durch einen an den ersten und zweiten Speicher angeschlossenen Vergleicher zum Vergleich der Koordinaten in dem ersten und zweiten Speicher und zur Erzeugung eines Ausgangssignals, wenn die Koordinaten in dem ersten Speicher nicht mit denen in dem zweiten Speicher übereinstimmen, und durch eine Änderungseinrichtung, die auf das Ausgangssignal des Vergleichers anspricht, um die Koordinaten in dem ersten Speicher so zu ändern, daß sie den Koordinaten der näachstliegenden befahrbaren Fläche in dem zweiten Speicher entsprechen.

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2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung (56) zum Anzeigen der Fahrzeug-Standort-Koordinaten in dem ersten Speicher.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug einen Drehmechanisraus (Figur 8,8A) aufweist, der sich entsprechend der Fahrzeugbewegung dreht, und daß der Entfernungssensor (10) einen Drehzahldetektor, welcher ein Ausgangssignal für jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen des Drehmechanismus abgibt, und eine Einrichtung (11,11b) aufweist, um die Ausgangsimpulse in das Ausgangssignal umzusetzen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrtrichtungsdetektor (12) einen in dem Fahrzeug angeordneten Magnetkompaß aufweist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung-(10) und die Fahrtrichtungssensoren (12) in dem Fahrzeug angeordnet sind, daß der erste und zweite Speicher, der Rechner, der Vergleicher und die Änderungseinrichtung in einer zentralen Station angeordnet sind, und daß eine Kachrichtenverbindungseinrichtung (28,28A) zum Senden der Ausgangssignale der Entfernungs-(10) und der Fahrrichtungssensoren (12) in der zentralen Station (Figur 2) angeordnet sind.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Digitalrechner (54) in der zentralen Station angeordnet ist, welcher mittels eines gespeicherten Programms

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   die Operationen des ersten und zweiten Speichers, der Recheneinrichtung, des Vergleichers und der Änderungseinrichtung steuert.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung (56) in der zentralen Station zur Anzeige der Fahrzeuge-Standort-Koordinaten in dem ersten Speicher angeordnet ist.
8. 8. Verfahren zur ständigen Überwachung der jeweiligen Standorte von Fahrzeugen in einem vorbestimmten Bezirk, dadurch gekennzeichnet, daß

   (a) ein zuletzt bekannter Standort des Fahrzeugs in Form von Koordinaten X_.i_t» ^_ai+- gespeichert wird;

   (b) ein Streckenabschnitt /^D gemessen wird, den das Fahrzeug von dem zuletzt bekannten Standort weggefahren ist;

   (c) der Fahrrichtungswinkel des Fahrzeugs gemessen wird, wenn es um die Strecke ^D fährt;

   (d) ein neuer Standort für das Fahrzeug in Form von Koordinaten χ ,y entsprechend den Beziehungen ^xneu ^{= x}alt ⁺ Z\^DZsos (FahrrichtungJ_/ und

   ^yneu ^{= y}alt ⁺ Δ°Ζ^^1η(Fahrtrichtung^/ periodisch berechnet wird und die Koordinaten χ ,γ als Koordina-

   neu ^J neu

   ten χ, , y , gespeichert werden;

   (e) die Koordinaten x_&lt, y _lfc mit einer Aufstellung von Koordinaten x_st, y_st verglichen werden, die den befahrbaren Flächen in dem Bezirk entsprechen;

   509808/0 6 50 „·,

   Cf) wenn die Koordinaten χ ,., y ,. nicht irgendwelchen Koordinaten χ ., y . in der Aufstellung entsprechen, diese durchsucht wird, um Koordinaten χ . , y . zu finden, die sehr nahe bei den Koordinaten χ ,., γ ,. liegen; und

   (g) . die Koordinaten x_gti# Y₃+-« ^als Koordinaten y , gespeichert werden.
9. 9. Verfahren-nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufstellung in einer Richtung senkrecht zu der zuletzt gemessenen Fahrzeugfahrtrichtung durchsucht wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte e) - g) in periodischen Intervallen wiederholt werden.
11. 11. Fahrzeugstandort-überwachungssystem zur Bestimmung der Standorte einer Vielzahl von Fahrzeugen in einem vorbestimmten Bezirk in einer zentralen Station, insbesondere unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und des Verfahrens nach den Ansprüchen 8 bis 10, gekennzeichnet durch

    (a) eine Anzahl beweglicher Einheiten, von denen jeweils eine in einem der Fahrzeuge untergebracht ist und von denen jede einen Entfernungssensor zur Erzeugung eines Ausgangssignals für jeweils einen vorbestimmten Abschnitt der Fahrzeugfahrstrecke und einen Fahrtrichtungssensor .zur Erzeugung eines der Fahrzeugfahrtrichtung proportionalen Ausgangssignals aufweist;

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    (b) ein Ilultiplex-Nachrichtenübertragungssystem,

    mit welchem die Ausgangssignale der Entfernung und Fahrtrichtungssensoren jeder der beweglichen Einheiten an die zentrale Stelle übertragen werden;

    (c) eine Einrichtung in der zentralen Stelle, in v/elcher die Ausgangssignale der Entfernungs- und Fahrtrichtungssensoren von der Anzahl beweglicher Einheiten zeitweilig gespeichert werden, eine erste Einrichtung zur Speicherung eines zuletzt bekannten Standortes jedes der Fahrzeuge, eine Einrichtung zur periodischen Berechnung eines neuen Standortes jedes der Fahrzeuge und zur Speicherung der neuen Standorte in dem ersten Speicher, einen Rechner für die vorher in dem ersten Rechner gespeicherten Standorte und für die Ausgangssignale der Entfernungs— und Fahrtrichtungssensoren, eine zweite Einrichtung zur Speicherung der Lagen befahrbarer Flächen in dem Bezirk, eine Einrichtung zum Vergleich des Standortes jedes Fahrzeugs in dem ersten Speicher mit den Lagen der befahrbaren Flächen in dem zweiten Speicher, und zur Abgabe eines Ausgangs, wenn der Standort irgendeines Fahrzeugs nicht mit der Lage einer befahrbaren Fläche in dem zweiten Speicher übereinstimmt, und eine Änderungseinrichtung, die auf den Ausgang anspricht, um den Fahrzeugstandort in dem ersten Speicher auf die Lage der nächstliegenden, befahrbaren Fläche in dem zweiten Speicher abzuändern.
12. 12. Fahrzeugstandort-tiberwachungssystem nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung in der zentralen Station, welche mit dem ersten Speicher zur wahlweisen Anzeige der Standorte der Vielzahl von Fahrzeugen verbunden ist.

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13. 13. Fahrzeugstandort-Überwachungssystem nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Multiplex-Nachrichtenübertragungssystem in der zentralen Station mit einem Haupttaktgeber zur Erzeugung einer Vielzahl von Taktimpulsen, mit einer an den Haupttaktgeber angekoppelten Einrichtung zur periodischen Erzeugung eines Synchronisierimpulses für einen Abfragezyklus, mit einer Einrichtung, die den Synchronisierimpuls an die Anzahl beweglicher Einrichtungen überträgt, und mit einem Demultiplexer, an welchen die Taktimpulse und die Synchronisierimpulse angelegt werden, um eine Anzahl aufeinanderfolgende Abfrageintervalle in jedem Abfragezyklus zu schaffen, um die Ausgangssignale der Entfernungs- und Fahrtrichtungssensoren in jeder beweglichen Einheit zu erkennen, und durch einen Multiplexer in jeder beweglichen Einheit, der auf den Synchronisierimpuls zur übertragung der Ausgangssignale der Entfernungs- und Fahrtrichtungssensoren an die zentrale Station während eines der beweglichen Einheit zugeordneten Abfrageintervalls anspricht,
14. 14. Fahrzeugstandort-Überwachungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpulse an den Rechner angelegt werden, 30 daß ein neuer Standort einmal in jedem Abfragezyklus für jedes Fahrzeug berechnet wird.
15. 15. Fahrzeügstandort-überwachungssystem nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen mit einem gespeicherten Programm gesteuerten Digitalrechner für den Betrieb des ersten und zweiten Speichers, der Recheneinrichtung, des Vergleichers und der Änderungseinrichtung.

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16. 16. Fahrzeugstandort-Überwachungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalrechner eine als zweiter Speicher arbeitende Speicheranordnung- aufweist, welche eine Anzahl von Speicherstellen, von welchen jede einer Koordinatenstelle in den Bezirk zugeordnet ist, und eine Anzahl in ihr gespeicherte Datenbits aufweist, wobei ein Datenbit an einer der Speicherstellen nur dann gespeichert ist, wenn die zugeordneten Koordinaten der Speicherstelle mit den Koordinaten einer befahrbaren Fläche in dem Bereich übereinstimmen.
17. 17. Fahrzeugstandort-Überwachungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, welche die Speicherstellen in der Speicheranordnung untersucht, die an eine Speicherstelle mit ihr zugeordneten Standortkoordinaten angrenzt, die dem zuletzt bekannten, in dem ersten Speicher für jedes der Fahrzeuge gespeicherten Standort entspricht, und ferner eine Einrichtung aufweist, die auf die Feststellung eines Datenbits in einer der benachbarten Speicherstellen anspricht, um den zuletzt bekannten Standort in dem ersten Speicher so zu ändern, daß er den Standortkoordinaten in der angrenzenden Speicherstelle in der Speicheranordnung entspricht.
18. 18. Fahrzeugstandort-Überwachungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sucheinrichtung die Stellen in der Speicheranordnung sucht, welche senkrecht zu der in den Zwischenspeicher gespeicherten Fahrzeug-Fahrtrichtung angeordnet sind.

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