DE2508858A1

DE2508858A1 - Dopplereffekt-geschwindigkeitsmesser

Info

Publication number: DE2508858A1
Application number: DE19752508858
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Preti
Original assignee: Societe de Fabrication dInstruments de Mesure SFIM SA
Current assignee: Societe de Fabrication dInstruments de Mesure SFIM SA
Priority date: 1974-07-17
Filing date: 1975-02-28
Publication date: 1976-01-29
Also published as: DE2508858C2; GB1499371A; NL7502836A; FR2279113B1; CH589304A5; FR2279113A1

Description

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den _

' t 3. J(MJ

S- 3064

SOGIETE DE FABEIOATION D'INSTRUMENTS DE MESUEE S.F.I.M. i,4. 13» avenue Marcel Ramolfo Garnier 91300 MASSY, Frankreich

Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmesser

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit von beweglichen Einrichtungen und ist insbesondere auf die Überwachung des Kraftfahrzeugverkehrs mit Hilfe von Radar anwendbar.

Es wurden bereits Überwachungsradars vorgeschlagen, die mit Dopplereffekt arbeiten, d.h. die eine beispielsweise elektromagnetische Frequenzquelle und einen Empfänger besitzen, der die Abtastung und Bestimmung der Dopplerfrequenz gestattet, d.h. der Differenz der von der Quelle ausgesendeten Frequenz und der nach Reflektion an einem sich bewegenden Fahrzeug empfangenen Frequenz. Bisher wurde stets eine Messung

,Mf- W GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

OR. G. MAN.TZ · D.PL.-.NG. M. "NSTERWALD D ,P^-JJN^= ^- O ^_nNSTATT. MÜNCHEN. KONTO-NUMMER 73

rZ™"?™™™ S_E ^SELB^UE^TR^TG^GS^AT^RR:₂3_/2S.TEL.,07U,aa7₂₀₁ POSTSCHECK: MÖNCHEN 77O₆₂-SOS

509885/0784

der empfangenen Dopplerfrequenz durch Zahlung der empfangenen Dopplerimpulse vorgenommen, um daraus eine Angabe über die Fahrzeuggeschwindigkeit abzuleiten.

Diese Meßmethode erfordert jedoch die Zählung einer Anzahl von Dopplerimpulsen, die zum Erreichen einer brauchbaren Genauigkeit ausreichend ist (mindestens etwa 100 Impulse).

Nun muß die Zeit der Zählung der Dopplerimpulse lang genug sein, damit es möglich ist, die Geschwindigkeit von langsamen Fahrzeugen zu messen (beispielsweise 0,2 Sekunden bei den niedrigsten Geschwindigkeiten). Da diese Zählzeit jedoch auch zur Messung der schnellen Fahrzeuge dienen muß, verlassen die ausreichend schnellen Fahrzeuge den Radarstrahl, bevor die Zählzeit zu Ende ist. Der Geschwindigkeitsmeßbereich kann also nicht ausgedehnt werden, wenn eine bekannte Geschwindigkeit smeßme thode durch Zählung der während einer gegebenen Zeit empfangenen Impulse benutzt wird.

Bei der Anwendung der Geschwindigkeitsmesser (Kinemometer) auf die Kontrolle des Kraftfahrzeugverkehrs, bei dem die Fahrzeuge häufig dicht aufeinanderfolgen, ist es von Bedeutung, zu gewährleisten, daß die Geschwindigkeitsmessung auch einem bestimmten Fahrzeug entspricht. Die bekannten Geschwindigkeitsmesser sind aber nicht mit geeigneten Einrichtungen zur Unterscheidung von mehreren Fahrzeugen versehen, die sich in dem Beleuchtungsfeld des Radarkopfes befinden können.

Es wurde festgestellt, daß zur Unterscheidung von zwei Fahrzeugen in dem Beleuchtungsfeld die Stabilität der Dopplerfrequenz in der Zeit, in der ein Dopplersignal abgetastet wird, kontrolliert werden kann: Wenn die

509885/0784

Frequenz während einer sehr kurzen. Periode unstabil ist, so besteht die große Wahrscheinlichkeit, daß diese Unstabilität dem Vorhandensein von zwei Fahrzeugen entst>richt, die mit Geschwindigkeiten fahren, die nicht genau gleich sind.

Die bekannten Geschwindigkeitsmesser mit Dopplereffekt sind natürlich nicht in der Lage, eine !Instabilität der Dopplerfrequenz festzustellen, da sie mit Zählung der empfangenen Impulse arbeiten und gerade die Zeit haben, eine einzige Messung der Frequenz vorzunehmen.

Erfindungsgemäß wird deshalb zur Verringerung der Zeit der Messung der Dopplerfrequenz und damit zur Vergrößerung des meßbaren Geschwindigkeitsbereichs und gegebenenfalls zur Kontrolle der Stabilität der Periode der empfangenen Dopplerimpulse ein Geschwindigkeitsmesser vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine Einrichtung zur direkten Messung der Dauer einer Periode des empfangenen Dopplersignals besitzt. Die Dauer der Periode wird normalerweise durch Zählung von Impulsen gemessen, deren Frequenz weit über der Dopplerfrequenz liegt.

Erfindungsgemäß genügt es also,das Fahrzeug, dessen Geschwindigkeit gemessen werden soll, während einer Periode zu beobachten, um daraus seine Geschwindigkeit ableiten zu können. In der Praxis wird das Fahrzeug während mehreren Perioden beobachtet, um nachzuprüfen, ob diese Perioden stabil sind, und gegebenenfalls sogar während der gesamten Zeit, in der die bewegliche Einrichtung das Feld des Radarkopfes passiert.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine Einrichtung zur Speicherung des für die Zeit einer Periode gemessenen Werts und eine Einrichtung zur späteren Rückbildung einer dieser Periode ent-

-4-509885/078A

sprechenden Dopple.rfrequenz aus der gespeicherten Zeit vorgesehen sind.

Auf diese Weise kann man, selbst wenn das von dem Radarkopf empfangene Dopplersignal verschwunden ist, ein rückgebildetes Dopplersignal benutzen, das dem ursprünglichen Signal gleichwertig ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da man nun einerseits eine beliebige Anzahl von Impulsen zählen kann, ohne feststellen zu müssen, ob sich das Fahrzeug noch in dem Beleuchtungsfeld befindet, und da es andererseits zweckmäßig ist, die Dopplerfrequenz bestehen zu lassen, um Fahrtstrecken eines Fahrzeugs berechnen zu können (beispielsweise zur Auslösung einer Fotografie in einen bestimmten Abstand von dem Radar).

Erfindungsgemäß wird die Periodenzeit auf einer Reihe von aufeinanderfolgenden Perioden in einer vorbestimmten Anzahl gemessen und ist eine Einrichtung zum Vergleichen dieser Zeiten untereinander und eine Einrichtung zur Annullierung der Periodenmessung vorgesehen, wenn die Zeiten eine gegenseitige Abweichung besitzen, die einen bestimmten Maximalwert (beispielsweise 5 Prozent) überschreitet.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Einrichtung zur Bildung des Mittelwertes der Perioden einer Reihe und zur Rückbildung der Dopplerfreuqenz aus diesem vorgesehen. Dieser Mittelwert wird durch Addition der Zeiten der aufeinanderfolgenden Perioden in einem Akkumulator gebildet.

Ferner ist eine Einrichtung zum Vergleichen der Summen der akkumulierten Zeiten von aufeinanderfolgenden Reihen von Perioden in einer vorbestimmten Anzahl vorgesehen. Wenn die Abweichungen zwischen den Summen zu groß sind (beispielsweise größer als 5 Prozent)^ so wird die Messung annulliert.

509885/0784 "⁵~

Gemäß einem anderen Merkmal wird die Messung der Zeit der ersten Periode einer Reihe durch Zählung von Impulsen mit einer ersten Frequenz fr während dieser Periode vorgenommen. Das Ergebnis wird gespeichert und sein Wert K (oder eine aus K errechnete Zahl X) wird zur Erzeugung einer neuen Zählfrequenz fr/X für die auf die erste folgenden Perioden benutzt.

Vorzugsweise ist X der Quotient von K und einer zuvor festgelegten Zahl. Auf diese Weise wird der Bereich, in dem sich die die Zeiten der Perioden darstellenden Zahlen ändern, beschränkt, da die Zählfrequenz für die langen Perioden verringert wird. Dies ist besonders zweckmäßig, wenn Geschwindigkeiten in einen großen Bereich gemessen werden sollen (beispielsweise von 20 km/h bis 500 km/h.). Dies erleichtert auch die Kontrolle der Stabilität der Periode (oder der Summen der Perioden einer Reihe) mit einer in Prozent ausgedrückten Genauigkeit, da der Wert der Periode stets dieselbe Größenordnung hat.

Der erfindungsgemäße Geschwindigkeitsmesser kann eine Alarm-oder Aufzeichnungsvorrichtung besitzen, die ausgelöst wird, wenn die den Strahl des Geschwindigkeitsmessers passierende bewegliche Einrichtung eine Geschwindigkeitsschwelle überschreitet. Ferner sind eine Einrichtung zur Verzögerung der Auslösung der Alarm- oder Aufzeichnungsvorrichtung um eine Zeit, die einer bestimmten Fahrtstrecke der beweglichen Einrichtung, deren Geschwindigkeit kontrolliert wird, entspricht, sowie eine Einrichtung zur Verhinderung der Auslösung der Alarmvorrichtung vorgesehen, wenn nach dem Verschwinden des Dopplersignals und während dieser Verzögerungszeit ein neues Dopplersignal auftritt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Geschwindigkeits-

-6-50988 5/0784

messer die Fahrzeuge, die zu nahe aufeinanderfolgen, unberücksichtigt läßt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform eines Geschwindigkeitsmessers mit Dopplereffekt und mit Höchstfrequenzradarkopf zur Straßenverkehrskontrolle beschrieben, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Geschwindigkeitsmessers mit dem Geschwindigkeitsmeß- und Anzeigekreis und dem Kreis zur Analyse der Zeit der aufeinanderfolgenden Perioden des Dopplersignals und

Fig. 2 ein Schaltbild des Kreises zur Analyse der Periodenzeiten, der eine rückgebildete Dopplerfrequenz und Signale zur Ungültigmachung der Messung liefert, wenn die empfangene Dopplerperiode unstabil ist.

Fig. 1 zeigt einen bekannten Höchstfrequenz-Radarkopf, der eine elektromagnetische Welle mit einer Wellenlänge von beispielsweise etwa 3 cm aussendet und eine Dopplerfrequenz-Schwebung empfängt, wenn in seinem Beleuchtungsfeld eine bewegliche Einrichtung erscheint. Die empfangene Dopplerfrequenz liegt bei gemessenen Geschwindigkeiten von beispielsweise 20 km/h bis 400 km/h etwa zwischen 500 Hz und 10 kHz.

Das empfangene Dopplersignal wird in einem Verstärker verstärkt und in einem Formungskreis 14 behandelt, der an seinem Ausgang ein Rechtecksignal FD mit der Dopplerfrequenz liefert.

Der Formungskreis 14 ist beispielsweise ein Vergleicher 509885/0784 ~⁷~

oder ein Schmitt-Trigger und liefert vorzugsweise Rechteckimpulse, deren Fronten genau bei den Zeiten liegen, bei denen das empfangene Dopplersignal durch Null geht. Dadurch kann man sich in einem gewissen Maß von dem Rauschen befreien, das bei dem Empfang stets vorhanden ist.

Die aus dem Formungskreis austretende Dopplerfrequenz I¹D wird zur Erzeugung der Sequenzen zur Behandlung und Messung der Periodenzeiten benutzt.

Die aus Radarkopf 10, Verstärker 12 und Formungskreis 14 bestehende Kette, die nur aus Gründen der Vereinfachung in dieser Ausbildung beschrieben wird, besitzt in der Praxis weitere komplexere Elemente, beispielsweise einen Phasenvergleichskreis, der einem doppelten Radarkopf zugeordnet ist, zur Wahl der Fahrtrichtung der Fahrzeuge, deren Geschwindigkeit gemessen wird, und zur Ausschaltung der in der entgegengesetzten Richtung fahrenden Fahrzeuge.

Die Dopplerfrequenz FD wird auf ein Frequenzzähl- und Teilungsorgan 16 übertragen, das die Aufgabe hat, die ersten Impulse, die von dem Radarkopf empfangen werden, auszuschalten. Die Dopplerimpulse sind nämlich erst dann in Amplitude und Frequenz ausreichend stabil, wenn das Fahrzeug vollständig in den Strahl des Radarkopfes eingetreten ist, und eine Messung zu Beginn des Eintritts des Fahrzeugs in den Strahl soll vermieden werden. Beispielsweise dividiert der Zähler durch 50, um die ersten 50 Impulse auszuschalten.

Er liefert nun ein logisches Signal (beispielsweise 1), das das Vorhandensein eines empfangenen Dopplersignals angibt. Dieses logische Signal wird in einem ersten Präsenzspeicher 18 gespeichert (da nämlich das Zähl- und 3?eilungsorgan alle 50 Impulse auf Null zurückkehrt, 5 09885/0 7 84

25Q885B

muß ein Signal des Vorhandenseins eines Dopplersignals im Speicher behalten werden).

Der Präsenzspeicherkreis ist beispielsweise ein monostabiler Kiprtkreis mit einer Zeit von über 50 Dopplerim-pulsen (bei einer niedrigen Dopplerfrequenz also mindestens 0,1 Sekunde). Dieser monostabile Kippkreis bleibt auf einer logischen Stufe 1, die das Vorhandensein einer empfangenen Dopplerfrequenz angibt. Der Kreis 18 kann auch ein bistabiler Kreis sein, der einen Zwangseingang mit der Stufe 1, der durch seinen Ausgang gesteuert wird, so daß er als Speicher_wirkt, und einen Nullstelleingang besitzt, der durch einen Kreis zur Abtastung des Endes des Vorhandenseins gesteuert wird. Diese Anordnung ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Der Zähler 18 wird ebenfalls durch den Kreis zur Abtastung des Endes des Vorhandenseins auf Null gestellt.

Das Präsenzspeichersignal MP1 am Ausgang des Präsenzspeicherkreises 18' wird zur Auslösung des Beginns der Sequenzen zur Analyse der Periodenzeiten benutzt.

Da die Analysesequenz mindestens zehn Perioden dauern wird (Zeit zum Vergleichen von zehn aufeinanderfolgenden Perioden, um über die Stabilität der Dopplerfrequenz-Sicherheit zu erlangen, worauf eine neue Dopplerfrequenz FDR rückgebildet wird, um tatsächlich zur Geschwindigkeitsmessung benutzt zu werden), ist ein weiterer Kreis vorgesehen, der eine Verzögerung um eine gewisse Anzahl von Dopplerperioden bewirkt, und zwar im vorliegenden Fall ein zweites Zähl-und Teilungsorgan 20, das die Dopplerfrequenz FD durch 10 teilt, um eine Verzögerung von zehn Impulsen zu bewirken.

-9-509885/0784

Wie bei dem Zähler 16 folgt auf den Zähler 20 ein zweiter Präsenzspeicherkrejs 22, der ein rückgekoppelter bistabiler Kippkreis sein kann, um als Speicher der logischen Stufe 1 zu arbeiten. Dieser Kippkreis wird ebenso wie der Zähler 20 auf Null gezwungen, solange ein Signal MP1 des Vorhandenseins eines Signals nicht auftritt. Der Kippkreis wird durch ein Umkehrorgan 24 auf Null gezwungen.

Das Präsenzspeichersignal MP2 bewirkt den Beginn der Geschwindigkeitsmessung (in einen in Fig.1 in unterbrochenen Linien dargestellten Geschwindigkeitsmeßkreis), da man in zehn Perioden (nach Ausschaltung der 50 ersten empfangenen Dopplerimpulse) die Zeit hatte, eine Dopplerfrequenz I¹DR rückzubilden.

Das Signal MP2 steuert einen Zähl-Rechteckimpuls-Kreis 28 der mindestens einmal einen Rechteckimpuls mit einer genau bestimmten Zeit T liefert, während der die Impulse der rückgebildeten Dopplerfrequenz gezählt werden. Diese Zeit CD ist groß genug, um bei der geringsten meßbaren Geschwindigkeit (beispielsweise 20 km/h, FD = 500 Hz) Zeit zum Zählen einer bestimmten Anzahl von Impulsen zu haben (beispielsweise 100, wobei T = 0,2 Sek). Der Kreis zur Formung des Zähl-Rechteckimpulses kann einen einzigen Rechteckimpuls von 0,2 Sekunden oder gemäß einer Abwandlung mehrere Impulse erzeugen, bis das Fahrzeug das Beleuchtungsfeld des Radars verläßt.

Der Zähl-Rechteckimpuls T wird an einen Zähler 30 angelegt, der ein solches Fassungsvermögen hat, daß er die geringen Geschwindigkeiten mit einer ausreichenden Genauigkeit (mindestens Signifikante Dezimalzahlen) und die großen Geschwindigkeiten ohne Überschreiten seines ZählVermögens zählen kann.

-10-

509885/078A

Der Zähler zählt während der gesamten Zeit des Hechteckimpulses T. Geht man davon aus, daß der Rechteckimpuls ein logisches Signal mit der Stufe Null während der Zeit T ist, so genügt es, diesen Rechteckimpuls an einen Eingang zur Kuckstellung des Zählers 30 anzulegen.

Der Inhalt des Zählers wird dekodiert (um von der binären oder binär kodierten dezimalen Angabe auf die dezimale Angabe überzugehen) und in einem Anzeigekreis 32 angezeigt. Die Dekodierung wird so vorgenommen, daß die Geschwindigkeit in km/h angezeigt wird. Die Zeit T des Zähl-ßechteckimpulses kann so gewählt werden, daß die Dekodierung leichter wird (beispielsweise T = , wobei X. die Höchstfrequenzwellenlänge des Radars und or der Winkel zwischen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs und der Aussenderichtung der Radarfrequenz ist, so daß das Ergebnis der Zählung durch den Zähler 30 direkt eine Geschwindigkeit in km/h darstellt, was die Dekodierung erleichtert).

Der Geschwindigkeitsmeßkreis 26 ist ferner mit einem Schwellenlogikkreis 34- versehen, mit dem bestimmt werden kann, ob die gemessene Geschwindigkeit größer oder kleiner als vorbestimmte, gegebenenfalls einstellbare Werte ist.

Der Schwellenkreis 34- liefert ein Überschreitungssignal 36, das die Beibehaltung des Wertes der Geschwindigkeit in der Anzeigeeinrichtung während einer gewissen Zeit zuläßt.

Die Zeit des Überschreitungsspeichers 36 ist so groß, daß der angezeigte Wert der Geschwindigkeit bis zu dem Ende einer Fotografiesequenz beibehalten wird, die zur fotografischen Aufzeichnung des Fahrzeugs dient, das mit seiner angezeigten Geschwindigkeit die Geschwindigkeit

-11- $09885/0784

überschritten hat. Die Fotografie wird 15 Meter nach Beendigung des Durchgangs des Fahrzeugs durch den Radarstrahl aufgenommen, der Speicher muß also mindestens einige Sekunden betragen.

Gemäß einer Abwandlung kann die Fotografiesequenz bei einer manuellen Arbeitsweise nicht ausgelöst werden und der Speicher besitzt hierbei eine unendliche Zeit (Blockierung der Anzeige) bis zur manuellen Nullstellung.

Die Dopplerfrequenz FD am Ausgang des Formungskreises wird außerdem in einem Kreis 38 zur Abtastung des Präsenzendes benutzt, der ein logisches Signal (beispielsweise mit der Stufe 1) einige Zeit nach dem' Ende des Vorhandenseins einer Dopplerfrequenz am Ausgang des Formungskreises 14 liefert. Der Kreis 38 ist beispielsweise ein monostabiler Kippkreis^dessen Zeit größer als die maximale Dopplerperiode ist und der damit immer ausgelöst ist, solange eine Frequenz an seinem Eingang vorhanden ist.

Gemäß einer Abwandlung (nicht dargestellt) ist der Kreis zur Abtastung des Präsenzendes ein Frequenzzähl- und Teilungsorgan (das beispielsweise zur Erzeugung einer Verzögerung von 50 Dopplerimpulsen durch 50 dividiert), das nicht die Dopplerfrequenz FD empfängt, da diese nicht mehr existiert, sobald das Fahrzeug den Strahl verlassen hat, sondern die rückgebildete Dopplerfrequenz. Hierbei ist am Ausgang des Zählers wie bei den Zählern 16 und 20 ein Speicherkippkreis vorgesehen.

Das Signal der Abtastung des Präsenzendes wird zur Nullstellung des Präsenzspeichersignals MP1 benutzt, und zwar durch Nullstellung des Zählers 16 und des Kippkreises 18 für die Vorbereitung der Messung an einem nachfolgenden Fahrzeug.

-12-

5 0988 5/0784

Das Signal der Abtastung des Präsenzendes löst ferner am Ausgang des Kreises 38 die Freigabe der Zählung eines Zähl- und Teilungsorgans 40 aus, das eine Verzögerung berechnet, die einem Weg von 15 Meter bei der Geschwindigkeit des soeben vorbeigefahrenen Fahrzeugs entspricht.

Wenn die empfangene Dopplerfrequenz verschwunden ist, zählt man bei der rückgebildeten Dopplerfrequenz beispielsweise 800 Impulse. Die Zählung wird durch die Ausschaltung der Nullforcierung des Zählers 40 durch den Kreis 38 über ein Umkehrorgan 42 zugelassen.

Die Verzögerung von 15 Meter wird benutzt, um über ein logisches UND-Gatter 44 die Auslösung einer Fotosequenz zuzulassen, wenn ein von "dem Überschreitungsspeicher kommendes Geschwindigkeitsüberschreitungssignal ebenfalls von diesem UND-Gatter 44 empfangen wird.

Ein fotografisches Gerät ist so angeordnet, daß die Fahrzeuge unter einem geeigneten Blickwinkel fotografiert werden, wenn sie hinter dem Radarkopf 15 Meter durchfahren haben.

Die Rückbildung der Dopplerfrequenz ist, wie man sieht, sehr zweckmäßig, denn sie gestattet die genaue Übertragung einer Verzögerung, die einemWeg von 15 Metern entspricht, und zwar bei sehr verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten .

Das Blockschaltbild von Fig. 1 enthält ferner einen Analysekreis 46, der die Aufgabe hat, einerseits eine Dopplerfrequenz rückzubilden und andererseits die Konstanz der Dopplerperioden während der Messung nachzuprüfen.

Der Analysekreis wird durch einaiAnalysesequenzgenerator 48 gesteuert, der die Dopplerfrequenz FD und ein Signal

-13-50988 5/0784

MP1 des Vorhandenseins einer Dopplerfrequenz nach dem Ausstoß der 50 ersten abgetasteten Impulse empfängt. Der Sequenzgenerator 48 ist im wesentlichen ein Zähler, auf welchen ein Dekodierorgan folgt, so daß drei durch die Dopplerfrequenz synchronisierte Hauptsequenzen S1, S2, S3 erzeugt werden. Ein Taktgeber- und Synchronisierkreis 50 ist zur Synchronisierung der durch den Analysekreis durchgeführten Ooerationen vorgesehen.

Während der Sequenz S1 mißt der Analysekreis die Dauer der ersten empfangenen Periode (nach Beseitigung der ersten 50 Impulse, da die Sequenz SI erst nach Empfang des Gültigkeitssignals MPI beginnt); diese Messung wird durch Zählung von Impulsen mit einer Taktgeberfrequenz fr während der Zeit der ersten Periode durchgeführt. Die Frequenz fr ist wesentlich größer als die maximale Dopplerfrequenz.

Das Ergebnis K der Messung dient dann zur Änderung der Frequenz der Zählung der Zeiten der Perioden, damit mit einer Frequenz gezählt wird, die von dem Wertebereich der Periode abhängt, die gerade gemessen wird.

Dieser Zeitwert K der ersten Periode wird also gespeichert und zur Erzeugung einer neuen Frequenz zur Zählung der folgenden Perioden des Dopplersignals benutzt. In der Praxis wird die Zahl K durch eine gegebene Zahl η geteilt, beispielsweise 100, und der Quotient X aus K und η dient als Divisor der Frequenz fr, so daß man eine neue Zählfrequenz fr/X erhält. Ein programmierbarer Frequenzteiler erzeugt diese Frequenz fr/X.

Dann führt der Analysekreis während der Sequenz S2 mit der neuen Zählfrequenz fr/X die Messung der Zeiten der aufeinanderfolgenden Perioden während einer Eeihe von Perioden in einer vorbestimmten Anzahl (beispielsweise 10) durch. Die Dauer jeder Periode wird gezählt und mit 50988 5/0784 -14-

der Dauer der ersten von ihnen verglichen. Wenn die Abweichungen zwischen den Zeiten zu groß sind (was eine Frequenzunstabilität des Dopplersignals anzeigt), wird ein Signal der Ungültigkeit der Messung geliefert. Die Zeiten der Perioden werden mit den Zahlen al, a2... a1O dargestellt.

Gleichzeitig mit der Zählung der Zeiten der Perioden werden die die Zeiten darstellenden Zahlen (al, bis a1O) in einem Akkumulationsregister addiert, so daß am Ende der Sequenz in diesem Register die Summe a1....aiO = A1 vorhanden ist. Sie stellt einen Mittelwert (multipliziert mit 10) der Dauern der gemessenen Perioden während einer Reihe dar und dieser Mittelwert dient später zur Rückbildung einer (mittleren) Dopplerfrequenz zur tatsächlichen Messung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.

Zu Beginn der Analysesequenz SJ wird der Inhalt des Akkumulationsregisters (Inhalt A) in einen Speicher für A1 übertragen.

Der Analysekreis führt auf dieselbe Weise wie oben eine Messung der Dauern der aufeinanderfolgende Perioden während einer darauffolgenden Reihe von Perioden in einer vorbestimmten Anzahl durch (bei der beschriebenen besonderen Ausführungsform stets 10), während denen die Stabilität dieser Perioden ebenfalls nachgeprüft wird, damit die Messung ungültig gemacht werden kann, wenn die Abweichungen zwischen den Dauern der Reihe zu groß sind.

Die Dauern der Perioden werden in demselben Akkumulationsregister addiert, das während S2 die Perioden der ersten Reihe addierte. In dieses Register wird wieder der ge-

-15-

509885/078Λ

speicherte Wert von A1 eingeführt, jedoch mit einem solchen Vorzeichen, das die Summen der Periodenreihen (A1 und A2) voneinander subtrahiert werden, damit in dem Register am Ende der zweiten Periodenreihe die Differenz zwischen diesen Werten A1 und A2 behalten wird und die Geschwindigkeitsmessung ungültig gemacht wird, wenn diese Differenz einen zulässigen Höchstwert (beispielsweise 5# von A1) überschreitet.

Nach Beendigung der zweiten Periodenreihe erhält das Akkumulationsregister wieder den Inhalt des Speichers von A1, um Al mit der Summe A3 der Perioden einer dritten Reihe von ΊΟ Perioden vergleichen zu können, usw., bis das Dopplersignal, das die Anwesenheit eines Fahrzeugs in dem Strahl des Radarkopfes kennzeichnet, verschwunden ist. Die einzelnen Perioden dieser aufeinanderfolgenden Reihen (a^, a₂, ^a<i(p werden jedesmal miteinander verglichen, damit die Messungen, bei denen zu starke Abweichungen auftreten, ungültig gemacht werden können. Die Ungültigkeitssignale bei den. Abweichungen von einzelnen Perioden und bei den Abweichungen der Summen der Perioden einer Reihe werden benutzt, um an der Geschwindigkeit sanzeige oder bei der Fotosequenz eine Gültigkeitsinformation zu liefern.

Sobald die ea?ste Periodenreihe geprüft wurde und in dem Speicher der Summen der Periodendauemeine Zahl A1 erhalten wurde, die dem zehnfachen des Mittelwertes der Periode der ersten Reihe entspricht, wird diese Zahl Al in einen programmierbaren Teiler eingeführt, der außerdem die Zählfrequenz 10fr/X erhält, um diese durch A1 zu dividieren. Die erhaltene Frequenz beträgt

, die Zahl A1 ist gleich 10fr. wobei Fd die Doppler-

X frequenz ist. Diese Frequenz ist eine rückgebildete

-16-K0988 5/0784

Dopplerfrequenz mit derselben Periode wie die mittlere Periode während 10 erhaltenen Impulsen.

Die Schaltung des Analysekreises 46 wird nun an Hand von Fig.2 ausführlicher beschrieben.

Ein Zähl-und Abzählregister 52, das mit einer _;Zähl-oder Abzählsteuerung versehen ist, zählt anfangs (zu Beginn der Sequenz Si) mit der Taktgeberfrequenz fr während der Dauer einer Dopplerperiode. Das Ergebnis dieser Messung der ersten Dauer wird am Ende der Sequenz S1 in einen Speicher 54 der Dauer der ersten Periode gespeichert. Wenn die gemessene Dauer einer Anzahl K von Zählimpulsen entspricht, so wird in der Praxis in dem Speicher nur ein Bruchteil X von K registriert. Beispielsweise ist X der Quotient aus K und einer vorbestimmten Zahl. Diese gespeicherte Zahl X wird als Teilungseingang eines programmierbaren Frequenzteilers 56 benutzt, der die Taktgeberfrequenz fr, multipliziert mit 10,-erhält.

Das Zähl-und Abziehregister 52 besitzt einen parallel Eingang, einen "Eingang G zur Steuerung der Ladung der in dem parallelen Eingang enthaltenen Zahl und einen Reiheneingang, der bei der Frequenz der Impulse, die er erhält (fr oder fr/X), je nach dem von einem Vorzeichensteuereingang gewählten Vorzeichen zählen oder abziehen kann (+ oder -, was dem Zählen bzw. dem Abziehen entspricht).

Während der folgenden Sequenz S2 ist der Zähler 52, an dessen parallelen Eingang die Zahl Null auftritt, mit einem Anfangsinhalt Null geladen. Dann zählt er mit der Frequenz fr/X eine Zahl &* von Impulsen, die

-17-509885/0784: : {-

die Dauernder ersten Periode einer ersten Reihe von Perioden in einer bestimmten Anzahl (bei der beschriebenen Vorrichtung 10) darstellen. Der Zähler wird nicht am Ende jeder Periode durch seinen Ladeeingang auf Null gestellt, so daß er am Ende der ersten Reihe von Perioden eine Zahl A1 = a.. + a^ + ··· &*q enthält.

Diese Zahl wird nun in einem Speicher 60 der Summe der Dauern einer Reihe gespeichert und die Sequenz S2 wird zu Ende geführt. Die Einspeisung von A1 in den Speicher 60 wird durch Anlegen eines Impulses am Ende von S2 an einen Ladeeingang des Speichers ausgelöst.

Während dieser Sequenz S2 erhält ein weiteres Zähl- und Abziehregister 62, das wie der Zähler 52 ausgebildet ist, die Frequenz fr/X, um die Dauer al zu zählen und anschließend diese Zahl in einen Speicher 64 der Dauer der ersten Periode einer Reihe zu übertragen. Dieser Speicher ist somit nach einer Zeit von gleich einer Periode nach dem Beginn der ^Sequenz S2 geladen. Diese Zeit wird durch den Synchronisierkreis 50 bestimmt. Der Speicher 64 teilt ständig seinen Inhalt dem parallelen Eingang des Zähl-und Abziehorgans 62 mit.

Die in dem parallelen Eingang des Zählers 62 enthaltene Zahl wird in den Zähler zunächst bei Beginn von S2 und dann bei jeder Dopplerperiode eingespeist. Der Speicher enthält stets die Zahl al während einer Reihe von 10 Perioden. Ferner wird der Zähler nach der ersten Periode gezwungen, bei der Frequenz fr/X abzuziehen und nicht mehr zu zählen. Auf diese Weise enthält der Zähler anfangs die Zahl a.. und dann bei den folgenden Perioden enthält er a^| - ^, a^ - a^ a^ - a^_Q; bei jedem Periodenende werden diese Differenzen in einem Dekodier-und Vergleichskreis 66 dekodiert, der ein Ungültigkeitssignal

-18-509885/078Λ

liefert, wenn die Differenzen der Dauern der aufeinanderfolgenden Perioden größer als ein "bestimmter Wert sind, der annähernd einem gewissen Unstabilitätsprozentsatiz entspricht, der für die aufeinanderfolgenden Perioden einer Heine von 10 Perioden zulässig ist.

Die aus den Schaltungselementen 62, 64 und 66 bestehende Einheit bildet eine Einrichtung zum Vergleichen der Dauern der Perioden einer Reihe von Perioden in einer vorbestimmten Anzahl.

Am Ende der Sequenz S2 ist die Zahl A1 in dem Speicher 60 enthalten. Der Speicher 64 wird auf Null zurückgestellt und der Zähler 62, der Speicher 64 und der Dekodierkreis 66 kontrollieren die Stabilität der aufeinanderfolgenden Perioden einer zweiten Reihe von Perioden und dann der darauffolgenden Reihen, bis zum Verschwinden des Dopplersignals (also des Signals MP1, das den Sequenzgenerator steuert).

Die Sequenz 33, die zur Durchführung der Kontrolle der Stabilität der Summen der Perioden der aufeinanderfolgenden Reihen dient, wirkt auf dieselbe Weise auf den Zähler 52 ein:

Dieser Zähler ist zu Beginn jeder Gruppe von 10 Perioden geladen und empfängt somit jedesmal den Inhalt des Speichers 60, der stets in diesem Speicher vorhanden ist und der gleich der Summe A1 der Dauern der Perioden der ersten Reihe ist.

Der Beginn der Sequenz S3 zwingt das Zähl- und Abziehregister 52 zum Abziehen der Impulse mit der Frequenz fr/X. Auf diese Weise ist der Inhalt des Registers nach 10 Perioden der ersten Reihe A1 - A2, am Ende der dritten

-19-509885/0784

Heine A1 - A3 usw.

Dieser Inhalt wird am Ende jeder Reihe von 10 Perioden von einem Kreis 68 zur Dekodierung und zum "Vergleich des Wertes dieser aufeinanderfolgenden Differenzen A1 Ai mit einem vorbestimmten Höchstwert abgelesen, der einem gewissen, für die Summen der 10 Perioden zulässigen !Instabilitätsprozentsatz entspricht, wobei der Kreis bei Überschreitung dieses Wertes ein Signal zur Annullierung der Anzeige der gemessenen Geschwindigkeit liefert.

Sobald in dem Speicher 60 ein Wert A1 empfangen wird, d.h. am Ende der Sequenz S2 (Anfang der Sequenz S3), wird der Wert Al in einen programmierbaren !Frequenzteiler 70 eingeführt, der als Frequenzeingang die Frequenz fr/X und als Teilungseingang die Zahl Al am Ausgang des Speichers 60 empfängt.

Der Ausgang des !Frequenzteilers 70 ist eine Frequenz

fr ν 10
A1X *

Diese Zahl ist genau gleich der Frequenz, deren reziproker Wert die Dauer der mittleren Periode ist.

-^q- ist nämlich die Zahl, die die Dauer der mittleren Periode darstellt, wenn diese mit einer Frequenz gezählt wird (diese Zähloperation wird in dem Register 52 während der Sequenz S2 durchgeführt).

Die Ausgangsfrequenz des Zähl- und !Beilungsorgans 70 ist somit eine rückgebildete Dopplerfrequenz, deren Periode gleich der mittleren Periode der Dopplerimpulse der ersten Reihe istj und diese Frequenz wird, wie bereits ausgeführt wurde, zur Durchführung verschiedener Rechnungen (Geschwindigkeitsmessung und Bestimmung der

-20-509885/0784

Verzögerung bei 15 πι) benutzt.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Man kann auch Änderungen des Verfahrend der Prüfung der Stabilität der aufeinanderfolgenden Perioden einer Reihe vornehmen (beispielsweise &* mit a₂ und dann a₂ mit a^ usw. vergleichen, anstatt daß a^ mit a~ und dann a^ mit a^N usw. verglichen wird) sowie die Prüfung der Stabilität der mittleren Perioden einer Reihe.

50 98 85/07 8.A

Claims

Patent ans-orüche

1. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmesser (Kinemometer), gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Durchführung einer direkten Messung der Zeit einer Periode des empfangenen Signals mit Dopplerfrequenz, eine Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit einer beweglichen Einrichtung, die sich vor dem Geschwindigkeitsmesser von dieser Messung an bewegt, und eine Einrichtung zur Anzeige dieser Geschwindigkeit.

2. Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Speicherung mindestens einer Zeitmessung und eine Einrichtung zur späteren Rückbildung einer Dopplerfrequenz mit einer zum Inhalt der Speichereinrichtung proportionalen Periode aus dem Inhalt der Speichereinrichtung.

3. Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit einen die rückgebildete Frequenz empfangenden Zähler zum Zählen der Impulse mit dieser Frequenz, einen monostabilen KipOkreis zur Erzeugung eines Rechteckimpulses mit bestimmter Dauer, die entsprechend der gewünschten Geschwindigkeitsmessungsskala gewählt wird, und logische Einrichtungen besitzt, die die Zählung der Impulse nur während der Dauer des von dem monostabilen Kippkreis gelieferten Rechteckimpulses zulassen.

4. Geschwindigkeitsmesser nach einem der Ansprüche

2 und 3,dadurch gekennzeichnet,

-22-509885/0784

5 0:8858

daß die Einrichtung zur Durchführung einer direkten Messung der Dauer einer Periode des Signals mit Dopplerfrequenz diese Messung für eine Reihe von aufeinanderfolgenden Perioden des empfangenen Dopplersignals in einer vorbestimmten Anzahl durchführen kann und daß eine Einrichtung zum Vergleichen der Zeiten der gemessenen Perioden während dieser Reihe miteinander und eine Einrichtung zur Ungültigmachung der Messung der Geschwindigkeit der beweglichen Einrichtung vorgesehen ist, wenn die gemessenen Zeiten untereinander Abweichungen aufweisen, die einen ersten gegebenen Höchstwert überschreiten.

5- Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vergleichen der Zeiten der Perioden einer Reihe eine Einrichtung zur Speicherung mindestens einer gemessenen Periodenzeit besitzt.

6. Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Messung der Zeiten von Perioden einer Reihe durch Zählung von Impulsen mit einer weit über der Dopplerfrequenz liegenden Frequenz während dieser Zeit durchgeführt wird.

7. Geschwindigkeitsmesser nach Anst>ruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vergleichen der Zeiten der Perioden ein Zähl- und Abziehorgan besitzt, das einen Eingang zum Zählen und einen Eingang zum Abziehen besitzt und an einem Eingang den Ausgang der Einrichtung zur Speicherung der Zeit einer gemessenen Periode und an dem anderen Eingang den Ausgang der Einrichtung zur Messung der Zeit einer Periode empfängt.

8. Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 7, d a -

-23-509885/0784

durch gekennzeichnet, daß das Zähl- und Abziehorgan an einem parallelen Eingang den Ausgang der Speichereinrichtung und an einem Reiheneingang Impulse mit der Frequenz der Zählung der Zeiten der Dopplerperioden empfängt.

9- Geschwindigkeitsmesser nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch ein Akkumulationsregister zum Addieren der Zeiten der aufeinanderfolgenden Perioden einer Reihe.

10. Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Speicherung der Periodenzeiten die von dem Akkumulationsregister kommende Summe von Periodenzeiten einer Reihe empfangen kann.

11. Geschwindigkeitsmesser nach einem der Ansprüche 9 und 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Vergleichen der Summe der Perioden, die an einer ersten Periodenreihe gemessen wurden, mit der Summe der Perioden, die an einer zweiten, auf die erste Reihe folgenden Reihe von Perioden in derselben vorbestimmten Anzahl gemessen wurden, und eine Einrichtung zur Ungültigmachung der Messung der Geschwindigkeit der beweglichen Einrichtung, wenn die Summen der während der beiden Reihen gemessenen Perioden untereinander eine Abweichung aufweisen, die einen zweiten gegebenen Wert überschreitet.

12. Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Vergleichen der Summe der Perioden ein Zähl- und Abziehorgan aufweist, das an einem seiner Eingänge den Ausgang der Einrichtung zur Speicherung der Periodenzeiten und an dem anderen Eingang eine zur Summe der Zeiten der Perioden einer Reihe proportionale Anzahl von Impulsen empfängt.

50988 5/0 78 Λ

-24-

2508853

13. Geschwindigkeitsmesser nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Rückbildung einer Dopplerfrequenz einen programmierbaren Frequenzteiler besitzt, der an einem Frequenzeingang die Frequenz der Zählung der Periodenzeiten und an einem Teilungseingang eine in der Speichereinrichtung enthaltene Zahl empfängt, die mindestens eine mit dieser Zählfrequenz gezählte Dopplerperiodenzeit darstellt.

Geschwindigkeitsmesser nach einem der Ansprüche 6 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung einen Speicher der Zeit der ersten Periode einer Reihe aufweist.

15· Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit der ersten Periode einer Reihe mit einer ersten Abziehfrequenz gezählt wird und daß eine Einrichtung zur Erzeugung einer neuen Zählfrequenz zum Zählen der Zeiten der folgenden Perioden der Reihe vorgesehen ist, wobei die neue Frequenz eine Funktion von der in dem Speicher der Zeit der ersten Periode registrierten Zahl ist.

16. Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 15, d a durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer neuen Zählfrequenz für die auf den ersten Impuls einer Reihe folgenden Perioden einen programmierbaren Frequenzteiler zum Empfang der ursprünglichen Zählfrequenz der ersten Periode besitzt, um diese durch eine Zahl zu teilen, die eine Funktion von dem Inhalt des Speichers der Zeit der ersten Periode ist.

17. Geschwindigkeitsmesser naeh. Anspruch 16, d a -

durch gekennzeichnet, daß diese

509885/0784

-2b-

Zahl, die eine Funktion von dem Inhalt des Speichers der Zeit der ersten Periode ist, der Quotient der Teilung des Inhaltes des Speichers der Zeit der ersten Periode durch eine vorbestimmte Zahl ist»

18» Geschwindigkeitsmesser nach, eine® der inspritche 2 bis 17jgsisinseiGhEst & u r e h eine Einrichtung zum Auslösen einer Mars- ©der Aufaeioiinuagsvorrichtuns, weis das Er-gebnis der- Messung der Geschwindigkeit der beweglichen Einrichtung eine gegebene Schwelle überschreitet,

19· Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verzögerung der Auslösung der Alarm- oder Aufzeichnungsvorrichtung während einer Zeit, die einer bestimmten Fahrtstrecke der beweglichen Einrichtung, deren Geschwindigkeit kontrolliert wird, entspricht, und eine Einrichtung zum Verhindern der Auslösung der Alarmoder Aufzeichnungsvorrichtung, wenn nach dem Verschwinden des dieser beweglichen Einrichtung entsprechenden Dopplersignals und während dieser Zeit ein neues Dopplersignal auftritt.

20. Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 19, d a durch gekennzeichnet, daß die der bestimmten Fahrtstrecke der beweglichen Einrichtung entsprechende Zeit durch Zählung einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen des Signals mit rückgebildeter Dopplerfrequenz bestimmt wird.

21. Geschwindigkeitsmesser nach einem der Ansprüche

4, 11 und 18, dadurch gekennzeichnet daß die Einrichtungen zur Ungültigmaehung der Messung der Geschwindigkeit der beweglichen Einrichtung die Auslösung der Alarm-oder Aufzeichnungsvorrichtung bei jeder gemessenen Geschwindigkeit verhindern können.

5 0 9 8 8 5/0784