DE2425182B2 - Verfahren und anordnung zur drahtlosen informationsuebertragung zwischen frequenzgewobbelten abfrage- und frequenzunterschiedliche resonatoren aufweisenden antwortgeraeten - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum selbständigen drahtlosen Übtrtragen von mehrstelligen numerischen Informationen zwischen gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage- und passiven Antwortgeraten, 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, sowie auf Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

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. la, Ib der Zeichnung verdeutlicht, von denen Fig. la die Seitenansicht und Fig. Ib die Aufsicht auf eine Lokomotive Lok mit einem Wagen Wn und das Gleis Sch zeigen. Das aktive Abfragegerät besteht aus dem Auswertgerät a mit den beiden Antennengeräten b 1 und £>2. Das passive Antwortgerät an der Schiene des Gleises Sch ist mit c bezeichnet. Da die Fahrtrichtung der Lokomotive frei wählbar sein muß und das Antwortgerät c, wie Fig. Ib andeutet, entweder auf der einen Seite oder auf der anderen Seite an der Schiene befestigt sein kann, benötigt das Abfragegerät zwei Antennengeräte b\ und 62, 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 Antennengerate 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. la wiederum in Seitenansicht die Lokomotive Lok mit dem Wagen Wn und dem Gleis Sch und die Fig. 2b entsprechend Fig. Ib eine Aufsicht. In diesem Falle ist das passive Antwortgerät can der Unterseite jedes Wagens VKn 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 «1 verbunden.

Analog zu den Fig. la, Ib kann das Auswertegerät, wie Fig.2c für zweigleisigen Betrieb zeigt, ebenfalls zwei Antennengeräte b 1 und b 2 aufweisen, die zwischen den Schwellen der Gleise Sch 1 und Sch 2 angeordnet sind. Auch in diesem Falle werden die beiden Antennengeräte b 1 und b 2 über das Auswerte gerät a wechselweise mit Sendeenergie versorgt. Die Zeitintervalle, in denen ein Antennengerät mit Energie versorgt wird, und die Unischaltperiode 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 Identifizierungszwecke verwendeten Systems als Information pro Antwortgerät eine mehrere Stellen aufweisende codierte Nummer. Die Stellenzahl der codierten Nummern ist dabei maßgeblich für die Anzahl der die ein/einen Ziffern der Nummer repräsentierenden 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 Nachrichtenübertragung im Raum eines weitverzweigten Streckennetzes immer wieder kleinere Streckenabschnitte vorhanden sind, d>e 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 Störangen. die das System auf seine Umgebung ausübt, beseitigt.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art 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 ir wenigstens zwei Gruppen unterteilten Resonatoren des Antwortgerätes, deren Resonanzfrequenzen jeweil: innerhalb des nutzbaren Frequenzbereichs liegen, vorr Abfragegerät zeitlich nacheinander abgefragt werden.

Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntni: zugrunde, daß eine Reduzierung des an sich benötigter Frequenzbandes dadurch herbeigeführt werde'n kann daß das für Störungen nicht anfällige Teilband dadurcl zwei- und mehrfach ausgenutzt wird, daß die ii Gruppen unterteilten Resonatoren des Antwortgeräte zeitlich nacheinander abgefragt werden.

Bei einer ersten speziellen besonderen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, die sich insbesondere für ihre Anwendung für Ortungszwecke eignet, ist das Antwortgerät in eine 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 Abfragesignalslrahl unterbindenden Mindestab-Standes hintereinander angeordnet sind.

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 Tcilantworigeräien vorhandenen Teilinformationen in der richtigen Weise zu mehrstelligen codierten Nummern zu ordnen.

Bei einer weiteren speziellen Anordnung zur Durchführung 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. mk 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 der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, die sich wiederum für Identifizierungszwccke besonders eignet, sprechen die einzelnen Gruppen von Resonatoren des Antwortgerätes auf unterschiedliche lineare Polarisation des Abfragesigruilsli alils an. Dabei werden die einzelnen Gruppen von Resonatoren nacheinander in Abhängigkeit einer die Umschaltung der Polarisation des Abfragesignalstrahis im Abfragcgerät vornehmenden Schalteinrichtung abgefragt.

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

Bei der Anwendung der Anordnung zu Ortungszwecken ist es nicht erforderlich, die für die Frequenzbandreduzierung erforderlichen 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 Antworlgeräte vorgesehen werden und dabei das Abfragegerät mittels einer Erkennungseinrichtung das Vorhandensein und den Typ eines Anlwortgerätes erkennt und davon abhängig den Wobbeibereich des Abfragesignalsenders und das die Auswertung der Information des Antwortgeräts vor· nehmende Digitalteil steuert.

In diesem Zusammenhang ist es von Bedeutung, daß das Abfragesignal des Senders des Abfragegerätes in Zeitintervallen. in denen kein Antwortgerät erkannt wird, lediglieh auf einzelne Frequenzen oder ein Teilfrequenzband innerhalb des an sich zur Verfugung stehenden Wobbelfrcquenzbereiches beschränkt ist (Siichbt-tricb) und daß bei Erkennen eines Antwortgerä tes einschließlich seines Typs, abhängig vom Typ, .gegebenenfalls über die Erkennungseinrichlung eine Umschaltung des Abfragesignalsenders auf den für das· Abfragen erforderlichen Wobbclbereich vorgenommen wird (Lesebetrieb).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 9 bis 12 angegeben.
,, Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausrührungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden.

In den Figuren bedeuten

Fig. la. Ib die bereits erläuterte schematische Darstellung des Verfahrens zur selbständigen drahtlosen Übertragung von Informationen zwischen gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage- und passiven Anlwortgeräten zu Ortungs;wecken,

Fig. 2a, 2b. 2c 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, 4b das Verfahren nach der Erfindung erläuternde Diagramme.

F i g. 5a, 5b weitere das Verfahren nach der Erfindung erläuternde Diagramme.

F i g. 6a, 6b weitere das Verfahren nach der Erfindung erläuternde Diagramme,

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

Fig. 8 das Blockschaltbild eines Abfragegerats fur Identifizierungszwecke nach der Erfindung.

F i g. 9 ein weiteres Blockschaltbild des Abfragegerats für identifizierungszwecke nach der Erfindung,

F i g. 10 ein weiteres Blockschaltbild eines Abfragegerats für Identifizierungszwecke nach der Erfindung,

F ig. 11 ein weiteres Blockschaltbild eines Abfragegeräts im Identifizierungszwecke nach der Erfindung.

Fig. 12a. 12b. 12c ein Ausführungsbeispiel für ein mn 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 drahtlosen Übertragen von numerischen Informa tionen zwischen gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage- und passiven Antwortgeräten. wie es fir Ortungszwecke in Verbindung mit den Fig. la. Ib beschrieben worden ist braucht von den crfindungsgemäßen 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.

F i g. 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 su.hll das elektromagnetische Feld HF einer Frcmdstörquelle eir. beispielsweise der Sender einer Richtfunkstrecke, deren Frequenzbereich teilweise innerhalb des vom Abfrage Signalsender benutzten Frequenzbereichs liegt. Um diese Fremdstörung auszuschalten, wird im Bereich des betroffenen Teilabschnitts anstelle eines normalen Antwongerätes cein in zwei Teilantwortgcratc c 1 und

Pill? unterteiltes Antwortgerät vorgesehen. Die TeilanliJ^örtgeräte el und e2 sind räumlich getrennt j|j|iin.tereinander in einem vorgegebenen Mindestabstand |H|im; Gleis angeordnet. Jedes der beiden Teilanlwortgerä- §||fi§pweist eine Gruppe von Resonatoren auf, deren |§f|p|(isonanzfrequenzen innerhalb des gleichen Frequenzi^^Srides liegen. Sie werden von dem an der Lokomotive ^Angebrachten Abfragegerät beim Vorbeifahren nacheÜiiftnder abgefragt. Das Frequenzband für die beiden Gruppen von Resonatoren ist dabei so festgelegt, daß es außerhalb des Frequenzbereichs des einstrahlenden elektromagnetischen Feldes HFliegt.

An sich ist es bei der in F"ig. 3a auftretenden Fremdstörung nicht erforderlich, im Bereich des gestörten Streckenabschnittes den Wobbelbcreich des Abfragesignalsenders dem eingeschränkten Frequenzbereich der Teilantwortgeräte el und e2 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 el und e2 zu beschränken.

In Fig. 3b ist ein Beispiel für eine mögliche Eigenstörung gegeben. Hier stört innerhalb eines Teilstrcckenabsi-hnitts der Abfragesignalsender, sofern nicht sein Frequenzbereich eingeschränkt wird. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3b ist das gestörte Objekt eine Satellitenbodenstation SÄ deren Empfangseinrichtung bekanntlich einen sehr niedrigen Eingangspegel verarbeiten muß und daher auf Stör-Strahler sehr empfindlich reagiert. Auch in diesem Falle kann entsprechend Fig. 3a in einfacher Weise von in zwei oder mehr Tcilantwortgeräte aufgeteilten Antwortgeräten Gebrauch gemacht werden, deren Abfragefrequenzbercich außerhalb des die Satellitenboden-Station Sßstörenden Frequenzbereich liegt.

Zum besseren Verständnis des anhand der F i g. 3a. 3b geschilderten Verhältnisses sind in den Fig.4a. 4b bis Fig. 6a. bb Diagramme angegeben, bei denen der störende Tcilfrequenzbcreich im oberen, im unteren und innerhalb des an sich benötigten Frequenzbereichs für die Durchführung der gewünschten Nachrichtenübertragung liegt.

In den F i g. 4a. 5a und 6a zeigt das oberste Diagramm e über der Frequenz f die \n/,ihl der frcqucn/mäßig hintereinander angeordnet;. Ziffernplät/e 1 bis 13 eines passiven \mwortgcrates r. Der Ziffer 1 sind jeweils noch zwei Plätze vorgeordnet, und /war ein Platz für einen TemperalurimpiiK 77und einen Platz fur eine Typenziffer TZ. Der Platz ftir den Temper.iturimpuls T/hat die Aufgabe, dem Abfragcgcriii temperaturabhängige Verschiebungen der Resonanfrequcn/en der die einzelnen Ziffern darstellenden Resonatoren anzuzeigen. Der Platz für die Fvpenziffer FZist erforderlich, um dem Abfragegerät anzuzeigen, ob es ein normales Antwortgerät e vor sich hat. oder ein in Teilantwortge- &° •"ate el und e2 unterteiltes Antwortgerat. Bei den Teilaniwortgerätcn c 1 und e 2. deren über die Frequenz f aufgetragene Ziffern im entsprechend bezeichneten zweiten und dritten Diagramm der Fig. 4a. 5a und 6a fingegeben 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 in Teilantwortgerät el die Ziffern 1 bis 7 und in Teilantwortgerät c2 die Ziffern 8 bis 13 gespeichert Ausgehend vom gleichen Grundaufbau für beid< Teilantwortgeräte el und c2 bleibt dabei bein Teilantwortgerät c2 ein Ziffernplalz. unbesetzt.

In den Fig.4b, 5b und 6b ist über der Zeil t dei Frequenzverlauf des Ausgangssignals des Abfragest gnalsenders angegeben, und zwar für die beider verschiedenen Betriebsfällc.

Wie Fig. 4a zeigt, erfaßt der Störbereich — gestrichelter Bereich beim Diagramm e — dit Typenziffern 8 bis 13, d.h. also ein Drittel des an sich benötigten Frequenzbereichs, und zwar dessen oberer Teilbereich. In den Streckenabschnitten, in denen keine Störung vorliegt, wird entsprechend dem Diagramrr nach Fig. 4b bei Erkennen eines Antwortgerätes c die Frequenz des Abfragesignals zwischen der Frequenz fi und der Frequenz fo durchgewobbelt. Wird ein Teilantwortgerät el bzw. e2 erkannt, dann wird der Wobbeibereich des Abfragesignalsenders auf den Frequenzbereich zwischen den Frequenzen fu und fo 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 1 bis 5. also den unteren Teilbereich des an sich benötigten Frequenzbereiches erfaßt. In diesem Falle sind die Gruppen von Resonatoren der Teilantwortgeräte c ! und e2 entsprechend den gezeigten Diagrammen auf den oberen Teilbereich des an sich zur Verfugung 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 fu' und der oberen Frequenz fo eingeengt.

Fig. 6a. bb 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 Teilantwortgcräte el und e2. 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 ι für diesen Fall darstellende Diagramm nach F i g. 6b zeigt, daß es nicht unbedingt notwendig ist. den Wobbelbcreich des Abfragesignalsenders bei Erkennen eines Teilantwortgerätes zu verändern Es braucht nur dafür gesorgt zu werden, daß der Mörende Frequenzteilbereich /wischen den Frequenzen fu' und fo jeweils durch I intcrbrechcn des Senden cges ausgeblendet wird.

Die Verkürzung einer Wobbelpenode entsprechend den F 1 g. 4b und 5b bei Erkennen eines Teilantwortgt rates r 1 und t'2 kommt dem I'instand enigcgen. daß hier innerhalb einer recht kurzen Zeit zwei Teilaniwortgeräte 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 Slörungsfall nach den Fig. 6a. bb wird, sofern hier bei Erkennen eines Teilantwortgerätes die Wobbelperiode entsprechend Fig. bb beibehalten wird, eine erhöhte Abfragezeit benötigt. Sofern dies nicht zulässig ist. kann durch

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entsprechende Maßnahmen dafür gesorgt werden, daß bei Erreichen der Frequenz tu" 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 F i g. 7 soll nun die Funktion eines Abfragegerätes, das für Ortungszwecke an einem Fahrzeug befestigt ist, noch näher beschrieben werden. Das Abfragegerät, das aus den beiden Antennengeräten b I und £>2 und dem Auswertegerät ■') besteht, berücksichtigt den Fall. daß. wie das anhand von F i g. 1 a, 1 b beschrieben wurde, von dem eine Lokomotive darstellenden Fahrzeug aus immer zusätzlich noch festgestellt werden muß, auf welcher Seile des Cileises sich das passive Antwortgerät cbzw. die Tcilantwortgcräte c 1 und c 2 befinden.

Das Auswertegerät .·/ besteht aus dem Mikrowellenteil /7! 1, dem Analogteil η 1. dem Digitalteil d und der Erkennungseinrichtung el. Das Mikrowellentcil /;? 1 weist den Abfragesignalsender 15 auf, der über seinen Wobbeisteuereingang mit dem Ausgang der Senderansteuerung 16 verbunden ist. Der Ausgang des Abfragesignalsenders 15 ist über den Umschalter 14 wahlweise mit einem der beiden sendeseitigen Eingänge der Antennengeräte b I und b2 verbunden. Die empfangsseitigen Ausgänge der beiden Antennengeräte sind mit den beiden Anschlüssen des Umschalters 17 des Analogleils verbunden. Das Analogteil /; 1 weist ferner den Regelverstärker 18 auf. der eingangsseitig mit dem Ausgang des Umschalters 17 verbunden ist und dem ausgangsseiüg die Impulsformerstufe 19 nachgeschaltet ist.

Das Digitalteil d, das sich auf der Empfangsseite des Auswertegerätes a dem Analogteil η 1 anschließt, hat die Aufgabe, die Ziffern darstellenden Impulsfolgen für die 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 c 1 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 Mikrowcllenteils /7? 1 und des Analogteils η 1 von einem Antennengerät b 1 zum anderen Antennengerät bl und umgekehrt umzuschalten und bei Erkennen eines Antwortgerätes die Umschaltung zu blockieren. Die andere Aufgabe besteht darin, den Typ eines Antwortgeräts /u erkennen und beim gleichzeitigen Erkennen eines Antwortgerätes und seines Typs die Sendcranstcuerung \b und damit den Wobbeibereich des Abfragesignalsendcrs 15 umzuschalten. Die Erkennungseinrichtung besteht aus der Anordnung 23 zur Aniwortgeräteerkennung. aus der Anordnung 24 zur Antwortgerätctyperkennung und der Verknüpfungsschaliung 234 für die ausgangsseiligen Signale der genannten Anordnungen. Die Verknüpfungsschaltung 234 ist ihrerseits mit dem Steucreingang des Mikrowellenteils m 1 verbunden. Die Anordnung weist einen zweiten Ausgang auf. der mit dem Stcuereingang der Umschalter 14 und 17 verbunden ist. Das Kriterium für das Erkennen eines Aniwortgerätes

wird der Anordnung 23 vom Ausgang des Regelverstär kers 18 des Analogteils η 1 zugeführt. In gleicher Weisi erhält die Anordnung 24 vom Ausgang der Anordnuii; 20 zur Temperaturkompensation innerhalb dc:s Digital teils c/die erforderliche Signalinformation. Die Anord nung 24 weist einen zweiten Eingang auf, über den ih vom Anschluß 26 Fahrimpulse des sich in Bewegung befindlichen Fahrzeuges zugeführt werden. Die Fahriin pulse liefern das erforderliche Kriterium für das richtige ίο Zusammenfügen der von den Teiluntworlgeräien el und c-2 erhaltenen Teilinformalionen /in Gesamtzifferninformation. Die Auswertung der über den Anschluß 26 der Anordnung 24 /ng'führten hahnmpulse und der ihr vom Ausgang der Anordnung ■ 5 20 des Digualteils zugeführten Typencrkennungssignale erfolgt in f-orm von Schaltbcfehlcn über den zweiten Ausgang dieser Anordnung zum Steuereingang der Ausgabeeinheit 22. die diese Schaltbefehle benotigt, um die über die Teilantwortgeräte erhaltenen Teil nformationen 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 storungsgefährdet sind, gemäß der Erfindung ausgestaltet zusein Bei Anwendung des Übertragungsverfahrens ur Identifizierungszwecke ist dies nicht möglich, weil hier die passiven Antworigeräte am Fahrzeug und die Ab.ragegeräte ortsfest an der Fahrstrecke angeordnet sind. ^

Für die Anwendung zu Identifizierungszwecken gibt es. wie bereits angedeutet worden ist. mehrere vorteilhafte Möglichkeiten. Eine erste Möglichkeit zeigt am' ^wiederum ein Blockschaltbild für ein

Abfragegerät darstellt, da* mit an den Fah.zeugen angeordneten Teilantwortgeräten ei und c2 zusammenarbeitet. Das Abfragegeräi weist hier neben dem Auswertegerät .·/ lediglich ein Antennengerät b auf. Das Auswertegerät a umfaßt die gleichen Funktionseinheiten wie das Auswertegerät nach Fig. 7. ist jedoch e.n.acher gestaltet, da es weniger Funktionen auszuführen nat Das Mikrowellenteil m2 besteht lediglich aus « rl"¹ 7_c ^bf"g^es'g^nalsender 15 und der Senderansteucrung 16 Der Ausgang des Abfragesignalsenders 15 isi unmittelbar mit dem sendesei.igen Eingang des Antennengerätes b verbunden. In entsprechendewe.se ist der empfangsseitige Ausgang des Amennengeraies b unter Fortfall des Umschalters 17 nach

IJ IzTT ^ ^{mi( dem Ein}S^an£ ^dcs Regelverstärkers 18 des Analogteils η 2 verbunden. Die Erkennungseinrichtung e2 ist hier auf die Anordnung 24' zur Antwortgerätetyperkennung beschränkt und hat lediehch die Aufgabe, über an die Ausgabeeinheit 22 des

D-gitalte.ls rf abgegebenen Schaltbefehle für das richtige Zusammenfügen der empfangenen Tcilinformaionen zur Gesamtnummer zu sorgen. Eine Umschaltung der Senderansteuerung 16 im Sinne einer Änderung des Wobbeibereichs des Abfragesignalsen-

^to ders 15 ist h,er nicht erforderlich, weil nur Teilan.wortecraie c· 1 und c2. die sich hinsichtlich ihres Frequcn/bc sind "' ^voneinander unterscheiden, abzufragen

6s ιH ^BC,^!r ^A.^nwendun? eines Übertragungsverfahren für <>5 Idenuf.z.erungszwecke ist es. wie anhand von Fig. 2c bereits erläutert worden ist. möglich, das Auswertegerät !" ⁰JU⁰J^{1 Zwci}S^leisbetrieb einzusetzen. Ein Bk>cks Auswertegerätes für diesen Anwendung-

fall zeigt Fig. 9. Auch in diesem Fülle ist es nicht erforderlich, daß die Senderanstcuerung 16 des Mikrowellcnteils /77 3 des Auswertegerätes a in Abhängigkeit der Erkennungseinrichtung e3 umgeschaltet wird. Dieser Sachverhalt kommt im Unterschied zum Blockschaltbild des Auswertegerät^ a nach Fig. 7 dadurch zum Ausdruck,daß im Bereich der Erkennungseinrichtung e3 die Verknüpfungsschaltung 234 entfällt. Allerdings ist es· nunmehr erforderlich, über die Senderanstcuerung 16 die Anordnung 23' /u synchroni- ίο sieren. weil die Umschaltung der F.nergievcrsorgungder beiden Antennengeräte öl und b2 mit dem Wechsel der Wobbeiperiode des Abfragesignalsenders übereinstimmen muß. Ansonsten bestehen /wischen dem Aufbau und der Wirkungsweise der Auswertegeräte a nach den F i g. 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 F i g. 10 angegeben. Das Antennengerät b3 ist hier für zwei sendeseitige Eingänge ausgebildet und strahlt die vom Abfragcsignalsender 15 angelieferte Energie in unterschiedlicher linearer Polarisation aus, je nach dem der Ausgang des Abfragesignalsenders 15 mit dem einen oder dem anderen sendeseiiigen Eingang des Antennengerätes b 3 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 Fi g. 8. Die Erkennungseinriclitung t'3 weist neben der Anordnung 24' zur Antwortgerätetyperkcnnung entsprechend Fig. 9 die Anordnung 23' zur Antwortgeräteerkennung auf. Erkennt die Anordnung 23' über ihren mit dem Ausgang des Regelverstärkers 18 des Analogteils /7 3 verbundenen Signaleingang ein Antwortgerät c3. so betätigt sie über ihren Steuerausgang den Umschalter 27 im Rhythmus der Wobbeiperiode der Senderansteuerung 16, und zwar synchron mit der Wobbelperiode. Zu diesem Zweck ist die Anordnung 23' wiederum über einen Steuereingang mit einem weiteren Sleuerausgang der Senderansteuerung 16 verbunden.

Das Blockschaltbild für ein Abfragegerät nach Fig. 11 zeigt eine weitere Möglichkeit für die Anwendung des Verfahrens zu Identifizierungszwekken. bei der wiederum von einem räumlich eine Einheit darstellenden Antwortgerät t*4 Gebrauch gemacht wird. In diesem Falle weist das Auswertegerät a einen leistungsstarken Steuersignalsender 15' auf. der über die Erkennungseinrtchtung in Abhängigkeit des Erkennens eines Antwortgerätes gesteuert wird und zeillich nacheinander verschiedene Steuerfrequenzen erzeugen kann. Der Steuersignalsender 15' ist ausgangsseitig zusammen mit dem Abfragesignalscndcr 15 des Mikrowellenteils /7? 2 mit der Summierschaltung 28 verbunden, deren Summenausgang 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 eingeschaltet und zugleich von der Anordnung 23', die wiederum mit der Senderansteuerung 16 synchronisiert ist, hinsichtlich seiner Steuerfrequenz im Rhythmus der Wobbelperiode umgeschaltet. Das Antwortgerät ο4 weist hinsichtlich jeder der verschiedenen Gruppen von Resonatoren eine frequcnzselektive Schalteinrichtung auf. die bei Eintreffen des Steuersignals in Abhängigkeil seiner Frequenz aktiviert wird und auf diese Weise ein zeitlich aufeinanderfolgendes Abfragen der einzelnen Gruppen von Resonatoren ermöglicht.

Fig. 12a, 12b, 12c zeigen eine bevorzugte Ausführungsform für ein passives Antwortgerät c3. bei dem das Abfragen der verschiedenen Gruppen von Resonatoren entsprechen Fig. 10 mit Hilfe einer Umschaltung der Polarisation des Abfragesignalstrahls erfolgt Fig. 12a zeigt das Antwortgcräi in Aufsicht auf die Antenne. Es besieht aus einem quadratischen Hohlleiterabschnitt 29, der am anlennenseitigen 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 Fi g. 12c zeigt. Resonatoren 31a. 31<·ί'. 3\b. 3\b' in Form von Stichleitungen auf. Hinsichtlich der Zuordnung in der Polarisationsrichtung sind dabei die Resonatoren 31/1 und 31Z)'einerseits und die Resonatoren 31a und 31a andererseits zu einer Gruppe von Resonatoren zusammengefaßt. Verläuft die elektrische Feldstärke des einstrahlenden elektromagnetischen Feldes des Abfragesignalstrahls in Pfeilrichtung El nach Fig. 12a. dann wird die Grunpe von Resonatoren 316. 3ib' angeregt. Entsprechend wird die Gruope von Resonatoren 31a, 31a'angeregt, wenn die elektrische Feldstärke der einfallenden Strahlung in Richtung des Pfeiles £2 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 und 34 ansehließen. Die Hohlleiterabschnitte sind an ihrem hinleren 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 Hohllciterabschnitt durchgeschaltet bzw. der andere Hohlleiterabschnitt wenigstens annähernd kurzgeschlossen wird. Auf diese Weise wird jeweils eine der Gruppen von Resonatoren für ihre Ablesung aktiviert Anstelle einer Ausführung des Antwortgerätes in Hohlleitertcchnik sind auch Ausführungen mit anderen bekannten l.eitungstypen möglich.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

425 Patentansprüche:

1. Verfahren zum selbständigen drahtlosen Obertragen von mehrstelligen numerischen Information 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 gekennzeichnet, daß bei einer Breite des nutzbaren Frequenzbandes des Abfragesignals, die kleiner ibt als das durch die mehrstellige Information des Antwortgerätes (c. c 1. c2. c 3, c) an sich vorgegebene Frequenzband, die in wenigstens zwei Gruppen unterteilten Resonatoren des Antvvortgerätes. deren Resonanzfrequenzen jeweils innerhalb des nutzbaren Frequenzbereiches des Abfragesignals liegen, vom Abfragegerät (a. b. b 1,62, b 3) zeitlich nacheinander abgefragt werden.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät (c) in eine der Anzahl der Gruppen von Resonatoren entsprechende Zahl von Teilantwortgeräten (ei, 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.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Identifizierung eines von zwei und mehr eine mehrstellige Information beinhaltenden Teilantwortgeräten (c 1, c2) durch das Abfragegerät (a. b. bXlbl) jeder Gruppe von Resonatoren wenigstens ein weiterer eine Typenziffer (TZ) darstellender Resonator zugeordnet ist.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät (cA) 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 (n, b) zusätzlich abgestrahlten Steuersignals ausreichender Leistung nacheinander abgefragt werden.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Gruppen von Resonatoren des Antwortgerätes auf unterschiedliche lineare Polarisation des Abfragesignalstrahls ansprechen und daß die aufeinanderfolgende Abfrage der einzelnen Gruppen von Resonatoren (31a/31a', 3\b/3\b') in Abhängigkeit einer die Umschaltung der Polarisation des Abfrage-Signalstrahls im Abfragegerät (a, b'i) vornehmenden Schalteinrichtung erfolgt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennteichnet, daß das Antwortgerät (c3) aus zwei auf iüeinander senkrecht linear polarisierte Wellen des Abfragesignalstrahls ansprechenden Gruppen von Resonatoren (31a/3i:i',3lb/3ib') besteht.

7. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3 zum

Abfragen von längs einer Fahrstrecke angeordneten Antwortgeräten durch ein an einem Fahrzeug angebrachtes Abfragegerpt, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Fahrstrecke (Sch) lediglich in vorgegebenen Teilabschnitten in wenigsteps zwei räumlich voneinander getrennte Teilantwortgeräte (ei, el) unterteilte Antwortgeräte vorgesehen sind und daß das Abfragegerät (a, b, b \/b2) mittels einer Erkennungseinrichtung (e i) 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. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragesignal des Senders (15) des Abfragegerätes (a. b, b\lb2) in Zeitintervallen, in denen kein Antwortgerät {c, ei, c2) erkannt wird, lediglich auf einzelne Frequenzen oder ein Teilfrequenzband innerhalb des an sich zur Verfügung stehenden Wobbeifrequenzbereichs beschränkt isi (Suchbetrieb) und daß bei Erkennen eines Antwortgerät» einschließlich seines Typs, abhängig vom Typ. gegebenenfalls durch die Erkennungseinrich lung (el) eine Umschaltung des Abfragesignalsenders auf den für das Abfragen erforderlichen Vvobbelbereich erfolgt (Lesebetrieb).

9. Anordnung nach Anspruch 4 zum Abfragen von Information von an Fahrzeugen angebrachten Antwortgeräten durch ein an einer Fahrstrecke ortsfest installiertes Abfragegerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragegerät (a. b. b i/b2) im Zeitraum des Erkennens eines Antwortgerätes (ei, 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 ^steuert.

10. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6 zum Abfragen von Information von an Fahrzeugen angebrachten Antwortgeräten durch ein an einer Fahrstrecke ortsfest installiertes Abfragegerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragegerät (a. b 3) im Zeitraum des Erkennens eines Antwortgeräles (c3) mittels einer Erkennungseinrichiung (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 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 (31s, 31a', 3ib, 3ib') darstellenden Stichleitungen versehen ist, und daß jeweils die an zueinander parallelen Seiten des Hohlleiteirabschnitts angebrachten Stichleitungen gemeinsam eine Gruppe von Resonatoren bilden.

12. Anordnung nach Anspruch 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät (c4) eine Leiterverzweigung, beispielsweise eine Hohlleiter-

verzweigung (32) aufweist, deren sämtlichen Zweigen gemeinsamer Anschluß in einen Hornstrahler (31) ausmündet, daß ferner jede Gruppe von Resonatoren (35, 36) durch mit einem Leilerabschnitt, beispielsweise einem Hohlleiterabschnitt (33, 34) verbundene Stichleitungen realisiert ist, von denen der Leiterabschnitt am einen Ende kurzgeschlossen ist und am anderen Ende mit dem Anschluß eines-Zweiges der Leiterverzweigung in Verbindung steht, und daß im Bereich jedes Zweiges der Leiterverzweigung ein frequenzselektiv steuerbares Dämpfungsglied (37) angeordnet ist.