DE2508858A1 - Dopplereffekt-geschwindigkeitsmesser - Google Patents
Dopplereffekt-geschwindigkeitsmesserInfo
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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™"?™™™ SE SELBUETRTGGSATRR:23/2S.TEL.,07U,aa7201 POSTSCHECK: MÖNCHEN 77O62-SOS
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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
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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-
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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-
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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,
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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-
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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
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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
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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
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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
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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 *
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
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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.
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Claims (21)
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,
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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 -
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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
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR7424810A FR2279113A1 (fr) | 1974-07-17 | 1974-07-17 | Cinemometre a effet doppler |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2508858A1 true DE2508858A1 (de) | 1976-01-29 |
DE2508858C2 DE2508858C2 (de) | 1983-09-01 |
Family
ID=9141378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19752508858 Expired DE2508858C2 (de) | 1974-07-17 | 1975-02-28 | Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät |
Country Status (5)
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DE (1) | DE2508858C2 (de) |
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GB (1) | GB1499371A (de) |
NL (1) | NL7502836A (de) |
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- 1974-07-17 FR FR7424810A patent/FR2279113A1/fr active Granted
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- 1975-02-21 CH CH219475A patent/CH589304A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1975-02-28 DE DE19752508858 patent/DE2508858C2/de not_active Expired
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IEEE Trans., Vol. AES, No. 2, März 1967, S. 303-308 * |
In Betracht gezogene ältere Anmeldung: DE-AS 24 49 037 * |
Also Published As
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---|---|
DE2508858C2 (de) | 1983-09-01 |
GB1499371A (en) | 1978-02-01 |
NL7502836A (nl) | 1976-01-20 |
FR2279113B1 (de) | 1978-02-17 |
CH589304A5 (de) | 1977-06-30 |
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