DE2515965C3

DE2515965C3 - Verfahren zur binären Informationsund Befehlsübertragung

Info

Publication number: DE2515965C3
Application number: DE19752515965
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. Deuper; Bernd Ing.(Grad.) 3201 Detfurt Eschke; Otto Dipl.-Ing. Pilsak
Original assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Current assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Priority date: 1975-04-11
Filing date: 1975-04-11
Publication date: 1979-09-06
Also published as: DE2515965A1; DE2515965B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches I.

Aus der DOS 24 07 292 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Informationsübertragung mittels eines binären Systems bekannt. Dieses bekannte Verfahren läßt sich vor allem zur Signalübertragung bei Eisenbahnstreckenschaltungqn verwenden. Es bietet den Nachteil, daß mit ihm Signale und Informationen in nur einer Richtung übertragbar sind.

In der DE-PS 9 24 329 ist eine Einrichtung zum Senden von Telegraphiesignalen mit Frequenzumtastung beschrieben. Diese Einrichtung ist für ein modernes Zielführungssystem für Kraftfahrzeuge nicht verwendbar, da bei ihr die Frequenzumtastung mittels eines mechanischen Umschalters geschieht und mit ihr eine binäre Informationsübertragung nicht mit der erforderlichen Informationsdichte durchgeführt werden kann.

In der DOS 22 14 770 ist ein Verfahren zur individuellen Verkchrslenkung beschrieben worden, bei dem zu Übermittlung v;;n Signalen an Kraftwagcnfahrer die Signalübertragung induktiv erfolgt und die Wahl der Mittel eine Selektion eier einzelnen Fahr/.cuge gewährleistet. Als Mittel der 'mitTalübertragung sind frequcn/getavete Iminilslclei'r. .i'ine erwähnt, wobei alle Gerätesender auf dem gleichen Frequenzband arbeiten und die größte Übertragungsfrequenz unterhalb 300 kHz liegen soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein S Verfahren zur binären Informations-und Befehlsübertragung zu entwickeln, das bei elektronisch arbeitenden Zielführungssystemen für Kraftfahrzeuge anwendbar ist und das eine größtmögliche Sicherheit bei der Erkennung von Befehls- und Informationssignalen ίο bietet.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst.

Mit der Erfindung ist aufgrund der großen Erken-

nuiigssicherheit vor allem der Vorteil erzielbar, daß der einzelne Kraftfahrer auch bei großer Verkehrsdichte schnell und sicher auf der für ihn günstigsten Strecke zu seinem Fahrziel geleitet wird.

In einem zur Ausführung vorgesehenen Beispiel werden die Trägerfrequenzen durch einen umschaltbaren Frequenzteiler aus einem mit einem Farbträgerquarz stabilisierten Oszillator gewonnen, dessen Frequenz von 4.433 MHz insgesamt durch 40 bzw. 30 geteilt wird, so daß sich die beiden Trägerfrequenzen f_u= 111 kHz und f„ = 148 kH/ ergeben.
Die beiden auftretenden Binärinformationen »Low« und »High« werden mit Hilfe dieser Frequenzen folgendermaßen codiert.

Der Zustand »Low« (L) wird durch 7 Perioden der

höheren Frequenz f_o und 16 Perioden der Frequenz f_u

W dargestellt, der Zustand »High« (H) wird durch 22 Perioden der Frequenz f„ und 6 Perioden der Frequenz fu dargestellt.

Zur Einleitung des Austausches von Informationen

zwischen dem Straßengerät und dem Fahrzeuggerät

is sendet das .Straßengerät laufend Anrufbefehle, die aus 30 Perioden der Frequenz f„ und 6 Perioden der Frequenz /;, dargestellt sind.

Die Anrufbefehle dienen 2um ausschalten des Fahrzeugempfängers und gleichzeitigem Einschalten des Fahrzeugsenders, der seinerseits eine in einem Adressenschalter des Fahrzeuges eingestellten Zieladresse an das Straßengerät überträgt.

Mit der Wahl eines aperiodisch umschaltbaren Oszillators als Sender im Straßen- und Fahrzeuggerät 4S und der Festlegung bestimmter Zeitdauern zwischen den einzelnen Umschaltungen ist eine besondere Störunempfindiichkeit erzielt, wie langwierige Experimente erwiesen haben. Denn diese Übertragungsart ist mehrfach gesichert. Ein Zeichen wird dann als richtig sn erkannt, wenn erstens die richtigen Trägerfrequenzen empfangen werden, zweitens die einzelnen Trägerfrequenzen während vorbestimmter Zeitdauern und drittens das Verhältnis der Zeitdauern voreingespeicherten Normgrößen entspricht.

\s Nachfolgend sollen in groben Zügen die Blockschaltbilder des Straßengeräts — F i g. 1 — und des Fahrzeuggeräts — F i g. 2 — beschreben werden. Da die Elektronik des Straßengerätes der des Fahrzeuggerätes in Überwiegendem Maße gleicht, werden für identische fm Bauteile in beiden Geräten gleiche Bezugszahlen verwendet.

Das neue Zielführiingssystem besteht im wesentlichen aus in Fahrzeugen eingebauten Fahrzeuggeräten und an Straßen angebrachten Straßengeräten. Ein ''S Fahrzeuggerät enthält die Baugruppen Empfänger I, Sender 2, Zyklussteiicrung 3. Adressenschalter 4. Anzcig'-Vjinheit 5 und Ferritantenne 6. Ein Straliengerät. (las ar· * erkehrsmäßigen [jitschcidiingspunkten wie

Autobahnabfahrten, -kreuzen, -dreiecken und Straßenkreuzungen aufgestellt wird, enthält die Baugruppen Straßenschleife 7, Empfänger 8, Sender 9, Zyklussteuerung 10, Adressenspeicher 11 und Übertragungseinrichtung 12 zu einem zentralen Verkehrsrechner 13.

Der Datenaustausch zwischen Straßengerät und Fahrzeuggerät erfolgt über eine in die Fahrbahn eingelegte InduHionsschieife 7 und eine am Fahrzeug angebrachte Ferritantenne 6.

Die Eingabe, Ausgabe und Speicherung von Informationen erfolgt sowohl irn Straßengerät als auch im Fahrzeuggerät rein digital. Zur Übertragung über die Schleife 7 bzw. die Ferritantenne 6 wird eine Binärinformation in eine Pulsdauermodulation und anschließend in eine Frequenzmodulation umgewandelt. Es werden zwei Frequenzen verwendet, die durch einen umschaltbaren Frequenzteiler 14 aus einem mit einem Farbträgerquarz stabilisierten Oszillator 15 gwonnen werden.

Ein über die Induktionsschleife 7 empfangenes Signa! gelangt über einen Tiefpaß 16, einen Verstärker 17 und einen Begrenzer 18, der es auf Rechteckform mit TTL-Pegel bringt und ein Und-Glied 19 an einen Zähler 20, mit dem in einer Periodendauermessung die beiden Frequenzen f_o und f_u ermittelt werden. Als Zählfrequenz dient die Eigenfrequenz des Oszillators 15, der mit einem Eingang des Und-Gliedes 19 verbunden ist. Ein Decoder 21 des Zählers 20 liefert für jede Periode einen Impuls. Diese Impulse werden in einem Periodenzähler 22 gezählt, und es wird einerseits in einer Startschritterkennungsschaltung 23 die Information »Startschritt« soweit vorhanden erkannt, andererseits werden in einer Bit-Erkennungsschaltung 24 die informationen »Low« und »High« gewonnen.

Wird ein Startschritt, den ein Fahrzeug gesendet hat. von der Startschritt-Erkennungsschaltung 23 erkannt, unterbricht letztere den vom Straßengerät gesendeten Anrufschrittakt mit Hilfe einer Anrufschrittaktschaltung 25 und einer Umsteuerschaltung 26, die in der Zyklussteuerung 10 enthalten sind. Der Empfänger 8 des Straßengeräts bleibt solange eingeschaltet, bis die Zieladresse des Fahrzeugs dreimal empfangen wurde.

Die aus 16 bit bestehende Zieladresse wird, wie schon erwähnt, dreimal vom Fahrzeug gesendet. Von der Bit-Erkennungsschaltung 24 gelangt das Signal einerseits über einen Bit-Zähler 27 an einen Eingang eines Und-Gliedes 28, andererseits wird es einem als lo-Bit-Zwischenspeicher 29 dienenden Schieberegister und einem Eingang einei Exklusiv-Oder-Gliedes 30 zugeführt. Der Ausgang des ^-Bit-Zwischenspeichers 29 ist mit e.nem zweiten Eingang des Exklusiv-Oder-Gliedes 30 und mit einem Speicher 31 verbunden. Der Ausgang des Exklusiv-Oder-Gliedes 30 ist mit einem Flip flop 32 verbunden. Die Ausgänge des Flip flop 32 und des Speichers 31 liegen an weiteren Eingängen des Und-Gliedes 23. Wenn der Bit-Zähler 27 bis sechzehn gezählt hat und zwei aufeinanderfolgende im Signal enthaltene Telegramme identisch waren, wird der Telegramminhalt an den Speicher 31 weitergegeben, und die im Telegramm enthaltene Zieladresse gelangt über das Und-Glied 28 in eine Speicher- und Programmiereinheit 33.

Die Speicher- und Programmiereinheit 33 ist so aufgebaut, daß in ihr die ankommenden Zieladressen den zugehörigen Richtiingsanweisungen zugeordnet werden. Nach der Aiifn.i'ime einer Zieladresse wird über eine Verbindung vom Ausgang des Und-Glicdcs 28 /u einem Eingang der Umsteucrschaltung 26 das Straßengerät von »Empfangen« auf »Senden« umgeschaltet.

Von der Speicher- und Programmiereinheit 33 wird eine zu einer Zieladresse gehörige Richtungsanweisung samt einer eventuell vorhandenen Zusatzinformation an einen Parallel-Serieu-Wandler 34 weitergegeben, so daß in der Speicher- und Programmiereinheit 33 Platz für neue Anweisungen geschaffen wird, die vom zentralen Verkehrsrechner 13 über die Übertragungseinrichtung 12 empfangen werden. Als Übertragungsmittel zwischen der Übertragungseinrichtung i2 und dem zentralen Verkehrsrechner 13 können an Autobahnen schon vorhandene Telefonieitungen verwendet werden.

Das vom Parallel-Serien-Wandler 34 aufgenommene Anweisungstelegramm hat einen Umfing von acht bit und setzt sich wie folgt zusammen: zwei bit für eine Richtungsanweisung, ein Zusatzbit. Aus den acht Möglichkeiten dieser drei bit werden -.'!e Codierungen für Richtungsanweisungen ohne Zusat?anweisung und Richtungsanweisungen mit den Zusatzanweisungen »Ziel außerhalb«, »Ziel erreicht« und »falsche Richtung« aufgebaut; zwei bit für eine empfohlene Geschwindigkeit, zwei bit für eine Straßenzustandsmeldung, ein bit noch nicht belegt.

Wie bereits erwähnt, sendet ein Straßengerät im »Ruhebetrieb«, d. h. wenn kein Datenaustausch mit einem Fahrzeug stattfindet, laufend An-ufschritte mit dazwischenliegenden Empfangspausen, in denen ein Fahrzeug nach Empfang eines Anrufschrittes antworten kann. Das Senden der Anrufschritte sowie das Senden von Anweisungstelegrammen wird durch die Zyklussteuerung 10 gesteuert. Sie besteht im wesentlichen aus der Anrufschrittaktschaltung 25,der Umsteuerschaltung 26, dem Parallel-Serien-Wandler 34, einem Codier-Zähler 35, einem Bit-Zähler 36 und einem Telegramm-Zähler 37.

Die Anrufschrittaktschaltung 25 sorgt dafür, daß während des Codierens eines Anrufschrittes der Sender 9 des Straßengerätes eingeschaltet bleibt und nach dem Senden kurzzeitig der Empfänger 8 eingeschaltet wird. Der Telegrammzähler 37 bewirkt, daß ein Telegramm, das aus einem Startschritt und der am Parallei-Serien-Wandler 34 anliegenden Anweisung besteht, dreimal gesendet wird.

Die acht bit der Anweisung liegen parallel am Parallel-Serien-Wandler 34 an und werden dort über den Bit-Zähler 36 seriell abgefragt, und sie gelangen als Zustände »Low« oder »High« parallel an den Codierzähler 35. Dieser nimmt die Umwandlung in die den Zuständen entsprechende Periodenzahl der Frequenzen /"„ und f_u vor und wird dazu mit der gesendeten Frequenz gezählt. Nach Erreichen der für »Low« oder »High« notwendigen Perioden-Zahl f_o gibt der Codier-Zähler 35 ein Umschaltsignal an den z'jm Sender 9 gehörigen umschaltbaren Frequenzteiler 14 ab, so daß dann mit der Frequenz f_u weitergesendet wird.

Am Ausgang de; umschaltbaren Frequenzteilers 14 entstehen die eingangs erwähnten frequenzmodulierten Telegrammimpulse. Diese Rechteckschwingungen liegen an einem Eingang eines Und-Glieder 38, dessen /weiter Eingang mil einem Ausgang der Umsteuerschaltung 26 verbunden ist. Der zweite Ausgang der Urnsieucrschaltung „i ist rnü einem Eingang des Und-Gliedes 19 verbunden.

Vom Ausgang des Und-Gliedes 38 gelangen die Rcchtcckschwingungcn in einen Wandler 39. wo sie in Sinusschwingungen umgeformt werden. Die Sinus-

schwingungen werden in einer Senderendstufe 40 verstärkt und über die Straßenschleife 7 an das Fahrzeug übertragen.

Es soll nun das Blockschaltbild des Fahrzeuggerätes erläutert werden, so weit es von dem des Straßengerätes abweicht.

Empfängt das Fahrzeuggerät einen Anrufschritt des Straßengerätes, so gelangt das von der Ferritantenne 6 aufgcnomme Signal über bereits beim Straßengerät beschriebene Bauteile des Fahrzeugempfängers I bis zum Perioden-Zähler 22, dann in eine Anrufschritterkennungsschaltung 41. Von dort wird ein Signal auf einen Eingang eines Oder-Gliedes 42 gegeben, dessen Ausgang mit der Umsteuerschaltung 26 verbunden ist. Die Umsteuerschaltung 26 bewirkt ein Ausschalten des Empfängers 1 und ein gleichzeitiges Einschalten des

O I Ί

Wie schon erwähnt, ist am Adressenschalter 4 eine Zieladresse eingestellt, deren sechzehn bit am Parallel-Serien-Wandler 34 parallel anliegen. Wie beim Straßengerät das Anweisungstelegramm, wird nun vom Fahrzeuggerät ein Zieltelegramm gesendet, wobei sich die Zyklussteuerung 3 des Fahrzeuggerätes von der des Straßengerätes lediglich dadurch unterscheidet, daß ein Bit-Zähler 43 für sechzehn bit ausgelegt ist und daß der Ausgang des Telegramm-Zählers 37 dirpl·! mi· einem Eingang der Umstcuerschaltung 26 verbunden ist, so daß die Anrufschrittaktschaltung 25 entfällt. Nach dem dreimaligen Senden eines Zieltelegramms sorgt der Telegrammzähler 37 dafür, daß über die Umsteuerschaltung 26 der Sender 2 abgeschaltet und der Empfänger 1 eingeschaltet wird und mindestens für die Zeit zur Übertragung von drei Telegrammen, so daß ein Anweisungstelegramm des Straßengerätes empfangen werden kann.

Der Sender 2 des Fahrzeuggerätes ist mit dem Sender 9 des Straßengcrates identisch.

Empfängt nun das Fahrzeuggerät ein Anweisungstelegramm des Straßengerätes, das bekanntlich aus acht bit besteht und dreimal nacheinander gesendet wird, so gelangt das Telegramm in die Bit-Erkennungsschaltung 24, wo wieder die Information über die Zustände »Low« und »High« gewonnen wird.

Das Ausgangssignal der Bit-Erkennüngsschaltunp 24 wird bis 7iim Und-Glied 28 in der gleiche Weise ausgewertet, wie im Straßengerät, wobei nun lediglich ein für acht bit ausgelegter Bit-Zähler 44 und ein S-Bit-Zwischenspeicher 45 sowie ein für acht bit ausgelegter Speicher 46 Verwendung finden.

Werden zwei aufeinanderfolgende Anweisungstelegramme als identisch erkannt, gelangt der Telegramminhalt über den Ausgang des Und-Gliedes 28 auf ein-■

P η I h ^:i I f rli
~

Anweisiingstelegramrn zum Beispiel die Richtungsanweisung »links abbiegen« und die ZusaUanweisung »Nebel·*. >o leuchten auf dem Anzeigefeld 47 der linke Richtungspfeil und die Schrift »Nebel« auf. Über einen tor 4S unci 'inen !.3utsⁿrcch^rir 4^ wird

die Ankunft eines Anweisungstelegramms akustisch angezeigt.

Übci eine Ve;'· υ ijng vom Ausgang des Und-Gliedes ZS zu eivm zweiten Eingang des Oder-Glieües 42 wird nach abgeschlossenem Empfang des Anweisungstelcgramms mittels der Umsteuerschaltung 26 der Empfänger 1 des Fahrzeuggerätes abgeschaltf

In der Regel bleiben die Abweisungen auf dem Anzeigcfeld 47 so lange erhalten, bis ein erneuter Datenaustausch zwischen dem Fahrzeuggerat und einem anderen Straßengerät stattfindet. Das Anzeigefeld kann aber auch schon vorher von Hand aus gelöscht werden, indem mittels eines Schalters 50 das Anweisungstelegramm im Speicher 46 gelöscht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur binären Informations- und Befehlsübertragung zwischen Sende-Empfangsgeräten in Kraftfahrzeugen und Sende-Empfangsgeräten an Fahrstrecken mittels einer in zwei vorbestimmten, den O-Zustand und den !-Zustand definierenden Zeitverhältnissen ausgelösten Frequenzumtastung von Trägerfrequenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung von der einen Frequenz auf die andere erfolgt, wenn die vorgesehene Periodenzahl der zuerst gesendeten Frequenz vollständig aufgetreten ist, daß der Empfänger (t, 8) eines jeden Geräts jeweils die Anzahl der aufeinanderfolgenden empfangenen Impulse gleicher Frequenz zählt, diese Anzahl zu der Anzahl der zuvor gezählten Impulse der anderen Frequenz ins Verhältnis sti?\ und daraus die Art der Information durch Vergleich des Verhältnisses mit voreingespeicherten Normgrößen ermittelt und daß weiterhin eine Information mehrmals hintereinander gesendet wird und erst bei mindestens zweimaligem, identischem Empfang der Information diese als richtig erkannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Trägerfrequenzen durch einen umschaltbaren Frequenzteiler aus einem quarzstabilisierten Generator gewonnen werden.

3. Verfahren iiach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als quarzs'abilisic:".er Generator ein mit einem Farbträgerquar'. stabilisierter Oszillator verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand »0« der binären Information aus 7 Perioden einer Frequenz von 148 kHz und aus 16 Perioden einer Frequenz von IHkHz besteht, der Zustand »I« der binären Information aus 22 Perioden der Frequenz 148 kHz und ausb Perioden der Frequenz 111 kHz besteht.