DE2512075B2

DE2512075B2 - Einrichtung zur Ermittlung der jeweiligen Position eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE2512075B2
Application number: DE2512075A
Authority: DE
Inventors: Ronald Arthur Chelmsford Essex Tyler (Grossbritannien)
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1975-01-02
Filing date: 1975-03-19
Publication date: 1979-04-19
Also published as: DE2512075A1; GB1487701A; US4176352A; DE2512075C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung der jeweiligen Position eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Eine derartige Einrichtung nach der GB-PS 12 97 029 wird unter anderem bei der Überwachung von Fahrzeugversuchen eingesetzt, bei denen das Verhalten der Fahrzeuge in Grenzsituationen, beispielsweise beim Durchfahren von scharfen Kurven überwacht wird, bei denen die Fliehkräfte die Adhäsionskraft zwischen Reifen und Fahrbahn überschreiten. Es soll auf diese Weise eine Information des Fahrzeugverhaltens beim Ausbrechen des Fahrzeugs gewonnen werden.

Durch die dabei auftretende Fahrzeugneigung in Querrichtung, aber auch'durch die Fahrzeugneigung in Längsrichtung tritt dabei eine Veränderung des Abstandes der Sende- und Empfangseinrichtungen des Doppler-Radargerätes zur Fahrzeugbahn auf. Diese Veränderungen werden durch das Doppler-Radargerät so wahrgenommen und registriert, wie Ortsveränderungen und Beschleunigungen des Fahrzeuges.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß jederzeit eine genaue Zuordnung zwischen den mittels des Doppler-Radargerätes ermittelten Geschwindigkeits- und Wegewerten und den tatsächlichen Werten gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfüllt durch eine Ausgestaltung der eingangs genannten Einrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Durch eine Befestigung an einem ungefederten, das heißt einen im wesentlichen konstanten Abstand zur Fahrbahn aufweisenden Teil des Fahrzeuges werden nur die tatsächlichen Beschleunigungen, Geschwindigkeiten und Wege des Fahrzeugs gegenüber dem Fahrzeugboden registriert und es kann keine Beeinflussung durch die Bewegungen des sonstigen Fahrzeugaubaus vorkommen.

Eine Weiterbildung der Einrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2 gibt die Möglichkeit, mit einer einfach aufgebauten Schaltung zur Auswertung der beiden erhaltenen Dopplersignale die Bestimmungswerte der Fahrzeugbewegung zu ermitteln und damit Richtungsänderung, Geschwindigkeit und gefahrene Wegstrecke ohne großen Aufwand

ίο genau zu ermitteln, wobei die Weiterbildung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 3 eine für den praktischen Einsatz besonders geeignete Ausführungsform ergibt

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines mit einer Einrichtung zur Ermittlung der jeweiligen Position ausgerüsteten Kraftfahrzeugs,

F i g. 2 und 3 Einzelheiten der an der Hinterachse des Fahrzeugs befestigten Einrichtung zur Veranschaulichung der Richtwirkungen der Sende- und Empfangsantenne und

Fig.4 ein Blockschaltbild der bei der Einrichtung verwendeten Auswertungsschaltung.

Nach F i g. 1 bis 3 besitzt die Einrichtung ein Gehäuse 1, welches an der Hinterachse 2 eines Kraftfahrzeugs befestigt ist Eine Sendeantenne 3 sendet elektromagnetische energie in einem Beleuchtungsstrahl derart auf die Straßenoberfläche, daß die Mitte der Strahlungscharakteristik etwa 60 cm vor der Hinterachse 2 auf die Fahrban auf trifft. Zwei Empfangsantennen 4 und 5 nehmen die von der Fahrbahn zurückgeworfene elektromagnetische Energie auf. Diese zurückgeworfene elektromagnetische Energie enthält eine Dopplerkomponente, die von der Relativgeschwindigkeit des Teils der Fahrbahn abhängig ist, auf den die jeweilige Empfangsantenne 4 bzw. 5 gerichtet ist. In der dargestellten Weise empfängt die Empfangsantenne 4 Energie von dem Teil der Fahrbahn, der vor der Achse 2 in Fahrzeug-Vortriebsrichtung gesehen rechts von der Mitte der Strahlungscharakteristik der Sendeantenne 3 liegt, während die Empfangsantenne 5 entsprechend in Vortriebsrichtung links von der Mitte der Strahlungscharakteristik liegende Teile der Straßenoberfläche abtastet. Das heißt also, daß die Antennen 4 und 5 Energie von jenen Teilen der bestrahlten Fahrbahn empfangen, die auf der einen oder anderen Seite der Fahrzeughauptachse liegen. Dabei ist der Winkel, den die Hauptkeulen der Antennen 4 und 5 mit dieser Linie einschließen nicht kritisch, er liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 45 Grad bei Projektion in die Horizontalebene. Die Neigung der Antennen 4 und 5 nach unten ist so eingerichtet, daß auch der von diesen Antennen erfaßte Bereich etwa 60 cm vor der Achse 2 liegt.

Die erwähnte Dopplerfrequenzkomponente in der von den Empfangsantennen 4 und 5 aufgenommenen elektromagnetischen Energie hängt, wie bereits erwähnt, von der Relativgeschwindigkeit des von der jeweiligen Antenne erfaßten Bereiches gegenüber der Antenne ab. Wenn das Fahrzeug längs einer Geraden fährt, sind die Dopplerkomponenten der von den beiden Antennen empfangenen elektromagnetischen Energie genau gleich. Wenn das Fahrzeug jedoch beispielsweise eine Rechtskurve fährt, ist die Dopplerfrequenzkomponente in der von der Antenne 5 aufgenommenen Energie größer als die in der von der Antenne 4

aufgenommenen Energie, und zwar in Abhängigkeit von der Größe der Richtungsabweichung. Das rührt daher, daß beim Fahren beispielsweise einer Rechtskurve die Relativgeschwindigkeit des von der Antenne 5 erfaßten Teils der Fahrbahn größer als diejenige des von der Antenne 4 erfaßten Teils der Fahrbahn ist

Damit lassen sich aus der so gewonnenen Dopplerfrequenzkomponente in den von den beiden Antennen aufgenommenen Energien Datensignale ableiten, die einmal die mittlere Geschwindigkeit des Fahrzeugs, zweitens di>i Größe und die Richtung der Abweichung des Fahrweges von der Geraden und drittens die allgemeine Fahrtrichtung, das heißt eine Unterscheidung zwischen Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung, bezeichnen. Eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung dieser Datensignale bei der beschriebenen Antennenanordnung wird anhand der F i g. 4 erläutert

Die Antenne 3 in F i g. 4 erhält aus einem Mikrowellenoszillator 6 mit einer Gunn-Diode Mikrowellenenergie. Die von der Fahrbahn zurückgeworfene und von der Antenne 4 erfaßte Energie wird in einem Mischer 7 mit einem Anteil der Ausgangswellenenergie aus dem Oszillator 6 gemischt so dal} sich am Ausgang 8 des Mischers 7 eine Dopplerfrequenz ergibt, die auf die Relativgeschwindigkeit des von der Antenne 4 erfaßten Fahrbahnteiles bezogen ist. Gleicherweise wird die von der Antenne 5 empfangene Energie in einem Mischer 9 mit einem Anteil der Ausgangsenergie des Oszillators 6 gemischt, so daß am Ausgang 10 des Mischers 9 eine auf die Relativgeschwindigkeit des von der Antenne 5 erfaßten Fahrbahnteils bezogene Dopplerfrequirnz erscheint.

Außerdem wird von der Antenne 4 aufgenommene Energie über einen 90° Phasenschieber 11 einem weiteren Mischer 12 zugeführt und dort mit Energie vom Oszillator 6 gemischt. Das Dopplersignal am Ausgang 13 des Mischers 12 entspricht dem Dopplersignal am Ausgang 8 des Mischers 7, jedoch eilt die Phase des bei 13 anstehenden Signals gegenüber der Phase des bei 8 anstehenden Signals entweder vor oder nach in Abhängigkeit von der Fahrrichtung des Fahrzeuges. Die Phasen der bei 8 und 13 anstehenden Signale werden in einem Phasenkomperator 14 verglichen. Der Komperator ergibt ein Ausgangssignal an Klemme 25, wenn die relative Phasenlage der beiden Eingangssignale eine Rückwärtsbewegung anzeigt und im umgekehrten Fall ein Ausgangssignal an Klemme 26.

Die Ausgänge 8 bzw. 10 der Mischer 7 bzw. 9 sind jeweils mit Frequenz/Spannungs- Umsetzern 15 bzw. 16 verbunden, deren Ausgangssignale an einem Spannungsdifferenzdetektor 17 anliegen. Die Größe des Ausgangssignals des Spannungsdifferenzdetektors 17 ändert sich entsprechend der Richtungsabweichung des Fahrzeugs. Das Vorzeichen dieses Ausgangssignals hängt davon ab, ob die Bahnabweichung nach links oder nach rechts erfolgt Das Ausgangssignal des Spannungsdifferenzdetektors 17 wird einem Null-Detektor 18, einem Vorzeichendetektor 19 und einem Analogdigkalwandler 20 zugeführt welche wiederum mit Ausgangsklemmen 21, 22 bzw. 23 verbunden sind. Der Nulldetektor 18 liefert dann ein Ausgangssignal an Klemme 21, wenn die dem Differenzdetektor 17 zugeführten Signale gleich oder im wesentlichen gleich sind, das heißt bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs. Der Vorzeichendeteklor 19 ergibt ein Digitalsignal an Klemme 22, das die Richtung anzeigt in der das Fahrzeug eine Kurve fährt Der Analog/Digitalwandler 20 ergibt ein Digitalsignal an der Klemme 23, das den Betrag des Ausgangssignals des Differenzdetektors 17 und somit die Größe der Richtungsabweichung anzeigt. Die am Ausgang 10 des Mischers 9 anliegende Dopplerfrequenz wird außerdem an einen Signalformer angelegt, der aus dem Wellenzug der Dopplerfrequenz einen Impulszug formt welcher vom Zähler 25 gezählt werden kann. Der Zählinhalt des Zählers 25, der der durchfahrenen mittleren Entfernung entspricht, erscheint an einer Klemme 27.

Damit ergeben sich an den Klemmen 21,22,23,25,26 und 27 Informtaionssignale über die augenblicklichen Fahrzustände des Fahrzeugs, soweit Vortriebsrichtung, Richtungsabweichung und zurückgelegte Entfernung betroffen sind. Eine weitere Verarbeitung dieser Information kann beispielsweise nach der in DE-PS 24 46 264 beschriebenen Weise erfolgen, um die Information über die Position des Kraftfahrzeuges innerhalb eines gegebenen Wegnetzes an eine ortsfeste Station zu senden und/oder im Fahrzeug anzuzeigen.

Durch die Anordnung der Antennen an der Hinterachse des Fahrzeugs ist der Abstand zwischen den Antennen und der Fahrbahn im allgemeinen konstant gehalten. Ist keine ungefederte Achse vorhanden, dann sollten zumindestens die Antennen 3,4 und 5 an einem ungefederten Teil des Fahrzeugs befestigt sein.

Mit »Antennen« sind im vorstehenden alle zur Abstrahlung bzw. zur Aufnahme elektromagnetischer Energie geeignete Einrichtungen bezeichnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Ermittlung der jeweiligen Position eines Kraftfahrzeugs durch Bestimmung der zurückgelegten Wegstrecke sowie von Richtungsänderungen der Bewegung mittels eines zwei Strahlungsrichtungen aufweisenden Doppler-Radargeräts, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Antennen (3,4,5) des Doppler-Radargeräts an einem ungefederten Teil (2) des Fahrzeugs angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 eine Sendeantenne (3) zur Bestrahlung der von: Fahrzeug zu überfahrenden Fläche sowie eine erste Empfangsantenne (4) zum Empfang von an einem rechts von einer in Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufenden Linie gelegenen Flächenbereich reflektierter Strahlung und eine zweite Empfangsantenne (5) zum Empfang von einer an einem links von dieser Linie gelegenen Flächenbereich reflektierter Strahlung vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anordnung an der Hinterachse (2) des Fahrzeugs befestigt ist und daß die Sendeeinrichtung (3) für die elektromagnetische Energie zur Bestrahlung der Straßenoberfläche so gerichtet ist, daß die Mitte des die Straßenoberfläche bestrahlenden Strahlungsmuster ungefähr 60 cm vor der Hinterachse (2) liegt.