DE2508858C2

DE2508858C2 - Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät

Info

Publication number: DE2508858C2
Application number: DE19752508858
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Clamart 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: 1983-09-01
Also published as: FR2279113B1; GB1499371A; CH589304A5; NL7502836A; DE2508858A1; FR2279113A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines bewegten Körpers, welches während einer Meßreihe mehrere aufeinanderfolgende Perioden des empfangenen Dopplerfrequenzsignals durch Zählung von Impulsen mit einer oberhalb der Dopplerfrequenz liegenden Folgefrequenz direkt mißt, den Meßwert der Dauer der ersten Periode bei hinreichend übereinstimmenden Messungen für aufeinanderfolgende Perioden des Dopplerfrequenzsignals speichert und ein rückgebildetes Dopplerfrequenzsignal mit dem gespeicherten Wert entsprechender Periodendauer einer nachgeschalteten Geschwindigkeitsmeßeinrichtung zuführt, die einen die Impulse des rückgebildet<,,~, Dopplerfrequenzsignals zählenden Zähler, eine monostabile Kippschaltung, welche einen Rechteckimpuls mit entsprechend einer Geschwindigkeitsmeßskala wählbarer Dauer erzeugt sowie logische Einheiten besitzt die die Zählung der Impulse nur während der Dauer der Rechteckimpulse zulassen.

Eine derartige Anordnung ist im wesentlichen Gegenstand des älteren deutschen Patentes 24 49 037, welches sich vor allem auf eine Schali-Dcpplermeßeinrichtung bezieht Diese dient dazu, die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Schiffes, durch ein Medium zu messen.

Bei Geräten, die mit Schallwellen arbeiten, genügen zur Bestimmung der zeitlichen Länge der Perioden des Dopplerfrequenzsignals durch Zählung von Impulsen, welche mit einer oberhalb der Dopplerfrequenz liegenden Folgefrequenz erzeugt werden, Register mit relativ geringer Kapazität, da die Folgefrequenz entsprechend der relativ niedrigen Dopplerfrequenz klein sein kann.

Falls jedoch Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgeräte mit Radarstrahlen od. dgl. arbeiten, ist bisher ein wesentlich erhöhter Aufwand notwendig gewesen.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein Doppier-Geschwindigkeitsmeßgerät zu schaffen, welches auch bei Betrieb mit Radarstrahlen oder anderen hochfrequenten Wellen bei geringem technischen Aufwand einen großen Meßbereich zu erzielen gestattet. Gegebenenfalls sollen auch mehrere Objekte im Meßstrahl erkannt werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Dauer der ersten Periode des während einer Meßreihe empidiigenen Dopplerfrequenzsignals durch Zählung der Impulse einer weit über der maximalen Dopplerfrequenz liegenden ersten Zählfrequenz bestimmt wird und die Bestimmung der Dauer der folgenden Perioden durch Zählung der Impulse einer verringerten Zählfrequenz erfolgt, die in Abhängigkeit vom für die Dauer der ersten Periode gespeicherten Meßwert bestimmt wird.

Aufgrund dieser Maßnahmen wird die Möglichkeit geschaffen, bei der Messung der jeweiligen Dauer aufeinanderfolgender Perioden der Dopplerfrequenz sowie für die Erkennung von Frequenzschwankungen mit wesentlich verminderter Zähler- und Speicherkapazität auszukommen.

Die zur Bestimmung der Dauer der ersten Periode der Dopplerfrequenz verwendeten Zähl- und Speichervorrichtungen, welche eine für die hohe erste Zählfrequenz ausgelegte Kapazität besitzen, können nämlich bei der Messung der jeweiligen Dauer der folgenden -, Dopplcrfrcqucnzpcriodcn einer Mcßrcihc dazu verwendet werden, die Meßwerte für die Einzelperioden einer Meßreihe zu speichern und zu vergleichen. Dadurch wird erreicht, daß das empfangene Dopplerfrequenzsignal mit wesentlich größerer Genauigkeit m und Sicherheit bezüglich der Frequenzstabilität überwacht werden kann.

Aufgrund der verminderten zweiten Zählfrequenz kann somit die während der ersten Periode des Dopplerfrequenzsignals während einer Meßreihe ver- |-, wendete Zähl- und Speichervorrichtung bei den nachfolgenden Messungen zur Erfassung ganzer Periodengruppen verwendet werden, ohne daß dafür ein erhöhter zusätzlicher Aufwand erforderlich wäre.

großer Meßbereich mit hoher Genauigkeit abgedeckt.

Die Überwachung der Stabilität der Dopplerfrequcnz ist beispielsweise bei der Geschwindigkeitskontrolle von Fahrzeugen im Straßenverkehr wesentlich, da kurzzeitige Frequenzschwankungen mit hoher Wahr- >", scheinlichkeit anzeigen, daß sich zwei Fahrzeuge mit ungleicher Geschwindigkeit im Meßstrahl bewegen.

Die zweite niedrigere Zählfrequenz wird aus der ersten hohen Zählfrequenz abgeleitet. Dazu kann zunächst die Zahl, beispielsweise K, der Impulse der jo höheren Zählfrequenz während der ersten Periode des Dopplerfrequenzsignals gespeichert werden. Dann werden der Wert K oder eine aus K errechnete Zahl X zur Erzeugung der niedrigeren Zählfrequenz für die Messung der auf die erste Periode der Dopplerfrequenz J5 folgenden Perioden benutzt.

Vorzugsweise ist X der Quotient von K und einer zuvor festgelegten Zahl n. 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 einem großen Bereich gemessen werden sollen, beispielsweise von 20 km/h bis 500 km/h. Dies erleichtert auch die Kontrolle der Stabilität der Perioden oder der Summen der Perioden einer Reihe mit einer in Prozent ausgedrückten Genauigkeit, da der Wert der Periode stets dieselbe Größenordnung hat

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform eines Geschwindigkeitsmessers mit Dopplereffekt und mit Höchstfrequenzradarkopf zur Str„3enverkehrskontrolle beschrieben, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigt

Fig.I 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 bO Periodenzeiten, der eine rückgebildete Dopplerfrequenz und Signale zur Ungültigmachung der Messung liefert wenn die empfangene Dopplerperiode unstabil ist

F i g. 1 zeigt einen bekannten Höchstfrequenz-Radarkopf, der elektromagnetische Weüen mit einer Wellenlänge von beispielsweise etwa 3 cm aussendet und eine Dopplerfrequenz-Schwebung empfängt wenn in seinem Beleuchtungsfeld ein bewegliches Objekt erscheint. Die empfangene Dopplerfrequen/ liegt bei gemessenen Geschwindigkeiten von beispielsweise 20 km/h bis 400 km/h etwa zwischen 500 H und 10 kHz.

Das empfangene Dopplersignal wird in einem Verstärker 12 verstärkt und in einem Formungskreis 14 verarbeitet, der an seinem Ausgang ein Rechtecksignal FDmil der Dopplerfrequenz liefert.

Der Formungskreis 14 ist beispielsweise ein Vergleieher oder ein Schmitt-Trigger und liefert vorzugsweise Rechteckimpulse, deren Flanken 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 FD wird zur Verarbeitung und Messung der Periodenzeiten benutzt.

Die aus Radarkopf 10, Verstärker 12 und Formungskreis !4 bestehende Kette, die nur aus Gründen der Vereinfachung in dieser Ausbildung beschrieben wird, besitzt in der Praxis weitere komplexe 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 Tei!'jigsorgan 16 übertragen, das die Aufgabe hat. die ersten Impulse, die von dem Radarkopf empfangen werden, zu unterdrücken. Die Dopplerimpulse sind nämlich erst dann in Amplitude und Frequenz ausreichend stabil, wenn das Fahrzeug vollständig in den Strahl des Radarkopfes eingetreten ist; eine Messung zu Beginn des Eintritts des Fahrzeugs in den Strahl soll vermieden werden. Beispielsweise dividiert das Frequenzzähl- und Teilungs'organ 16 durch 50, um die ersten 50 Impulse auszuschalten.

Es 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 Teilungsorgan alle 50 Impulse auf Null zurückkehrt, muß ein Signal des Vorhandenseins eines Dopplersignals im Speicher behalten werden).

Der Präsenzspeicher 18 ist beispielsweise eine monostabile Kippschaltung mit einer Zeit von über 50 Dopplerimpulsen (bei einer niedrigen Dopplerfrequenz also mindestens 0,1 Sekunde). Diese monostabile Kippschaltung bleibt auf einem logischen Pegel 1, der das Vorhandensein einer empfangenen Dopplerfrequenz angibt.

Der Präsenzspeicher 18 kann auch ein bistabiler Kreis sein, der einen Zwangseingang mit Pegel 1 hat, der durch seinen Ausgang gesteuert wird, so daß er als Speicher wirkt, und einen Nullstelleingang besitzt, der durch eine Schaltung 38 zur Abtastung des Endes des Vorhandenseins eines Signals gesteuert wird. Diese Anordnung ist schematisch in F i g. 1 dargestellt. Der Zähler 16 wird ebenfalls durch die Schaltung 38 zur Abtastung des Endes des Vorhandenseins auf Null gestellt.

Das Präsenzspeichersignal MPi am Ausgang des Präsenzspeichers 18 wird zur Auslösung des Beginns der Sequenzen zur Analyse der Periodenzeiten benutzt

Da die Analysesequenz mindestens zehn Perioden dauert (Zeit zum Vergleichen von zehn aufeinanderfolgenden Perioden, um über die Stabilität der Dopplerfre-

quenz 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 bewV ;en.

Wie bei dem Zähler 16 folgt auf den Zähler 20 ein zweiter Präsenzspeicher 22, der eine rückgekoppelte bistabile Kippschaltung sein kann, um all Speicher der logischen Stufe I zu arbeiten. Diese Kippschaltung wird ebenso wie der Zähler 20 auf Null gehalten, solange ein Signal MPX des Vorhandenseins eines Signals nicht auftritt. Die Kippschaltung wird durch einen Inverter 24 auf Null gehalten.

Das Präsenzspeichersignal MP2 bewirkt den Beginn der Geschwindigkeitsmessung (in einer in Fig. I in unterbrochenen Linien dürgcsicüicn Geschwindigkeitmeßschaltung), da man in zehn Perioden (nach Ausschaltung der 50 ersten empfangenen Dopplerimpulse) die Zeit hatte, eine Dopplerfrequenz FDR rückzubilden.

Das Signal MP2 steuert eine Zähl-Rechteckimpuls-Schaltung 28, die mindestens einmal einen Rechteckimpuls mit einer genau bestimmten zeitlichen Länge T liefert, während der die Impulse der rückgebildeten Dopplerfrequenz gezählt werden. Diese Zeit Γ ist groß genug, um bei der geringsten meßbaren Geschwindigkeit (beispielsweise 20 km/h, FD= 500 Hz) Zeit zum Zähl,η einer bestimmten Anzahl von Impulsen zu haben (beispielsweise 100, wobei 7=0,2 Sek.). Die Zähl-Rechteckimpuls-Schaltung 28 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-Rechteckimpiils Twird an einen Zähler 30 angelegt, der ein solches Fassungsvermögen hat, daß er die geringen Geschwindigkeiten mit einer ausreichenden Genauigkeit (mindestens zwei signifikante Dezimalzahlen) und die großen Geschwindigkeiten ohne Überschreiten seines Zählvermögens zählen kann.

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

Der Inhalt des Zählers 30 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 Tdes Zähl-Rechteckimpulses kann so gewählt werden, daß die Dekodierung leichter wird (beispielsweise T= , wobei λ die Höchstfrequenzwellen-2

2 cosa

länge des Radars und α 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).

Die Geschwindigkeitsmeßschaltung 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 Schwellenlogikkreis 34 liefert ein Signal an einen Überschreitungsspeicher 36, der die Beibehaltung des Wertes der Geschwindigkeit in der Anzeigeeinrichtung 32 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 überschritten hat. Die Fotografie wird 15 Meter nach Beendigung des Durchgangs des Fahrzeugs durch den Radarstrahl aufgenommen, die Speicherzeit 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 Dopplcrfrcqucnz FD am Ausgang des Formingskreises 14 wird außerdem in einem Kreis 38 zur Abtastung des Präsenzendes benutzt, der ein logisches Signal (beispielsweise mit dem Pegel 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 benutz.' und zwar durch Nullstellung des Zählers 16 und der Kippschaltung 18 für die Vorbereitung der Messung an einem nachfolgenden Fahrzeug.

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 Metern 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 v/ird durch die Ausschaltung der Nullstellung des Zählers 40 durch den Kreis 38 über ein Umkehrorgan 42 zugelassen.

Die Verzögerung von 15 Metern wird benutzt um über ein logisches UND-Gatter 44 die Auslösung einer Fotosequenz zuzulassen, wenn ein von dem Überschreitungsspeicher 36 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 einem Weg 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 Dcpplerperioden während der Messung nachzuprüfen.

Der Analyseweis 46 wird durch einen Analysesequenzgenerator 48 gesteuert, der die Dopplerfrequenz FD und ein das Vorhandensein einer Dopplerfrequenz anzeigendes Signal MP1 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 S\, 52, Sj erzeugt werden. Ein Taktgeber- und Synchronisierkreis 50 ist zur Synchronisierung der durch den Analysekreis durchgeführten Operationen vorgesehen.

Während der ScquciU Si rnißi der Anälysekreis die Dauer der ersten empfangenen Periode (nach Beseitigung der ersten 50 Impulse, da die Sequenz Si erst nach Empfang des Gültigkeitssignals MP1 beginnt); diese Messung wird durch Zählung von Impulsen mit einer ersten Zählfrequenz fr während der Zeit der ersten Periode durchgeführt. Diese Zählfrequenz fr ist wesentlich größer als die maximale Dopplerfrequenz.

Das Ergebnis K der Messung dient dann dazu, die Zählfrequenz in Abhängigkeit von der gemessenen Dauer der ersten ausgewerteten Periode der Dopplerfrequenz zu ändern.

Der Zeitwert K der ersten Periode wird im Speicher 54 gespeichert und zur Erzeugung einer neuen Zählfrequenz für die 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 niedrigere neue Zählfrequenz MX erhält. Ein programmierbarer Frequenzteiler 56 erzeugt diese Frequenz MX.

Dann führt der Analysekreis 46 während der Sequenz Si mit der neuen Zählfrequenz MX die Messung der Zeiten der aufeinanderfolgenden Perioden während einer Reihe von Perioden in einer vorbestimmten Anzahl (beispielsweise 10) durch. Die Dauer jeder Periode wird gezählt und mit 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 a_u a₂. -. a_J0 dargestellt.

Gleichzeitig mit der Zählung der Zeiten der Perioden werden die die Zeiten darstellenden Zahlen (a\ bis a_i0) in einem Akkumulationsregister 52 addiert, so daß am Ende der Sequenz in diesem Register die Summe

a\+ ...+aio=i4i

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 Fahrzeuges.

Zu Beginn der Analysesequenz S3 wird der Inhalt des Akkumulationsregisters 52 (Inhalt A) in einen Speicher 60 für .4·, übertragen.

Der Anälysekreis führt auf dieselbe Weise wie oben eine Messung der Dauern der aufeinanderfolgenden 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 52 addiert, das während Si die

in Perioden der ersten Reihe addierte. In dieses Register wird wieder der gespeicherte Wert von A\ eingeführt, jedoch mit einem solchen Vorzeichen, daß die Summen der Periodenreihen (A\ und A2) voneinander subtrahiert werden, damit in dem Register am Ende der zweiten -, Periodenreihe die Differenz zwischen diesen Werten A\ und A7 behalten wird und die Geschwindigkeitsmessung ungültig gemacht wird, wenn diese Differenz einen zulässigen Höchstwert (beispielsweise 5% von Ai) überschreitet.

■'ι) Nach Beendigung der zweiten Periodcnrcihp erhält das Akkumulationsregister 52 wieder den Inhalt des Speichers von A\, um A\ mit der Summe Aj der Perioden einer dritten Reihe von 10 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\, a*. alo) werden jedesmal miteinander verglichen, damit die Messungen, bei denen zu starke Abweichungen auftreten, ungültig

jo 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 Geschwindigkeitsanzeige 32 oder bei der Fotosequenz eine Gültigkeitsinformation

j-, zu liefern. Sobald die erste Periodenreihe geprüft und in dem Speicher der Summen der Periodendauern eine Zahl Ai erhalten wurde, die dem Zehnfachen des Mittelwertes der Periode der ersten Reihe entspricht, wird diese Zahl A\ in einen programmierbaren Teiler 70 eingeführt, der außerdem die Zählfrequenz \0MX erhält, um diese durch A\ zu dividieren. Die erhaltene Frequenz beträgt , die Zahl A\ ist gleich ,

wobei Fd die Doppelfrequenz ist. Diese Frequenz ist

4-, eine rückgebildete Dopplerfrequenz mit derselben Periode wie die mittlere Periode während 10 erhaltenen Impulsen.

Die Schaltung des Analysekreises 46 wird nun anhand von F i g. 2 ausführlicher beschrieben.

Ein Zähl- und Abzählregister 52, das mit einer Zähloder 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 Si 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 54 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 Zählfrequenz fr, multipliziert mit 10, empfängt

Das Zähl- und Abziehregister 52 besitzt einen parallelen Eingang, einen Eingang C 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

Il

einem Vorzeichensteuereingang gewählten Vorzeichen zählen oder abziehen kann (+ oder -, was dem Zählet; bzw. dem Abziehen entspricht). Während der folgenden Sequenz Si ist der Zähler 52, an dessen parallelen Eingang die Zahl Null auftritt, mit einem Anfangsinhalt Null geladen. Dann zählt er mit der Frequenz fr/A'eine Zahl a\ von Impulsen, die die Dauer der 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

enthält.

Diese Zahl wird nun in einem Speicher 60 für die Summe der Dauern einer Reihe gespeichert, und die Sequenz 52 wird zu Ende geführt. Die Einspeisung von A\ in den Speicher 60 wird durch Anlegen eines impulses am Ende von S2 an einen Laueeingang des Speichers 60 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 a\ 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 einer Periode entsprechenden Zeit nach dem Beginn der Sequenz Sb 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 a\ 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\ — a2,a\ — ai...a\ — a\o; bei jedem Periodenende werden diese Differenzen in einem Dekodiert- und Vergleichskreis 66 dekodiert, der ein Ungültigkeitssignal liefert, wenn die Differenzen der Dauern der aufeinanderfolgenden Perioden größer als ein bestimmter Wert sind, der annähernd einem gewissen Unstabilitätsprozentsatz entspricht, der für die aufeinanderfolgenden Perioden einer Reihe 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 Seouenz S₂ ist die Zahl A\ 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 cer aufeinanderfolgenden Perioden einer zweiten Reihe von Perioden und dann der darauffolgenden Reihen bis zum Verschwinden des Dopplersignals (also des Signals MPi, das den Sequenzgenerator steuert).

Die Sequenz S₃, die zur Durchführung Her Kontrolle der Stabilität der Summen der Perioden der aufeinanderfolgenden Reihen dient, wirkt auf dieselbe Weise auf den Zähler 52 ein:

Dieser Zähler 52 ist zu Beginn jeder Gruppe von Iu Perioden geladen und empfängt somit jedesmal den im Speicher 60 vorhandenen Inhalt, welcher gleich der Summe A₁ der Dauern der Perioden der ersten Reihe ist.

Der Beginn der Sequenz S_s 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 A\ — A2 am Ende der dritten Reihe A\ -/Aj 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 A\—A; mit einem vorbestimmten Höchstwert abgelesen, der einem gewissen, für die Summen der 10 Perioden zulässigen Unstabilitätsprozentsatz e.itspricht, wobei der Kreis 68 bei Überschreitung dieses Wertes ein Signal zur Annullierung der Anzeige der gemessenen Geschwindigkeit liefert.

Sobald in dem Speicher 60 ein Wert A\ empfangen wird, d. h. am Ende der Sequenz S₂ (Anfang der Sequenz S3), wird der Wert A] in einen programmierbaren Frequenzteiler 70 eingeführt, der als Frequenzeingang die Frequenz 10 fr/X und als Teilungseingang die Zahl A1 am Ausgang des Speichers 60 empfängt.

Der Ausgang des Frequenzteilers 70 ist eine Frequenz 10 fr/A, X.

Diese Zahl ist genau gleich der Frequenz, deren reziproker Wert die Dauer der mittleren Periode ist. ,4i/!0 ist nämlich die Zahl, die die Dauer der mittleren Periode darstellt, wenn diese mit einer Frequenz fr/X gezählt wird (diese Zählopsration wird in dem Register 52 während der Sequenz S₂ durchgeführt).

Die Ausgangsfrequenz des Zähl- und Teilungsorgans 70 ist somit eine rückgebildete Dopplerfrequenz, deren Periode gleich der mittleren Periode der Dopp^rimpulse der ersten Reihe ist, und diese Frequenz wird, wie bereits ausgeführt wurde, zur Durchführung verschiedener Rechnungen (Geschwindigkeitsmessung und Bestimmung der Verzögerung bei 15 m) benutzt.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Man kann auch Änderungen des Verfahrens der Prüfung der Stabilität der aufeinanderfolgenden Perioden einer Reihe vornehmen — beispielsweise a\ mit a₂ und dann 22 mit 23 usw. vergleichen, anstatt daß a\ mit a₂ und dann a% mit a*, usw. verglichen wird — sowie die Stabilität der mittleren Perioden einer Reihe Drüfen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät zur · Ermittlung der Geschwindigkeit eines bewegten Körpers, welches während einer Meßreihe mehrere aufeinanderfolgende Perioden des empfangenen Dopplerfrequenzsignals durch Zählung von Impulsen mit einer oberhalb der Dopplerfrequenz liegenden Folgefrequenz direkt mißt, den Meßwert der Dauer der ersten Periode bei hinreichend übereinstimmenden Messungen für aufeinanderfolgende Perioden des Dopplerfrequenzsignals speichert und ein rückgebildetes Dopplerfrequenzsignal mit dem gespeicherten Wert entsprechender Periodendauer einer nachgeschalteten Geschwindigkeitsmeßeinrichtung zuführt, die einen die Impulse des rückgebildeten Dopplerfrequenzsignals zählenden Zähler, eine monostabile Kippschaltung, weiche einen Rechteckimpuls mit entsprechend einer Geschwiacägkeitsmeßskala wählbaren Dauer erzeugt, sowie logische Einheiten besitzt, die die Zählung der Impulse nur während der Dauer der Rechteckimpulse zulassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der ersten Periode des während einer Meßreihe empfangenen Dopplerfrequenzsignals (FD) durch Zählung der Impulse einer weit über der maximalen Dopplerfrequenz (FDm_1x) liegenden ersten Zählfrequenz (fr) bestimmt wird und die Bestimmung der Dauer der folgenden jo Perioden durch Zählung der Impulse einer verringerten Zählfr^quenz (fr/X) erfolgt, die in Abhängigkeit vom für die Dauer der ersten Periode gespeicherten Meßwert mitbestimmt wird.

2. Dopplereffekt-Geschwindifkeitsmeßgerät nach ->5 Anspruch !,gekennzeichnetdurch

eine erste Vorrichtung (52, 54), welche die zeitliche Länge der ersten Periode des Dopplerfrequenzsignals während einer ersten Meßsequenz (S\) mißt und speichert, eine die niedrigere Zählfrequenz (fr/X) für die folgenden Meßsequenzen (Si, Sj) erzeugende zweite Vorrichtung (54,56), eine dritte Vorrichtung (62, 64, 66), welche während einer zweiten und dritten Meßsequenz (S₂, S3) die Längen aufeinanderfolgender Perioden mißt und vergleicht,
eine vierte Vorrichtung (52, 60), welche während der zweiten Meßsequenz (S₂) die ⁵⁽⁾ zeitliche Länge (Ai) einer ersten Periodengruppe mißt und speichert,

eine fünfte Vorrichtung (52, 60, 68), welche während einer dritten Meßsequenz (S3) die zeitlichen Längen (Ai) weiterer Perioden mißt " und mit der zeitlichen Länge (Ai) der ersten Periodengruppe vergleicht, sowie eine sechste Vorrichtung (60, 70), welche die rückgebildete Dopplerfrequenz (FDR) aus dem Meßwert für die zeitliche Länge (A\) der ersten ^h0 Periode ableitet.

3. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung (32,54) aus einem ersten Zähler (52), an ^h5 dessen Eingang während der ersten Meßsequenz (S\) die Impulse mit der ersten Zählfrequenz (fr) anliegen, und einem ersten Speicher (54) besteht, in dem am Ende der ersten Meßsequenz (S₁) das im Zähler (52) gebildete Zählergebnis (K) für die Dauer der beiden folgenden Meßsequenzen (Si und S3) speicherbar ist.

4. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des ersten Speichers (54) während der folgenden Meßsequenzen (Sz und S3) ein aus dem Zählergebnis (K)aaic\i Division durch eine vorgegebene Zahl (n) gewonnener Zahlenwert (X) abgreifbar ist.

5. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorrichtung (54,56) neben dem ersten Speicher (54) einen ersten programmierbaren Frequenzteiler (56) umfaßt, an dessen Programmiereingang während der zweiten und dritten Meßsequenz (Si und Sj) der vom ersten Speicher (54) abgegebene Zahlenwert (X) anliegt.

6. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß während der zweiten und dritten Meßsequenz (Si und S₃) am Eingang des ersten programmierbaren Frequenzteilers (56) die Impulse mit der ersten Zählfrequenz (fr) anliegen und am Ausgang dieses Frequenzteilers (56) die Impulse der niedrigeren Zählfrequenz (fr/X) abgreifbar sind.

7. Dopplerefiekt-Geschwindigkeitsmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während der zweiten und dritten Meßsequenz (Si und S3) am Eingang des ersten programmierbaren Frequenzteilers (56) Impulse mit einer Foigefrequenz (P · fr) anliegen, die ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Zählfrequenz (fr) ist, wobei die ganze Zahl der in einer Periodengruppe enthaltenen Zahl von Einzelperioden ist, und daß zur Bildung der niedrigeren Zählfrequenz (fr/X) dem Ausgang des ersten programmierbaren Frequenzteilers (56) ein die Ausgangsfrequenz (P ■ fr/X) des Frequenzteilers (56) durch die ganze Zahl (P) teilender zweiter Frequenzteiler (59) nachgeschaltet ist.

8. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Vorrichtung (62, 64, 66) einen zweiten Zähler (62) umfaßt, an dessen Zähleingang während der zweiten und dritten Meßsequenz (S₂ und S3) die Impulse der niedrigeren Zählfrequenz (fr/X) anliegen.

9. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Datenausgang des zweiten Zählers (62) ein den Zählwert (a)\) für die jeweils erste Periode einer Periodengruppe speichernder, mit seinem Datenausgang an den Paralleleingang des zweiten Zählers (62) angeschlossener zweiter Speicher (64) verbunden ist und daß der als Vorwärts-Rückwärts-Zähler ausgebildete zweite Zähler (62) beim Zählen der während der jeweils ersten Periode einer Periodengruppe auftretenden Zählimpulse, ausgehend vom Zählerstand Null, als Vorwärtszähler und beim Zählen der während der folgenden Perioden einer Periodengruppe auftretenden Zählimpulse, jeweils ausgehend von dem aus dem zweiten Speicher (62) übertragenen Zählwert (a\) für die erste Periode, als Rückwärtszähler betreibbar ist.

10. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Datenausgang des zweiten Zählers (62) ein

Dekodierer (66) verbunden ist, der beim Zählen der Zählimpulse während der folgenden Perioden einer Periodengruppe die dabei entstehenden Differenzen (a,—af)zwischen dem Zählwert (a\) der ersten und dem Zählwert fa) jeder weiteren Periode einer Periodengruppe dekodiert und beim Oberschreiten einer vorgegebenen Grenze ein UngOltigkeitssignal abgibt

11. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch i<> gekennzeichnet, daß die vierte Vorrichtung (52, 60) einen Zähler (52), an dessen Zähleingang während der zweiten Meßsequenz (S₂) die Taktimpulse mit der niedrigeren Zählfrequenz (fr/X) anliegen, und einen dritten Speicher (60) umfaßt, in dem am Ende ι > der zweiten Meßsequenz (S₂) das im Zähler (52) gebildete Zählergebnis (Ai) für die Dauer der folgenden dritten Meßsequenz (S3) speicherbar ist

12. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (52) der vierten Vorrichtung mit dem Zähler (52) der ersten Vorrichtung identisch ist

13. Dopplereffekt-Geschwindigkei'smeßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Vorrichtung (52, 60, 68) einen Zähler (52) umfaßt an dessen Zähleingang während der dritten Meßsequenz (S3) die Impulse der niedrigeren Zählfrequenz (fr/X) anliegen.

14. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit 1» dem Datenausgang des Zählers (52) der fünften Vorrichtung ein den Zählwert (Ai) für die erste Periodengruppe speichernder, mit seinem Datenausgang an den Paralleleingang des Zählers (52) angeschlossener Speicher (60) verbunden ist und daß a der als Vorwärts-Rückwärts-Zähler ausgebildete Zähler (52) beim Zählen der während der ersten Periodengruppe auftretenden Zählimpulse, ausgehend vom Zählerstand Null, als Vorwärtszähler und beim Zählen der während der folgenden Periodengruppen auftretenden Zählimpulse, jeweils ausgehend von dem aus dem Speicher (60) übertragenen Zählwert (Ai) für die erste Periodengruppe, als Rückwärtszähler betreibbar ist.

15. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät ■»> nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (52) bzw. der Speicher (60) der fünften Vorrichtung mit dem Zähler (52) bzw. Speicher (60) der vierten Vorrichtung identisch ist

16. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät ><> nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet daß mit dem Datenausgang des Zählers (52) der fünften Vorrichtung weiterhin ein Dekodierer (68) verbunden ist, der beim Zählen der Zählimpulse während der folgenden Periodengruppen die dabei entstehenden Differenzen (A\ — Ai) zwischen dem Zählwert (A\) der ersten und dem Zählwert (A) jeder weiteren Periodengruppe dekodiert und beim Überschreiten einer vorgegebenen Grenze ein Ungültigkeitssignal abgibt.

17. Dopplereffekt-Geschwindigkeitsmeßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die sechste Vorrichtung (60,70) neben dem dritten Speicher (60) einen zweiten programmierbaren Frequenzteiler (70) umfaßt, an dessen Programmiereingang während der dritten Meßsequenz (Sj) der vom dritten Speicher (60) abgegebene Zählwe^rt (Ai) und an dessen Frequenzeingang Impulse mit einer Folgefrequenz (P ■ fr) anliegen, die gleich der mit der Anzahl (P) der in der ersten Periodengruppe enthaltenen Perioden multiplizierten ersten Zähifrequenz (fr) ist.