DE2425182A1

DE2425182A1 - Verfahren zum drahtlosen uebertragen von informationen zwischen aktiven abfrage- und passiven antwortgeraeten

Info

Publication number: DE2425182A1
Application number: DE19742425182
Authority: DE
Inventors: Friedbert Dipl Ing Becker; Wilhelm Grafinger; Wilfried Dipl Ing Linke; Jan Dr Ing Steinkamp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1974-05-24
Publication date: 1975-11-27
Also published as: FR2272542B1; DE2425182B2; FR2272542A1; ZA752635B; CH583991A5; SE7505907L; SE407373B; NL7506130A; GB1496205A; NL159051B

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT 8 München 2, 2 A. ΜΔ| 197 4

Berlin und München Wittelsbacherplatz 2

2425182 vpA 74/6590

Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Informationen zwischen aktiven Abfrage- und passiven Antwortgeräten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum selbständigen drahtlosen Übertragen von mehrstelligen numerischen Informationen zwisehen gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage-
und passiven Antwortgeräten, insbesondere .für schienengebundene Transportmittel, bei dem jedes Antwortgerät eine der
Stellenzahl der zu übertragenden Information proportionale Anzahl von Resonatoren aufweist, deren unterschiedliche Resonanzfrequenzen unter Wahrung eines gegenseitigen Mindestabstandes den Wöbbeibereich für das vom Abfragegerät periodisch in seiner Frequenz veränderte abgestrahlte und nach Reflexion am
Antwortgerät wieder empfangene Abfragesignal bestimmt.

Verfahren dieser Art bekommen in ihrer Anwendung besondere Bedeutung zur Identifizierung von Fahrzeugen, wie auch zu deren Ortung auf beliebigen Fahrstrecken eines Straßen- oder Schienennetzes. Zur Ortung von Fahrzeugen, beispielsweise eines
Zuges, wird das aktive Abfragegerät auf der Lokomotive und das passive Antwortgerät in vorgegebenen Abständen längs des Bahnkörpers unmittelbar an der Schiene angeordnet. Dieser.Sachverhalt ist in den Fig. 1a,b der Zeichnung verdeutlicht, von
denen Fig. 1a die Seitenansicht und Fig. 1b die Aufsicht auf
eine Lokomotive LOK mit einem Wagen Wn und das Gleis Sch zeiger Das aktive Abfragegerät besteht aus dem Auswertegerät a mit
den beiden Antennengeräten b1 und b2. Das passive Antwortgerät, an der Schiene des Gleises Sch ist mit c bezeichnet. Da die

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Fahrtrichtung der Lokomotive frei wählbar sein muß und das Antwortgerät c, wie Fig. 1b andeutet, entweder auf der einen Seite oder auf der anderen Seite., an der Schiene befestigt sein kann, benötigt das Abfragegerät zwei Antennengeräte b1 und b2, von denen das eine den Bereich der einen Schiene und das andere den Bereich der anderen Schiene des Gleises Sch ausleuchtet. Während des Suchbetriebes werden beide Antennengeräte wechselweise mit Sendeenergie versorgt. Wird ein Antwortgerät an der linken oder rechten Schiene des Gleises erkannt"; dann wird über das Auswertegerät a nur das zu erkennende Antennengerät weiterhin mit Energie versorgt/ Das Antwortgerät c liefert dem Auswertegerät a in Form einer codierten mehrstelligen Ziffer Informationen über den Streckenort, an dem sich die Lokomotive gerade befindet und zwar in Verbindung mit Fahrbefehlen.

In den Fig. 2a bis 2c ist eine weitere Anwendung eines solchen Nachrichtenübertragungsverfahrens bei Eisenbahnen für Identifizierungszwecke dargestellt. Fig. 2a zeigt entsprechend Fig. 1a wiederum in Seitenansicht die Lokomotive LOK mit dem Wagen Wn und dem Gleis Sch und die Fig. 2b entsprechend Fig. 1b eine Aufsicht. In diesem Falle ist das passive Antwortgerät c an der Unterseite jedes Wagens Wn des Zuges angebracht und das aktive Abfragegerät ortsfest installiert, wobei das Antennengerät b zwischen den beiden Schienen.des Gleises Sch angeordnet ist. Das Antennengerät b ist seinerseits über ein in den Figuren nicht näher bezeichnetes Kabel mit dem Auswertegerät a verbunden.

Analog zu den Fig. 1a,b kann das Auswertegerät, wie Fig. 2c für zweigleisigen Betrieb zeigt, ebenfalls zwei Antennengeräte b1 und b2 aufweisen, die zwischen den Schwellen der Gleise Schi und Sch2 angeordnet sind. Auch in diesem Falle werden die beiden Antennengeräte b1 und b2 über das Auswertegerät a wechselweise mit Sendeenergie versorgt. Die Zeitintervalle, in denen ein Antennengerät mit Energie versorgt wird und die

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Umschaltperiode sind so gewählt, daß das Abfragegerät in der Lage ist, die Antwortgeräte zweier sich am Ort des Abfragegeräts begegnender Züge mit ausreichender Lesesicherheit abzufragen.

Wie die Praxis zeigt, erfordert die Organisation eines solchen für Ortungs- oder Identifizierungszweckeverwendeten Systems als Information pro Antwortgerät eine mehrere Stellen aufweisende codierte Nummer. Die Stelienzahl der codierten Nummern ist dabei maßgeblich für die Anzahl der die einzelnen Ziffern der Nummer repräsentiei'enden Resonatoren im Antwortgerät. Je größer die Anzahl der Ziffern und die Anzahl der Resonatoren ist, um so breiter muß auch das Frequenzband sein, innerhalb dessen die Frequenz des Abfragesignals gewobbelt werden muß. In diesem Zusammenhang zeigt sich, daß bei Anwendung eines solchen Verfahrens zur Nachrichtenüber-, tragung im Raum eines weitverzweigten Streckennetzes immer wieder kleinere Streckenabschnitte vorhanden sind, die entweder der störenden Einstrahlung von elektromagnetischer Energie ausgesetzt sind oder aber eine Umgebung aufweisen, für die das ausgestrahlte Abfragesignal ebenfalls in einem gewissen Teilbereich seines Frequenzbandes zu Störungen Anlaß gibt. .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Verfahren der einleitend beschriebenen Art eine einfache Lösung anzugeben, die bei gegebener Stellenzahl der codierten Nummer eines Antwortgerätes eine wesentliche Reduzierung des an sich benötigten Frequenzbandes ermöglicht und damit unerwünschte Störungen, seien es Störungen, denen das System selbst ausgesetzt ist oder seien es Störungen, die das System auf seine Umgebung ausübt, beseitigt.

Ausgehend von einem Verfahren zum selbständigen drahtlosen Übertragen von mehrstelligen numerischen Informationen zwischen

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gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage- und passiven Antwortgeräten, insbesondere für schienengebundene Transportmittel, bei dem jedes Antwortgerät eine der Stellenzahl der zu übertragenden Information proportionale Anzahl von Resonatoren aufweist, deren unterschiedliche Resonanzfrequenzen unter Wahrung eines gegenseitigen Mindestabstandes den Wobbeibereich für das vom Abfragegerät periodisch in seiner Frequenz veränderte abgestrahlte und nach Reflexion am Antwortgerät wieder empfangene Abfragesignal bestimmt, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer Breite des nutzbaren Frequenzbandes des Abfragesignals, die kleiner ist als das durch die mehrstellige Information des Antwortgeräts an sich vorgegebene Frequenzband, die in wenigstens zwei Gruppen unterteilten Resonatoren des Antwortgerätes, deren Resonanzfrequenzen jeweils innerhalb des nutzbaren Frequenzbereichs des Abfragesignals liegen, vom Abfragegerät zeitlich nacheinander abgefragt werden.

Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß eine Reduzierung des an sich benötigten Frequenzbandes dadurch herbeigeführt werden kann, daß das für Störungen nicht anfällige Teilband dadurch zwei- und mehrfach ausgenutzt wird, daß die in Gruppen unterteilten Resonatoren des Antwortgerätes zeitlich nacheinander abgefragt werden.

Bei einer ersten speziellen besonderen Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung, das sich insbesondere für seine Anwendung für Ortungszwecke eignet, ist das Antwortgerät in einer der Anzahl der Gruppen von Resonatoren entsprechende Zahl von Teilantwortgeräten unterteilt, die in Richtung der Relativbewegung zwischen Abfrage- und Antwortgeräten räumlich getrennt unter Wahrung eines die gleichzeitige Erfassung zweier Teilantwortgeräte durch den Abfragesignalstrahl unterbindenden Mindestabstandes hintereinander angeordnet sind.

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In diesem Falle ist es zur Identifizierung eines von zwei und mehr eine mehrstellige Information beinhaltenden Teilantwortgeräten durch das Abfragegerät sinnvoll, jeder Gruppe von Resonatoren wenigstens einen weiteren, eine Typenziffer darstellenden Resonator zuzuordnen. Mit Hilfe dieser Typenziffer ist das Abfragegerät dann in der Lage, die in den einzelnen Teilantwortgeräten vorhandenen Teilinformationen in der richtigen Weise zu.· mehrstelligen codierten Nummern zu ordnen.

Bei einer weiteren speziellen Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung, die sich in besonderer Weise für Identifizierungszwecke eignet, weist das Antwortgerät für jede der Gruppen von Resonatoren eine frequenzselektiv steuerbare Schalteinrichtung auf, mit deren Hilfe die einzelnen Gruppen von Resonatoren in Abhängigkeit eines vom Abfragegerät zusätzlich abgestrahlten Steuersignals mit ausreichender Leistung nacheinander abgefragt werden können.

Bei einer dritten vorteilhaften speziellen Lösung des Verfahrens nach der Erfindung, die sich wiederum für Identifizierungszwecke besonders eignet, sprechen die einzelnen Gruppen von Resonatoren des Ahtwortgerätes auf unterschiedliche lineare Polarisation des Abfragesignalstrahls an. Dabei werden die einzelnen Gruppen von Resonatoren nacheinander in Abhängigkeit einer die Umschaltung der Polarisation des AbfragesignalStrahls im Abfragegerät vornehmenden Schalteinrichtung abgefragt.

In diesem Zusammenhang wird mit einem geringen technischen Aufwand bei guter Störunempfindlichkeit ausgekommen, wenn das Antwortgerät aus zwei auf zueinander senkrecht linearpolarisierte Wellen des Abfragesignalstrahls ansprechende Gruppen von Resonatoren beschränkt ist.

Bei der Anwendung des Verfahrens zur Ortungszwecken ist es nicht erforderlich, die für die Frequenzbandredüziening er-

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forderlichen Maßnahmen grundsätzlich auf das gesamte Streckennetz auszudehnen. Es genügt vielmehr, daß längs der Fahrstrecke lediglich in den von Störungen gefährdeten Teilabschnitten in wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Teilantwortgeräte unterteilte Antwortgeräte vorgesehen werden und dabei das Abfragegerät mittels einer Erkennungseinrichtung das Vorhandensein und den Typ eines Antwortgerätes erkennt und davon abhängig den Wobbeibereich des Abfragesignalsenders und das die Auswertung der Information des Antwortgeräts vornehmende Digitalteil steuert·

In diesem Zusammenhang ist es von Bedeutung, daß das Abfragesignal des Senders des Abfragegerätes in Zeitintervallen, in denen kein Antwortgerät erkannt wird, lediglich auf einzelne Frequenzen oder ein Teilfrequenzband innerhalb des an sich zur Verfügung stehenden Wobbeifrequenzbereiches beschränkt wird (Suchbetrieb) und daß bei Erkennen eines Antwortgerätes einschließlich seines Typs, abhängig vom Typ, gegebenenfalls , über die Erkennungseinrichtung eine Umschaltung des Abfragesignalsenders auf den für das Abfragen erforderlichen Wobbeibereich vorgenommen wird (Lesebetrieb).-

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 9 bis 12 angegeben.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In den Figuren bedeuten

Fig. 1a,b die bereits erläuterte schematische Darstellung

des Verfahrens zur selbständigen drahtlosen Übertragung von Informationen zwischen gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage- und passiven Antwortgeräten zu Ortungszwecken,

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Fig. 2a,b,c die "bereits erläuterte schematische Darstellung

des Verfahrens zum selbständigen drahtlosen Übertragen von Informationen zwischen gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage- und passiven Antwortgeräten zu Identifizierungszwecken,

Fig. 3 die schematische Darstellung der Beseitigung einer Fremdstörung nach der Erfindung,

Fig. 4 die schematische Darstellung der Beseitigung einer Eigenstörung nach der Erfindung,

Fig. 4a,b das Verfahren nach der Erfindung erläuternde Diagramme,

Fig. 5a,b weitere das Verfahren nach der Erfindung er-

läuternde Diagramme,

Fig. 6a,b weitere das Verfahren nach der Erfindung erläuternde Diagramme,

Fig. 7 das Blockschaltbild eines Abfragegeräts für Ortungszwecke nach der Erfindung,

Fig. 8 das Blockschaltbild eines Abfragegeräts für Identifizierungszwecke nach der Erfindung,

Fig. 9 ein weiteres Blockschaltbild des Abfragegeräts für Identifizierungszwecke nach der Erfindung,

Fig. 10 ein weiteres Blockschaltbild eines Abfragegeräts für Identifizierungszwecke nach der Erfindung,

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Fig. 11 ein weiteres Blockschaltbild eines Abfragegeräts für Identifizierungszwecke nach der Erfindung,

Fig. 12a,b,c ein Ausführungsbeispiel für ein mit einem Abfragegerät nach Fig. 10 zusammenarbeitendes Antwortgerät nach der Erfindung,

Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel für ein mit einem Abfragegerät nach Fig. 11 zusammenarbeitendes Antwortgerät nach der Erfindung.

Bei der Durchführung eines Verfahrens zum selbständigen draht-: losen Übertragen von numerischen Informationen zwischen gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage- und passiven Antwortgeräten, wie es für Ortungszwecke in Verbindung mit den Fig. 1a,b beschrieben worden ist, braucht von den erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Beseitigung der geschilderten Störungen nur in den Streckenabschnitten Gebrauch gemacht zu werden, in denen die Möglichkeit des Auftretens einer solchen Störung gegeben ist.

Fig. 3a zeigt eine Strecke in Form eines Gleises Sch, an dem in vorgegebenen Abständen unmittelbar an einer Schiene passive Antwortgeräte c angeordnet sind. Auf einen Teilabschnitt dieser Strecke strahlt das elektromagnetische Feld HF einer Fremdstörquelle ein, beispielsweise der Sender einer Richtfunkstrecke, deren Frequenzbereich teilweise innerhalb des vom Abfragesignalsender benutzten Frequenzbereichs liegt. Um diese Fremdstörung auszuschalten, wird im Bereich des betroffenen Teilabschnitts anstelle eines normalen Antwortgerätes c ein in zwei Teilantwortgeräte c1 und c2 unterteiltes Antwortgerät vorgesehen. Die Teilantwortgeräte c1 und c2 sind räumlich getrennt hintereinander in einem vorgegebenen Mindestabstand am Gleis angeordnet. Jedes der beiden Teilantwortgeräte weist eine Gruppe von Resonatoren auf, deren Resonanzfrequenzen innerhalb des gleichen Frequenzbandes liegen. Sie

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werden von dem an der Lokomotive angebrachten Abfragegerät beim Vorbeifahren nacheinander abgefragt. Das Frequenzband für die beiden Gruppen von Resonatoren ist dabei so festgelegt, daß es außerhalb des Frequenzbereichs des einstrahlenden elektromangetischen Feldes HF liegt.

An sich ist es bei der in.Fig.3a auftretenden Fremdstörung nicht erforderlich, im Bereich des gestörten Streckenabschnittes den Wobbeibereich des Abfragesignalsenders dem eingeschränkten Frequenzbereich der Teilantwortgeräte c1 und c2 anzupassen. Im allgemeinen kann jedoch, und dies trifft gerade für von Richtfunkstrecken ausgehende Fremdstörungen zu, nicht davon ausgegangen werden, daß in einem solchen Falle Störungen des aktiven Abfragegeräts auf die Richtfunkstrecke mit Sicherheit' ausgeschaltet sind. Es ist daher angebracht, stets zugleich den Frequenzbereich des Abfragesignals auf den Frequenzbereich der abzufragenden Teilantwortgeräte c1 und c2 zu beschränken.

In Fig. 3b ist ein Beispiel für eine mögliche Eigenstörung angegeben. Hier stört innerhalb eines Teilstreckenabschnitts der Abfragesignalsender, sofern nicht sein Frequenzbereich eingeschränkt wird. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3b ist das gestörte Objekt eine Satellitenbodenstation SB, deren Empfangseinrichtung bekanntlich eineisehr niedrigen Eingangspegel verarbeiten muß und daher auf Störstrahler sehr empfindlich reagiert. Auch in diesem Falle kann entsprechend Fig. 3a in einfacher ¥eise von in zwei oder mehr Teilantwortgeräte aufgeteilten Antwortgeräten Gebrauch gemacht werden, deren Abfragefrequenzbereich außerhalb des die Satellitenbodenstation SB störenden Frequenzbereichs liegt.

Zum besseren Verständnis des anhand der Fig. 3a,b geschilderten Verhältnisses sind in den Fig. 4a,b bis Fig. 6a,b Diagramme angegeben, bei denen der störende Teilfrequenzbereich im oberen,

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im unteren und innerhalb des an sich benötigten Frequenzbereichs für die Durchführung der gewünschten Nachrichtenübertragung liegt. . '

In den Fig. 4a, 5a und 6a zeigt das oberste Diagramm c über der Frequenz f die Anzahl der frequenzmäßig hintereinander angeordneten Ziffernplätze 1 bis 13 eines passiven Antwortgerätes c. Der Ziffer 1 sind jeweils noch zwei Plätze vorgeordnet und zwar ein Platz für einen Temperaturimpuls TI und einen Platz für eine Typenziffer TZ. Der Platz für den Temperaturimpuls TI hat die Aufgabe, dem Abfragegerät temperaturabhängige Verschiebungen der Resonanzfrequenzen der die einzelnen Ziffern darstellenden Resonatoren anzuzeigen. Der Platz für die Typenziffer TZ ist erforderlich, um dem Abfragegerät anzuzeigen, ob es ein normales Antwortgerät c vor sich hat, oder ein in Teilantwortgeräte d und c2 unterteiltes Antwortgerät. Bei den Teilantwortgeräten d und c2, deren über die Frequenz f aufgetragene Ziffern im entsprechend bezeichneten zweiten und dritten Diagramm der Fig. 4a, 5a und 0a angegeben sind, sind die gespeicherten Typenziffern TZ verschieden, um dem Abfragegerät die Möglichkeit zu geben, zu erkennen, welche Gruppe von Ziffern der insgesamt dreizehn· Ziffern in dem betreffenden Teilantwortgerät gespeichert sind, und zwar sind im Teilantwortgerät c1 die Ziffern 1 bis 7 und im Teilantwortgerät c2 die Ziffern 8 bis 13 gespeichert. Ausgehend vom gleichen Grundaufbau für beide Teilantwortgeräte c1 und c2 bleibt dabei beim Teilantwortgerät c2 ein Ziffernplatz unbesetzt.

In den Fig. 4b, 5b und 6b ist über der Zeit t der Frequenzverlauf des Ausgangssignals des Abfragesignalsenders angegeben, und zwar für die beiden verschiedenen Betriebsfälle.

Wie Fig. 4a zeigt, erfaßt der Störbereich - gestrichelter Bereich beim Diagramm c - die Typenziffern 8 bis 13» d. h. also ein Drittel des an sich benötigten Frequenzbereichs und

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zwar dessen oberen Teilbereich. In den Streckenabschnitten, in denen keine Stoning vorliegt, wird entsprechend dem Diagramm nach Fig. 4b bei Erkennen eines Antwortgerätes c die Frequenz des Abfragesignals zwischen der Frequenz fu und der Frequenz fo durchgewobbelt. Wird ein Teilantwortgerät c1 bzw. c2 erkannt, dann wird der Wobbeibereich des Abfragesignalsenders auf den Frequenzbereich zwischen den Frequenzen fu und fo¹ begrenzt..

Im Diagramm c nach Fig. 5c ist ein Störungsfall - gestrichelter Bereich - angegeben, bei dem die Störung den Frequenzbereich der Typenziffer des Temperaturimpulses und der Ziffern bis 5, .also den unteren Teilbereich des an sich benötigten Frequenzbereiches erfaßt. In diesem Falle 'sind die Gruppen von Resonatoren der Teilantwortgeräte d und c2 entsprechend den gezeigten Diagrammen auf den oberen Teilbereich des an sich zur Verfügung stehenden Frequenzbandes eingeschränkt. Nunmehr wird der Wobbeibereich des Abfragesignalsenders, wie das in Fig. 5b gezeigte Diagramm zeigt, bei Erkennen eines Teilantwortgerätes auf den Frequenzbereich zwischen der unteren Frequenz fu¹ und der oberen Frequenz fo eingeengt.

Fig. 6a,b zeigen schließlich den Fall, in dem der störende Teilfrequenzbereich, der im Diagramm c wiederum gestrichelt eingezeichnet ist, innerhalb des Nutzfrequenzbereiches liegt und die Ziffern 5 bis 10 erfaßt. Hier müssen die Teilantwortgeräte c1 und c2, wie die entsprechenden Diagramme zeigen, gleichsam zwei Untergruppen von Resonatoren aufweisen, von denen die eine Untergruppe unten und die andere Untergruppe oben im eigentlichen Nutzfrequenzband angeordnet ist. Das den Frequenzverlauf über der Zeit t für diesen Fall darstellende Diagramm nach Fig. 6b zeigt, daß es nicht unbedingt notwendig ist, den Wobbeibereich des Abfragesignalsenders bei Erkennen eines Teilantwortgerätes zu verändern, Es braucht nur dafür gesorgt zu werden, daß der störende

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Frequenzteilbereich zwischen den Frequenzen fu¹¹ und fo" jeweils durch Unterbrechen des Sendeweges ausgeblendet wird.

Die Verkürzung einer Wobbeiperiode entsprechend den Fig. 4b und 5b bei Erkennen eines Teilantwortgerätes c1 und c2 kommt dem Umstand entgegen, daß hier innerhalb einer recht! kurzen Zeit zwei Teilantwortgeräte abgefragt werden müssen. Wie die Praxis zeigt, ist es.im Hinblick auf die einwandfreie Erkennung notwendig, jedes Antwort- bzw-. Teilantwortgerät beim Vorbeifahren mehrmals abzufragen. Bei dem Störungsfall nach den Fig. 6a,b wird, sofern hier bei Erkennen eines Teilantwortgerätes die Wobbeiperiode entsprechend Fig. 6b beibehalten wird, eine erhöhte Abfragezeit benötigt. Sofern dies nicht zulässig ist, kann durch entsprechende Maßnahmen dafür gesorgt werden, daß bei Erreichen der Frequenz fu" bei einem von der frequenz fu ausgehenden Wobbeivorgang der Signalsender auf die Frequenz fo" springt und sofort bis zur Frequenz fo weiterwobbelt.

Anhand des Blockschaltbildes nach Fig. 7 soll nun die Funktion eines Abfragegerätes, das für Ortungszwecke an einem Fahrzeug befestigt ist, noch näher beschrieben werden. Das Abfrage-^ gerät, das aus den beiden Antennengeräten b1 und b2 und dem Auswertegerät a besteht, berücksichtigt den Fall, daß, wie das anhand von Fig. 1a,b beschrieben wurde, von dem eine Lokomotive darstellende!Fahrzeug aus immer zusätzlich noch festgestellt werden muß, auf welcher Seite des Gleises sich das passive Antwortgerät c bzw. die Teilantwortgeräte c1 und c2 befinden.

Das Auswertegerät a besteht aus dem Mikrowellenteil m1, dem Analogteil n1, dem Digitalteil d und der Erkennungseinrichtung el. Das Mikrowellenteil m1 weist den Abfragesignalsender auf, der über seinen Wobbeisteuereingang mit dem Ausgang der Senderansteuerung 16 verbunden ist. Der Ausgang des Abfrage-

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signalsenders 15 ist über den Umschalter 14 wahlweise mit einem der beiden sendeseitigen Eingänge der Antennengeräte b1 und b2 verbunden. Die empfangsseitigen Ausgänge der beiden Antennengeräte sind mit den beiden Anschlüssen des Umschalters 17 des Analogteils verbunden. Das Analogteil n1 weist ferner den Regelverstärker 18 auf, der eingangsseitig mit dem Ausgang des Umschalters 17 verbunden ist und dem ausgangsseitig die Impulsformerstufe 19 nachgeschaltet ist.

Das Digitalteil d, das sich auf der Empfangsseite des Auswertegerätes a dem Analogteil n1 anschließt, hat die Aufgabe, die Ziffern darstellenden Impulsfolgen für ihre Erkennung auszuwerten, auf ihre Fehlerfreiheit zu überprüfen und gegebenenfalls bei Erkennen einer fehlerhaften Information deren Weitergabe an den Nummernausgang 25 bei gleichzeitiger Anzeige zu unterbinden. Das Digitalteil d weist eingangsseitig die Anordnung 20 zur Temperaturkompensation auf, an die sich die Anordnung 21 zum Prüfen des Zifferncodes und der Nummernidentität anschließt. Der Anordnung 21 ist ihrerseits die mit dem Nummernausgang 25 verbundene Ausgabeeinheit 22 nachgeschaltet.

Die Erkennungseinrichtung el hat zwei Aufgaben. Die eine Aufgabe besteht darin, während des Suchbetriebs des sich in Bewegung befindlichen Fahrzeugs, im Rhythmus einer Wobbeiperiode des Abfragesignalsenders die Umschalter 14 und 17 des Mikrowellenteils m1 und des Analogteils n1 von einem Antennengerät b1 zum anderen Antennengerät b2 und umgekehrt umzuschalten und bei Erkennen eines Antwortgerätes die Umschaltung zu blockieren. Die andere Aufgabe besteht darin, den Typ eines Antwortgeräts zu erkennen und beim gleichzeitigen Erkennen eines Antwortgerätes-und seines Typs die Senderansteuerung 1b und damit den Wobbeibereich des Abfragesignalsenders 15 umzuschalten. Die Erkennungseinrichtung besteht aus der Anordnung 23 zur Antwortgeräteerkennung, aus der Anordnung 24

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zur Antwortgerätetyperkennung und der Verknüpfungsschaltung für die ausgangsseitigen Signale der genannten Anordnungen. Die Verknüpfungsschaltung 2J4 ist ihrerseits mit dem Steuereingang 16 des Mikrowellenteils m1 verbunden. Die Anordnung weist einen zweiten Ausgang auf, der mit dem Steuereingang der Umschalter 14 und 17 verbunden ist. Das Kriterium für das Erkennen, eines Antwortgerätes wird der Anordnung 23 vom Ausgang des Regelverstärkers 18 des Analogteils n1 zugeführt. In gleicher Weise erhält die Anordnung 24 vom Ausgang der Anordnung 20 zur Temperaturkompensation innerhalb des Digitalteils d die erforderliche Signalinformation. Die Anordnung 24 weist einen zweiten Eingang auf, über den ihr vom Anschluß 26 Fahrimpulse des sich in Bewegung befindlichen Fahrzeuges zugeführt werden. Die Fahrimpulse liefern das erforderliche Kriterium für das richtige Zusammenfügen der von den Teilantwortgeräten c1 und c2 erhaltenen Teilinformationen zur Gesamtzifferninformation. Die Auswertung der über den Anschluß 26 der Anordnung 24 zugeführten Fahrimpulse und der ihr.vom Ausgang der Anordnung 20 des Digitalteils zugeführten Typenerkennungssignale erfolgt in Form von Schaltbefehlen über den zweiten Ausgang dieser Anordnung zum Steuereingang der Ausgabeeinheit 22, die diese Schaltbefehle benötigt, um die über die Teilantwortgeräte erhaltenen Teilinformationen in der richtigen Weise zur Gesamtnummer zusammenzufügen.

Wie bereits erwähnt worden ist, brauchen bei Anwendung des Verfahrens zur Übertragung von mehrstelligen numerischen Informationen für Ortungszwecke lediglich die Teilabschnitte der Strecke, die störungsgefährdet sind, gemäß der Erfindung ausgestattet zu sein. Bei Anwendung des Übertragungsverfahrens für Identifizierungszwecke ist dies nicht möglich, weil hier die passiven Antwortgeräte am Fahrzeug und die Abfragegeräte ortsfest an der Fahrstrecke angeordnet sind.

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Für die Anwendung zu- Identifizierungszwecken gibt es, wie bereits angedeutet worden ist, mehrere vorteilhafte Möglichkeiten. Eine erste Möglichkeit zeigt Fig. 8, die wiederum ein Blockschaltbild für ein Abfragegerät darstellt, das mit'': an den Fahrzeugen angeordneten Teilantwortgeräten d und c2 zusammenarbeitet. Das Abfragegerät weist hier neben dem Auswertegerät a lediglich ein Antennengerät b auf. Das Auswertegerät a umfaßt die gleichen Funktionseinheiten wie das Auswertgerät nach Fig. 7, ist jedoch einfacher"gestaltet, da es weniger Funktionen auszuführen hat. Das Mikrowellenteil m2 besteht lediglich aus dem Abfragesignalsender 15 und der Senderansteuerung 16. Der Ausgang des Abfragesignalsenders 15 ist unmittelbar mit dem sendeseitigen Eingang des Antennengerätes b verbunden. In entsprechender Weise ist der empfangsseitige Ausgang des Antennengerätes b unter Fortfall des Umschalters 17 nach Fig. 7 unmittelbar mit dem Eingang des Regelverstärkers 18 des Analogteils n2 verbunden. Die Erkennungseinrichtung e2 ist hier auf die Anordnung 24·· zur Antworgerätetyperkennung beschränkt und hat lediglich die Aufgabe, über an die Ausgabeeinheit 22 des Digitalteils d abgegebenen Schaltbefehle für das richtige Zusammenfügen der empfangenen Teilinformationen zur Gesamtnummer zu sorgen. Eine Umschaltung der Senderansteuerung 16 im Sinne einer Änderung des Wobbeibereichs des Abfragesignalsenders 15 ist hier nicht erforderlich, weil nur Teilantwortgeräte c1 und C2, die sich hinsichtlich ihres Frequenzbereiches nicht voneinander unterscheiden, abzufragen sind.

Bei Anwendung eines Übertragungsverfahrens für Identifizierungszwecke ist es, wie anhand von Fig. 2c bereits erläutert worden ist, möglich, das Auswertegerät a für einen Zweigleisbetrieb einzusetzen. Ein Blockschaltbild des Auswertegerätes für diesen Anwendungsfall zeigt Fig. 9. Auch in diesem Falle ist es nicht erforderlich, daß die Senderansteuerung 16 des Mikrowellenteils m3 des Auswertegerätes a

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in Abhängigkeit der Erkennungseinrichtung e3 umgeschaltet wird. Dieser Sachverhalt kommt im Unterschied zum Blockschaltbild des Auswertegerätes a nach Fig. 7 dadurch zum Ausdruck, daß im Bereich der Erkennungseinrichtung e3 die Verknüpfungsschaltung 234 entfällt. Allerdings ist es nunmehr erforderlich, über die Senderansteuerung 16 die Anordnung 23' zu synchronisieren, weil die Umschaltung der Energieversorgung der beiden Antennengeräte b1 und b2 mit dem Wechsel der Wobbeiperiode des Abfragesignalsenders übereinstimmen muß. Ansonsten bestehen zwischen dem Aufbau und der Wirkungsweise der Auswertegeräte a nach den Fig. 7 und 9 keine Unterschiede.

Anstelle von zwei und mehr räumlich getrennten Teilantwortgeräten kann auch von einem räumlich eine Einheit darstellenden Antwortgerät Gebrauch gemacht werden, dessen Gruppen von Resonatoren auf unterschiedliche Polarisation des Abfragesignalstrahls ansprechen und auf diese Weise zeitlich nacheinander abgelesen werden können. Das Blockschaltbild für ein Abfragegerät, das diese Funktion ausführt, ist' in Fig. 1Ö angegeben. Das Antennengerät b3 ist hier für zwei sendeseitige Eingänge ausgebildet und strahlt die vom Abfragesignalsender 15 angelagerter Energie in unterschiedlicher linearer Polarisation aus, je nach dem der Ausgang des Abfragesignalsenders 15 mit dem einen oder dem anderen sendeseitigen Eingang des Antennengerätes b3 verbunden ist. Die Umschaltung wird mit Hilfe eines Umschalters 27 durchgeführt, der seinerseits von einem Signalausgang der Erkennungseinrichtung e3 des Auswertegerätes a betätigt wird. Das Auswertegerät a entspricht bis auf die Erkennungseinrichtung seinem Aufbau nach dem Auswertegerät a nach Fig. 8. Die Erkennungseinrichtung e3 weist neben der Anordnung 24· zur Antwortgerätetyperkennung entsprechend Fig. 9 die Anordnung 23' zur Antwortgeräteerkennung auf. Erkennt die;Anordnung 23' über ihren mit dem Ausgang des Regelverstärkers 18 des Analogteils n3 verbundenen Signaleingang ein Antwortgerät c3, so betätigt sie über ihraiSteuerausgang den Umschalter 27 im Rhythmus der Wobbelper.iode der

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Senderansteuerung 16 und zwar synchron mit der Wobbeiperiode· Zu diesem Zweck ist die Anordnung 23'wiederum über einen Steuereingaiig mit einem weiteren Steuerausgang der Senderansteuerung 16 verbunden.

Das Blockschaltbild für ein Abfragegerät nach Fig. 11 zeigt eine weitere Möglichkeit für die Anwendung des Verfahrens zu Identifizierungszwecken, bei der wiederum von einem räumlich eine Einheit darstellenden Antwortgerät c4. Gebrauch gemacht wird. In diesem Falle weist das Auswertegerät a einen leistungsstarken Steuersignalsender 15' auf, der über die Erkennungseinrichtung in Abhängigkeit des Erkennens eines Antwortgerätes gesteuert wird und zeitlich nacheinander verschiedene Steuerfrequenzen erzeugen kann. Der Steuersignalsender 15^f ist ausgangsseitig zusammen mit dem Abfragesignalsender 15 des Mikrowellenteils m2 mit der Summierschaltung 28 verbunden, deren Sümmenausgang mit dem sendeseitigen Eingang des Antennengerätes b zusammengeschaltet ist. Im übrigen unterscheiden sich die Funktionseinheiten des Auswertegerätes a nicht von denen des Auswertegerätes a nach Fig. 10. Die Anordnung 23' der Erkennungseinrichtung e3 arbeitet hier anstelle auf den Steuereingang des Umschalters 27 auf den Steuereingang des Steuersignalsenders 15*. Bei Erkennen eines Antwortgerätes c4 wird der Steuersignalsender 15' über die Erkennungseinrichtung e3 eingeschaltetfand zugleich von der Anordnung 23'> die wiederum mit der Senderansteuerung 16 synchronisiert ist, hinsichtlich seiner Steuerfrequenz im Rhythmus der Wobbelperiode umgeschaltet. Das Antwortgerät c4 weist hinsichtlich jeder der verschiedenen Gruppen von Resonatoren eine frequenzselektive Schalteinrichtung auf, die bei Eintreffen des Steuersignals in Abhängigkeit seiner Frequenz aktiviert wird und auf diese Weise ein zeitlich aufeinanderfolgendes Abfragen der einzelnen Gruppen von Resonatoren ermöglicht.

Fig. 12a,b,c zeigen eine bevorzugte Ausführungsform für ein passives Antwortgerät c3, bei dem das Abfragen der verschie-

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denen Gruppen von Resonatoren entsprechen Fig. 10 mit Hilfe einer Umschaltung der Polarisation des Abfragesignalstrahls erfolgt. Fig. 12a zeigt, das Antwortgerät in Aufsicht auf die Antenne. Es besteht aus einem quadratischen Hohlleiterabschnitt 29» der am antennenseitigen Ende in einen quadratischen Hornstrahler 30 übergeht. Der Hohlleiter 29 ist, wie die Rückansicht nach Fig. 12b zeigt, an seinem dem Hornstrahler 30 entgegengesetzten Ende kurzgeschlossen. Der Hohlleiter 29 weist auf allen Seiten, wie auch die Seitenansicht nach Fig. 12 c zeigt, Resonatoren 31a, 3.1a¹, 31b, 31b* in Form von Stichleitungen auf. Hinsichtlich" der Zuordnung in der Polarisationsrichtung sind dabei die Resonatoren 31b und 31b· einerseits und die Resonatoren 31a und 31a¹ andererseits zu einer Gruppe von Resonatoren zusammengefaßt. Verläuft die elektrische Feldstärke des einstrahlenden elektromagnetischen Feldes des Abfragesignalstrahls in Pfeilrichtung E1 nach Fig. 12a, dannwird die Gruppe von Resonatoren 31b, 31b¹ angeregt. Entsprechend wird die Gruppe von Resonatoren 31a, 31a¹ angeregt, wenn die elektrische Feldstärke der einfallenden Strahlung in Richtung des Pfeiles E2 verläuft.

Ein Ausführungsbeispiel für ein Antwortgerät c4 entsprechend Fig. 11 zeigt Fig. 13. Die Sende-Empfangsantenne 31 geht hier an ihrem hinteren Ende in die Hohlleiterverzweigung 32 mit zwei Armen über, an die sich jeweils ein weiterer Hohlleiterabschnitt 33 un 34 anschließen. Die Hohlleiterabschnitte sind an ihrem hinteren Ende kurzgeschlossen und auf gegenüberliegenden Seiten mit Stichleitungen darstellenden Resonatoren 35 und 36 versehen. In jedem der beiden Arme der Hohlleiterverzweigung 32 ist ein steuerbares frequenzselektives Dämpfungsglied 37 vorgesehen, das dabei im wesentlichen aus einer oder mehreren Mikrowellendioden besteht. Die Mikrowellendioden sind in an sich bekannter Weise so angeordnet, daß je nach der Frequenz des eingestrahlten Steuersignals der eine Hohlleiterabschnitt durchgeschaltet bzw. der andere Hohlleiterabschnitt

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wenigstens annähernd kurzgeschlossen wird. Auf diese Weise wird jeweils eine der Gruppen von Resonatoren für ihre Ablesung aktiviert. Anstelle einer Ausführung des Antwortgerätes in Hohlleitertechnik sind auch Ausführungen mit anderen bekannten Leitungstypen möglich.

12 Patentansprüche

13 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum selbständigen drahtlosen übertragen von mehrstelligen numerischen Informationen zwischen gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage- und passiven Antwortgeräten, insbesondere für schienengebundene Transportmittel, bei dem jedes Antwortgerät eine der Stellenzahl der zu übertragenden Information proportionale Anzahl von Resonatoren aufweist, deren unterschiedliche Resonanzfrequenzen unter Wahrung eines gegenseitigen Mindestabstandes den Wobbeibereich für das vom Abfragegerät periodisch in seiner Frequenz veränderte abgestrahlte und nach Reflexion am Antwortgerät wieder empfangene Abfragesignal bestimmt, dadurch gekennzeichn.et, daß bei einer Breite des nutzbaren Frequenzbandes des Abfragesignals, die kleiner ist als das durch die mehrstellige Information des Antwortgerätes (c, c1, c2, c3, c4) an sich vorgegebene Frequenzband, die in wenigstens zwei Gruppen unterteilten Resonatoren des Antwortgerätes, deren Resonanzfrequenzen jeweils innerhalb des nutzbaren Frequenzbereichs des Abfragesignals liegen, vom Abfragegerät (a, b, b1, b2, b3) zeitlich nacheinander abgefragt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät (c) in eine der Anzahl der Gruppen von Resonatoren entsprechender Zahl von Teilantwortgeräten (c1, c2) unterteilt ist, die in Richtung der Relativbewegung zwischen Abfrage- und Antwortgeräten räumlich getrennt unter Wahrung eines die gleichzeitige Erfassung zweier Teilantwortgeräte durch den Abfragesignalstrahl unterbindenden Mindestabstandes hintereinander angeordnet sind.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e kennz e lehnet, daß zur Identifizierung eines von zwei und mehr eine mehrstellige Information beinhaltenden Teilantwortgeräten (c1, c2) durch das Abfragegerät (a, b, b1/b2) jeder Gruppe von Resonatoren wenigstens ein v/eiterer eine Typenziffer (TZ) darstellender Resonator zugeordnet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch - gekennzeichnet , daß das Antwortgerät (c4) für jede der Gruppen von Resonatoren eine frequenzselektiv steuerbare Schalteinrichtung (37) aufweist, mit deren Hilfe die einzelnen Gruppen von Resonatoren (35, 36) in Abhängigkeit eines vom Abfragegerät (a,b) zusätzlich abgestrahlten Steuersignals ausreichender Leistung nacheinander abgefragt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die einzelnen Gruppen von Resonatoren des Antwortgerätes auf unterschiedliche lineare Polarisation des AbfragesignalStrahls ansprechen und daß die einzelnen Gruppen von Resonatoren (31a/31a^f, 31b/31b') nacheinander in Abhängigkeit einer die Umschaltung der Polarisation des Abfragesignalstrahls im Abfragegerät (a, b3jt vornehmenden Schalteinrichtung abgefragt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, , daß das Antwortgerät (c3) aus zwei auf zueinander senkrecht linear polarisierte Wellen des Abfragesignalstrahls ansprechende Gruppen von Resonatoren (31a/31a·, 31b/31b^f) besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 zum Abfragen von längs einer Fahrstrecke angeordneten Antwortgeräten durch ein an einem Fahrzeug angebrachtes Abfragegerät, dadurch

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gekennzeichnet , daß längs der Fahrstrecke (Sch) lediglich in vorgegebenen Teilabschnitten in wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Teilantwortgeräte (c1,c2) unterteilte Antwortgeräte vorgesehen sind und daß das Abfragegerät (a,b, b1/b2) mittels einer.Erkennungseinrichtung (el) das Vorhandensein und den Typ eines Antwortgerätes erkennt und davon abhängig den Wobbeibereich des Abfragesignalsenders (15) und das die Auswertung der Information des Antwortgerätes vornehmende Digitalteil (d) steuert.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß das Abfragesignal des Senders (15) des Abfragegeräts (a,b, bi/b2) in Zeitintervallen, in denen kein Antwortgerät (c, d, c2) erkannt wird, lediglich auf einzelne Frequenzen oder ein Teilfrequenzband innerhalb des an sich zur Verfügung stehenden Wobbeifrequenzbereichs beschränkt wird (Suchbetrieb) und daß bei Erkennen eines Antwortgerätes einschließlich seines Typs,abhängig vom Typ, gegebenenfalls durch die Erkennungseinrichtung (el) eine Umschaltung des Abfragesignalsenders auf den für das Abfragen erforderlichen Wobbeibereich vorgenommen wird (Lesebetrieb) .

9. Verfahren nach Anspruch 4 zum Abfragen von Informationen von an Fahrzeugen angebrachten Antwortgeräten durch ein an einer Fahrstrecke ortsfest installiertes Abfragegerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragegerät (a, b, bi/b2) im Zeitraum des Erkennens eines Antwortgerätes (c1, c2, c3» c4) mittels einer Erkennungseinrichtung (e2, e3) einerseits einen Steuersignalsender (15*) in der Weise betätigt, daß er mit jedem Wechsel einer Wobbeiperiode des Abfragesignalsenders (15) ein- bzw. aus- oder umgeschaltet wird und andererseits das die Auswertung der Information des Antwortgerätes vornehmende Digitalteil (d) steuert.

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10. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 zum Abfragen von Informationen von an Fahrzeugen angebrachten Antwortgeräten durch ein an einer Fahrstrecke ortsfest installiertes Abfragegerät, dadurch gekennzeichnet j daß das Abfragegerät (a, b3) im Zeitraum des Erkennens eines Antwortgerätes (c3) mittels einer Erkennungseinrichtung (e3) einerseits eine Polarisationsumschalteinrichtung in der Weise betätigt, daß diese mit jedem Wechsel der Wobbeiperiode des'Abfragesignalsenders (15) die Polarisation des Sendestrahls umschaltet und andererseits das die Auswertung der Information des Antwortgerätes vornehmende Digitalteil (d) steuert.

11. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5, 6 und 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Antwortgerät (c3).einen quadratischen Hohlleiterabschnitt (29) aufweist, der am einen Ende kurzgeschlossen ist, am anderen Ende in einen quadratischen Hornstrahler (30) übergeht und auf allen vier Seiten mit die Resonatoren (31a, 31a¹, 31b, 31b¹) darstellenden Stichleitungen versehen ist, und daß jeweils die an zueinander parallelen Seiten des Hohlleiterabschnitts angebrachten Stichleitungen gemeinsam eine Gruppe von Resonatoren bilden.

12. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4_: oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät (c4) eine Leiterverzweigung, beispielsweise eine Hohlleiterverzweigung (32) aufweist, deren sämtlichen Zweigen gemeinsamer Anschluß in einen Hornstrahler (31) ausmündet, daß ferner jede Gruppe von Resonatoren (35, 36) durch mit einem Leiterabschnitt verbundene Stichleitungen, beispielsweise ein Hohlleiterabschnitt (53, 3&) realisiert ist, von denen der Leiterabschnitt am einen Ende kurzgeschlossen ist und am anderen Ende mit dem An-

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Schluß eines Zweiges der Leiterverzweigung in Verbindung steht und daß im Bereich jedes Zweiges der Leiterverzweigung ein frequenzselektiv steuerbares Dämpfungsglied (37) angeordnet ist.

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