DE2425182C3 - Verfahren und Anordnung zur drahtlosen Informationsübertragung zwischen frequenzgewobbelten Abfrage- und frequenzunterschiedliche Resonatoren aufweisenden Antwortgeräten Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum selbständigen drahtlosen Übertragen von mehrstelligen numerischen Informationen zwischen gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage- und passiven Antwortgcraten, insbesondere für schienengebundene Transportmittel, bei dem jedes Antwortgerät eine der Stellenzahl der /u übertragenden Information proportionale Anzahl von Resonatoren aufweist, deren unterschiedliche Resonanzfrequenzen unter Wahrung eines gegenseitigen Mindestabstandes den Wobbelbcreich für das vom Abfragegerät periodisch in seiner I requenz veränderte abgestrahlte und nach Reflexion am Antwortgerät wieder empfangene Abfragcsignal 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 ,7 mit den beiden Antennengeräten b 1 und 6 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. w ie F i g. 1 b andeutet, entweder auf der einen Seite oder auf der anderen Seite an der Schiene befestigt sein kann, benötigt das Abfragegerät zwei Antennengeräte öl 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 Antennenge rate wechselweise mit Sendeenergie versorgt. Wird ein Antwortgerät an der linken oder rechten Schiene des Gleises erkannt, dann wird über das Auswertegerät n nur dns zu erkennende Antennengcrät weiterhin mit Energie versorgt. Das Antwortgerät c liefert dem Auswertegerät .7 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. 2;i bis 2c ist eine weitere Anwendung eines solchen Nachrichieni'iberiragungsverfahrens bei Eisenbahnen für Idcniifi/.icrungszweckc dargestellt. Fig. 2a zeigt einsprechend 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 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 6 ist seinerseits über ein in den Figuren nicht näher bezeichnetes Kabel mit dem Auswertegerät a verbunden.

Analog zu den Fig. la, Ib kann das Auswertegerät, wie Fig. 2c für zweigleisigen Betrieb zeigt, ebenfalls zwei Antennengeräte b\ und 62 aufweisen, die zwischen den Schwellen der Gleise Sch I und Sch 2 angeordnet sind. Auch in diesem Falle werden die beiden Antennengeräte b 1 und 62 über das Auswertegerät ,7 wechselweise mil Scndcenergic versorgt. Die Zeitintervalle, in denen ein Antennengerät mit Energie versorgt wird, und die Umschaltperiode sind so gewählt, daß das Abfragegerät in der Lage ist, die Antwortgerät zweier sich am Ort des Abfragegerät¹» 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 Stellcnzahl der codierten Nummern ist dabei maßgeblich für die Anzahl der die einzelnen 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, 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 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 in wenigstens zwei Gruppen unterteilten Resonatoren des Antwortgerätes, deren Resonanzfrequenzen jeweils innerhalb des nutzbaren Frequenzbereichs 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 Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, die sich insbesondere für ihre Anwendung für Oriungszwcckc eignet, ist das Antwortgerät in eine der Anzahl der Gruppen von Resonatoren entsprechende Zahl von Teilanlwortgcrätcn unterteilt, die in Richtung der Relativbewegung zwischen Abfrage- und Antwortgeräten räumlich getrennt unter Wahrung eines die gleichzeitige Erfassung zweier Tcilantwortgcriiic durch den Abfragesignalstrahl unterbindenden Mindcstab-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 Teilantworlgeräten vorhandenen Tcilinforniationen in der richtigen Weise zu mehrstelligen codierten Numniern zu ordnen.

Bei einer weiteren speziellen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, die sich in besonderer Weise für Idcntifi/ierungszweckc 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 der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, die sich wiederum für Identifizicrungs/wecke besonders eignet, sprechen die einzelnen Gruppen von Resonatoren des Antwortgerätes 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 Störunempfindlichkeil 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 Teiiantwortgeräle unterteilte Antwortgerät vorgesehen werden und dabei das Abfragegerät mittels einer Erkemmingsdnrichtungdas Vorhandensein und den Typ eines Antwofigerätes crkcnnl und davon abhängig den Wobbeibereidh des Abfragesignalscndeni rand das die Auswertung der Information des Antwortgerät·, vornehmende DigitalwaJ steuert.

In diesem Zusammenhang ist es von Bedeutung, daß das ASsfragcsigiiai des Senders des Afofragcgcrätes in in denen kein Antwortgerät erkannt

wind* Jedigfich aaf einzelne Frequenzen oder ein TwffireqBcnzsband innerhalb des an steh zur Verfugung ■stehenden Wobbdfrcqucnzbcreichcs beschränkt ist ci Erkennen eine«. Antwort gcrä tes einschließlich seines Typs, abhängig vom Typ. gegebenenfalls über die Erkennungseinrichtung eine Umschaltung des Abfragcsignnlsendcrs auf den für das Abfragen erforderlichen Wobbelbcreich vorgenommen wird (Lcscbe trieb).

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

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiclen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden.

In den Figuren bedeuten

Fig. la. Ib die bereits erläuterte schematischc Darstellung des Verfahrens zur selbständigen drahtlosen Oberir.igung von Informationen zwischen gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage- und passiven Antworlgeräien zu Orlungszwcckcn.

F i g. 2a. 2b. 2c die bereits erläuterte schematischc Darstellung des Verfahrens zum selbständigen drahtlosen Übertragen von Informationen zwischen gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage- und passiven Antworlgcräieri zu Identifizierungszwecken.

Fig. 3 die schctnatische Darstellung der Beseitigung einer Frcmclsiörung nach der Erfindung,

Fig.4 die schematischc 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. ba, bb weitere das Verfahren nach der Erfindung erläuternde Diagramme,

Fig. 7 das Blockschaltbild eines Abfragegeräis für Orlungszwecke nach der Erfindung,

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

F i g. 9 ein weiteres Blockschaltbild des Abfragegeräis für Identifizierungszwecke nach der Erfindung,

F i g. 10 ein weiteres Blockschaltbild eines Abfragegeräts für Idenülizierungszwecke nach der Erfindung.

F i g. 11 ein weiteres Blockschaltbild eines Abfragegcrüis für Identiiizierungszwecke nach der Erfindung.

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

Fig. 13 ein Au&führungsbeispiel für ein mit einem Abfragegerät nach Fig. 11 zusammenarbeitendes Antwortgerät nach der Erfindung.

Bei der Durchführung eines Verfahrens zum selbständigen drahtlosen Übertragen von numerischen Informationen zwischen gegeneinander bewegbaren aktiven Abfrage- und passiven Antwortgeräten, wie es für Ortungszweckc in Verbindung mit den Fig. la, Ib beschrieben worden ist, braucht von den erfmdungsgemäßen Maßnahmen zur Beseitigung der geschilderten Störungen nur in den Streckenabschnitten Gebrauch gemacht zu werden, in denen die MögKehkeit 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 Awtworigeräie c angeordnet sind. Auf einen Teilabschnitt dieser Strecke strahlt das elektromagnetische Feld HF einer Fremdstörquellc cm. beispielsweise der Sender einer Richtfunkstrecke, deren Frequenzbereich teilweise innerhalb des vom Abfragcsignalsender benatzten Frequenzbereichs liegt- Um diese Frcmdsiörang auszuschalten, wird im Bereich des betroffenen Teilabschnitts anstelle eines normaJen Antwortgerätes ccin in zwei Teilantwortgcräte c i and

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e2 unterteiltes Antwortgerät vorgesehen. Die Tcilantwortgerälc el und e2 sind räumlich getrennt hintereinander in einem vorgegebenen Mindestabsuind am Gleis angeordnet. Jedes der beiden Tcilantwortgerä-Ie weist eine Gruppe von Resonatoren auf, deren Resonanzfrequenzen innerhalb des gleichen Frequenzbandes liegen. Sie werden von dem an der Lokomotive angebrachten Abfragcgciät beim Vorbeifahren nacheinander abgefragt. Das Frequenzband für die beiden Gruppen von Resonatoren ist dabei so festgelegt, daß es außerhalb des Frequenzbereichs des einstrahlenden elektromagnetischen Feldes HF liegt.

An sich ist es bei der in F i g. Ja auftretenden Fremdstörung nicht erforderlich, im Bereich des gestörten Streckenabschnittes den Wobbclbercich des Abfragesignalsenders dem eingeschränkten Frequenzbereich der Tcilantwortgerätc el und e2 anzupassen. Im allgemeinen kann jedoch, und dies trifft gerade für von Richtfunkstrecken ausgehende Frcmdstörungcn zu, nicht davon ausgegangen werden, daß in einem solchen Falle Störungen des aktiven Abfragcgeräis auf die Richtfunkstrecke mit Sicherheit ausgeschaltet sind. Es ist daher angebracht, stets zugleich den Frequenzbereich des Abfragesignals auf den Frequenzbereich der abzufragenden Tcilantwortgerälc el und e2 zu beschränken.

In F i g. 3b ist ein Beispiel für eine mögliche Eigenstörung gegeben. Hier stört innerhalb eines Teilsireckenabschnitts der Abfragcsignalsendcr. sofern nicht sein Frequenzbereich eingeschränkt wird. Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3b ist das gestörte Objekt eine Satellitenbodcnstation SB. deren Empfangseinrichtung bekanntlich einen sehr niedrigen Eingangspegcl verarbeiten muß und daher auf Störstrahler sehr empfindlich reagiert. Auch in diesem Falle kann entsprechend F i g. 3a in einfacher Weise von in zwei oder mehr Teilantwortgerätc aufgeteilten Antwortgeraten Gebrauch gemacht werden, deren Abfragefrequenzbereich außerhalb des die Satellitenbodenstation Sßstörenden Frequenzbereich liegt.

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

In den F i g. 4a. 5a und ba zeigt das oberste Diagramm c über der Frequenz f die Anzahl der frequenzmäßig hintereinander angeordneten Ziffernplätze 1 bis 13 eines passiven Antwortgerätes e. Der Ziffer 1 sind jeweils noch zwei Plätze vorgeordnet, und zwar ein Platz für einen Temperaturimpuls 7 7 und einen Platz für eine Typenziffer TZ. Der Platz für den Temperaturimpuls 77 hat die Aufgabe, dem Abfragegerät temperatur- abhängige Verschiebungen der Rcsonanfrequenzen der die einzelnen Ziffern darstellenden Resonatoren anzuzeigea. Der Platz für die TypenzJffer 7Zm erforderlich, um dem Abfragegerät anzuzeigen, ob es ein normales Antwortgerät c vor sich hat oder ein in Teilantwortgcrate el and r2 unterteiltes Antwortgerät. Bei den Teilaniwortgeräten c 1 tmd c 2, deren über die Frequenz f aufgetragene Ziffern im entsprechend bezeichneten zweiten and driticn Diagramm der F i g. 4a. 5a und ba angegeben sind, sind die gespeicherten Typenziffern TZ <>5 verschieden, um dem Abfragegerät die Möglichkeit zu geben, za 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 e2 die Ziffern 8 bis 13 gespeichert Ausgehend vom gleichen Grundaufbau für beidi Teilantwortgcräte el und c2 bleibt dabei bein Tcilanlwortgcrat e2 ein Ziffcrnplatz unbesetzt.

In den Fig.4b, 5b und bb ist über der Zeit 1 de Frcqucnzvcrlauf des Ausgangssignals des Abfragest gnalsenders angegeben, und zwar für die beider verschiedenen BelricbsfäJle.

Wie Fig.4a zeigt, erlaßt der Störbereich gestrichelter Bereich beim Diagramm e — die Typenziffern 8 bis 13, d. h. also ein Drittel des an siel· benötigten Frequenzbereichs, und zwar dessen oberer Teilbereich. In den Streckenabschnitten, in denen keim Störung vorliegt, wird entsprechend dem Diagramn nach Fig.4b bei Erkennen eines Anlwortgerätcs rdic Frequenz des Abfragesignals zwischen der Frequenz Λ und der Frequenz fo durchgewobbelt. Wird eir Teilantwortgerät el bzw. e2 erkannt, dann wird der Wobbeibereich des Abfragesignalscnders auf den Frequenzbereich zwischen den Frequenzen fu und fo begrenzt.

Im Diagramm e 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 Tcilantwortgeräie e 1 und e2 entsprechend den gezeigten Diagrammen auf den oberen Teilbereich des an sich zur Verfügung stehenden Frequenzbandes eingeschränkt. Nunmehr wird der Wobbeibereich des Abfragesignalscnders. 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 Teilfrequenzbercich. der im Diagramm e wiederum gestrichelt eingezeichnet ist. innerhalb des Nutzfrequenzbereiches liegt und die Ziffern 5 bis 10 erfaßt. Hier müssen die Teilantwortgeräte 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 1 für diesen Fall darstellende Diagramm nach Fig. 6b zeigt, daß es nicht unbedingt notwendig ist. den Wobbeibereich des Abfragesignalscnders bei Erkennen eines Teilantwortgerätes zu verändern. Es braucht nur dafür gesorgt zu werden, daß der störende Frequenzteilbereich zwischen den Frequenzen fa"vmä fo "jeweils durch Unterbrechen des Sendeweges ausgeblendet wird.

Die Verkürzung einer Wöbbclpcriodc entsprechend den F i g. 4b und 5b bei Erkennen eines Teilantwortgerätes c 1 und c 2 kommt dem Umstand entgegen, daß liier innerhalb einer recht kurzen Zeit zwei Tcflamwortgeräte abgefragt werden müssen. Wie die Praxis zeigt ist es im Hinblick auf die einwandfreie Erkennung notwendig, jedes Antwort- bzw. Teiiantwortgei-ät beim Vorbeifahren mehrmals abzufragen. Bei dem Siörungsfafl nach den F i g. ba. bb wird, sofern hier bei Erkennen eines Teilantwortgerätes die Wobbdperiodc entsprechend F ig. 6b beibehalten wird, eine erhöhte AbTragczcii benötigt. Sofern dies nicht ztifävüg ist. kann durch

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entsprechende Maßnahmen diifür gesorgt werden, daß bei Erreichen der Frequenz fu" bei einem von der Frequenz fu ausgehenden Wobbclvorgang der .Signalsender auf die Frequenz ίο" springt und sofort bis zur Frequenz ίο weiterwobbelt.

Anhand des Blockschaltbildes nach F i g. 7 soll nun die Funktion eines Abiragegerätes, das für Oriungszweeke an einem Fahrzeug befestigt ist, noch näher beschrieben werden. Das Abfragcgeräi, das aus den beiden Antennengeriilen b I und bl und dem Auswertegerät :i besteht, berücksichtigt den Fall. daß. wie das anhand von Fig. la, Ib beschrieben wurde, von dem eine Lokomotive darstellenden Fahrzeug aus immer zusätzlich noch festgestellt werden muß. auf welcher Seite des Gleises sich das passive Antwortgerät cb/.w. die Teilaniwortgerüte c 1 und c2 befinden.

Das Auswertegerät ;; besteht aus dem Mikrowellenteil m I, dem Analogleil η I, dem Digitaiteil d und der Erkennungseinrichtung e I. Das Mikrowcllenteil /7) 1 weist den Abfragesignalsender 15 auf. der über seinen Wobbelsteuereingang 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 emplangsseiligen Ausgänge der beiden Anlcnnengcräte sind mit den beiden Anschlüssen des Umschalters 17 des Analogteils verbunden. Das Analogteil η 1 weist ferner den Regelverslärker 18 .luf. der eingangsseilig mit dem Ausgang des Umschalters 17 verbunden ist und dem ausgangsseitig die Impulsformerstufe 19 nachgeschaltet ist.

Das Digitalteil d, das sich auf der Empfangsseitc 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 Mikrowellenteils m 1 und des Analogteils η 1 von einem Antennengerät b 1 zum anderen Antennengerät 6 2 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 and seines Typs die Senderansteuerung Ib und damit den Wobbeibereich des Abfragesignalsenders 15 umzuschalten. Die Erkennungseinrichtung besteht aus der Anordnung 23 zur Antwortgeräteerkennung, aus der Anordnung 24 zur Antwortgerätetyperkennung und der yerkoüpfungssehatang 234 für die ausgangsseitigen Signale der genannten Anordnungen. Die Verknüpfungsschaltung 234 ist ihrerseits mit dem Steuereingang J6des MSkrowellenteiis m 1 verbunden. Die Anordnung 23 weist einen zweiten Ausgang auf. der mit dem $teoeraagangdei· Umschalter 14 und 17 verbunden ist. Das Kriterium für das Erkennen eines Antwortgerätes wird der Anordnung 23 vom Ausgang des Rcgelvcrstäi kers 18 des Analogteils η I zugeführt. In gleicher Weis erhält die Anordnung 24 vom Ausgang der Anordnung 20 zur Temperaturkompensation innerhalb des 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 Bewcgunj befindlichen Fahrzeuges zugeführt werden. Die Fahrim pulse liefern das erforderliche Kriterium für das richtig«

ίο Zusammenfügen der von den Teilantwortgeräten c und c 2 erhaltenen Teilinformationen zu: Gesami/ilTerninformation. Die Auswertung der übci den Anschluß 26 der Anordnung 24 zugeführicr Fahrinipulse und der ihr vom Ausgang der Anordnung 20 des Digitalteils zugeführten Typencrkcnnungssignalc erfolgt in Form von Schaltbefehlen über den zweiten Ausgang dieser Anordnung zum Stcuercingang der Ausgabeeinheit 22. die diese Schaltbcfehle benötigt, um die über die Teilantwortgeiätc erhaltenen Teilinformationen in der richtigen Weise zur Gcsamtnummcr 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.

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 c· 1 und c2 zusammenarbeitet. Das Abfragegerat weist hier neben dem Auswertegerät ./lediglich ein Antennengerät £>auf. Das Auswertegerät :i umfaßt die gleichen Funktionseinheiten wie das Auswertegerät nach Fig. 7, ist jedoch einfacher gestaltet, da es weniger Funktionen auszuführen hat. Das Mikrowellenteil /77 2 besieht lediglich aus dem Abrragesignalsender 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 η 2 verbunden. Die Erkennungseinrjchtung e2 ist hier auf die Anordnung 24' zur Antwortgerätetyperkennung beschränkt und hat lediglich die Aufgabe, über an die Ausgabeeinheit 22 des Digitalteils d abgegebenen Schaätbefehle fur das richtige Zusammenlögen der empfangenen Teilinformationen zur Gesamtnummer zu sorgen. Eine Umschaltung der Senderansteuerung 16 im Sinne einer Änderung des Wobbeibereichs des Abfragesignalsen-

ders 15 ist hier nicht erforderlich, weil nur Teilantwortgerätec 1 und c 2. 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. En Blockschaltbild des Auswenegerätes für diesen Anwendmgs-

fall zeigt F i g. 4. Auch in diesem Falle isl es nicht erforderlich, daß clic Senderansleuerung 16 des Mikrowellenteils m 3 des Auswertegerätes .7 in Abhängigkeit der Erkcnnungscinrichtung c 3 umgeschaltet wird. Dieser Sachverhalt kommt im Unterschied zum Blockschaltbild des Auswertegeräles ;i nach F i g. 7 dadurch zum Ausdruck, daß im Bereich der Erkennungseinrichtung c 3 die Verknüpfungsschaltung 2.34 entfällt. Allerdings ist es nunmehr erforderlich, über die Senderansteiiening 16 die Anordnung 23' zu synchronisieren. weil die Umschaltung der Energieversorgung der beiden Antennengeraie 6 1 und 62 mit dem Wechsel der Wobbclperiode des Abfragesignalsenders übereinstimmen muß. Ansonsien bestehen /wischen dem Aufbau und der Wirkungsweise der Auswertegerät </ nach den F i g. 7 und 9 keine Unterschiede.

Anstelle von zwei und mehr räumlich getrennten Teilantwortgerätcn 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 Blockschallbild für ein Abfragegerät, das diese Funktion ausführt, ist in F-" i g. IO angegeben. Das Antennengerät 6 3 isl hier für zwei sendeseitige Eingänge ausgebildet und strahlt die vom Abfragcsignalscnder 15 angelieferte Energie in unterschiedlicher linearer Polarisation aus, je nach dem der Ausgang des Abfragesignalsenders 15 mit dem einen oder dem anderen sendcseitigen Eingang des Amenncngcrätes 6 3 verbunden isl. Die Umschaltung wird mit Hilfe eines Umschalters 27 durchgeführt, der seinerseits von einem Signalausgang der Erkennungseinrichtung c 3 des Auswertegerätes .7 betätigt wird. Das Auswertegerät a entspricht bis auf die Erkcnnungscinrichtung seinem Aufbau nach dem Auswertegerät n nach Fig.8. Die Erkennungseinrichtung e3 weist neben der Anordnung 24' zur Antwortgeräictyperkennung entsprechend Fi g. 9 die Anordnung 23' zur Antwortgeräteerkennung auf. Erkennt die Anordnung 23' über ihren mit dem Ausgang des Regelverstärkers 18 des Analogteils /?3 verbundenen Signaleingang ein Antwortgerät c 3. so betätigt sie über ihren Steuerausgang den Umschalter 27 im Rhythmus der Wobbeiperiode der Senderansteuerung 16. und zwar synchron mit der Wobbeiperiode. Zu diesem Zweck ist die Anordnung 23' wiederum über einen Steuereingang 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 Identifizierungszwekken, bei der wiederum von einem räumlich eine Einheit darstellenden Antwortgerät c4 Gebrauch gemacht wird. In diesem Falle weist das Auswertegerät a einen leistungsstarken Steuersignaäsender 15' auf. der über die Erkennungseinrichtung in Abhängigkeit des Erkennen* eines Antwortgerätes gesteuert wird und zeitlich nacheinander verschiedene Steuerfrequenzen erzeugen kann. Der Steuersignalsender 15' ist ausgangsseitig zusammen mit dem Abfragesignalsender 15 des Mikrowellenteils m2 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 ,7 nach F ig. 10. Die Anordnung 23' de Frkennungscinrichtung c 3 arbeitet hier anstelle auf dei Steuereingang des Umschalters 27 auf den Steuerein gang des Steuersignalsenders 15'. Bei Erkennen eine Antwortgerätes c4 wird der Steucrsignalsender 15 über die Erkennungseinrichtung e3 eingeschaltet um zugleich von der Anordnung 23', die wiederum mit de Sendcransteucrung !6 synchronisier! ist, hinsichtlich seiner Steuerfrcquenz im Rhythmus der Wobbelperiock umgeschaltet. Das Antwortgerät c4 weist hinsichtlich jeder der verschiedenen Gruppen von Resonatoren eine liequenzsclcktive Schalteinrichtung auf, die bei Einlief fen des Steuersignals in Abhängigkeil seiner Frequenz aktiviert wird und auf diese Weise ein zeillich aufeinanderfolgendes Abfragen der einzelnen Grupper von Resonatoren ermöglicht.

Fig. 12a. 12b, 12c zeigen eine bevorzugte Ausl'iihrungsform 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 erlolgt. Fig. 12a zeigt das Antwortgerät in Aufsichi auf die Antenne. Es besteht aus einem quadratischen Hohlleiterabschnitt 29, der am antennenscitigen 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 wc::,: auf allen Seiten, wie auch die Seitenansicht nach Fig. 12c zeigt. Resonatoren 31.7. 31./'. 316. 316' in Form von Siichleitiingen auf. Hinsichtlich der Zuordnung in der Polarisationsrichlung sind dabei die Resonatoren 316 und 316 einerseits und die Resonatoren 31,7 und 31.7' andererseits zu einer Gruppe von Resonatoren zusammengefaßt. Verläuft die elektrische Feldstärke des einstrahlenden elektromagnetischen Feldes des Abfragcsignalstrahls in Pfeilrichtung izi nach Fig. 12a, dann wird die Gruppe von Resonatoren 316, 316' angeregt. Entsprechend wird die Gruppe von Resonatoren 31a. 31a'angeregt, wenn die elektrische Feldstärke der einfallenden Strahlung in Richtung des Pfeiles Ώ 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 anschließen. Die Hohlleiterabschniite 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 Mikroweüendioden besteh L Die Mikrowellendioden sind in an sich bekannter Weise so angeordnet, daß je nach der Frequenz des eingestrahlten Steuersignals der eine Hohlieiterabschnitt 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 Hohlleitertechnik sind auch Ausführungen mit anderen bekannten Leitungstypen möglich.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

U V-

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum selbständigen drahtlosen Übertragen 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 gekernzeichnet, daß bei einer Breite des nutzbaren Frequenzbandes des Abfragesignals, die kleiner ist als das durch die mehrsteifige Information dos Antwortgerätes (c. c I, c2, c3, c) an sich vorgegebene Frequenzband, die in wenigstens zwei Gruppen unterteilten Resonatoren des Antwortgerates. deren Resonanzfrcquen/en jeweils innerhalb des nutzbaren Frequenzbereiches des Abfragesignals liegen, vom Abfragegerät (a. b. b 1, b 2, 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 (c\, 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, c 2) durch das Abfragegeräl (a. b. 61/62) 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 (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 Abfragcgeräi (a. 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 Abfragesignalsirahls ansprechen und daß die aufeinanderfolgende Abfrage der einzelnen Gruppen von Resonatoren (31a/31a'. 3XbIMb') in Abhängigkeit einer die Umschaltung der Polarisation des Abfragesignaistrahls im Abfragegerät (a,b3) vornehmenden Schalteinrichtung erfolgt.

6. Anordnung nach A.,.,pruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät (c3) aus zwei auf zueinander senkrecht linear polarisierte Wellen des Abfragesignalstrahls ansprechenden Gruppen von Resonatoren (31a/31<f, 316/316VbCStClIt.

7. Anordnung nach Anspruch 2 oder J zum

Abfragen von längs einer Fahrstrecke angeordneten Antwortgeräten durch ein an einem Fahrzeug angebrachtes Abfragegcräi. dadurch gekennzeichnet, daß längs der Fahrstrecke (Sch) lediglich in vorgegebenen Teilabschnitten in wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Tcilantwortgeräte (c 1, c2) unterteilte Antwortgeräte vorgesehen sind und daß das Abfragegerät (a. b. b 1/62) mittels einer Ilrkennungseinrichtung (e 1) das Vorhandensein und den Typ eines Antwortgerätes erkennt und davon abhängig den Wobbelbercich des Abfragesignaisenders (15) und das die Auswertung der Information des Antwongerates vornehmende Digitalteil (d) steuert.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragcsignal des Senders (15) des Abfragegerätes (a. b. b\lbl) in Zeitintervallen, in denen kein Antwortgerät (c. c 1. el) erkannt wird, lediglich auf einzelne Frcqucn/cn oder ein Tciltrcqueitzband innerhalb des an sich zur Verfügung stehenden Wobbclfrequenzbereichs beschränkt ist (Suchbetrieb) und daß bei Erkennen eines Antwortgerätes einschließlich seines Typs, abhängig vom Typ, gegebenenfalls durch die Erkennungseinrichtung (c I) eine Umschaltung des Abfragcsignalsenders auf den für das Abfraget! erforderlichen Wobbeibereich erfolgt (l.csebetrieb).

4. \nordnung 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 1/62) im Zeitraum des Erkennens eines Antwortgerätes (el, c2, 1.-3, c4) mittels einer hrkennungseinrichtung (e2, e3) einerseits einen Stcuersignalsender (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 Antwortgerates vornehmende Digitalteil fGesteuert.

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. b3) im Zeitraum des Erkennens eines Antwortgerates (c3) mittels einer l'rkennungseinrichtung (e3) einerseits eine Polarisationsunischaltcinrichtung in der Weise betätigt, daß diese mit jedem Wechsel der Wobbelperiode des Abfragesignalsenders (15) die Polarisation des Sendestrahls umschaltet, und andererseits das die Auswertung der Information des Antwortgerates 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 (31a, 31,·/'. 316, 3\b') darstellenden Stichleitungen versehen ist, und daß jeweils die an zueinander parallelen Seiten des Hohlleiterabschnitts angebrachten Stichleitungcn gemeinsam eine Gruppe von Resonatoren bilden.

12. Anordnung nach Anspruch 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät (c4i) eine Leiterverzweigung, beispielsweise eine Hohlleiter-

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