DE2917128A1

DE2917128A1 - Einrichtung zur messung der anzahl, der laenge und der momentangeschwindigkeit von schiffen

Info

Publication number: DE2917128A1
Application number: DE19792917128
Authority: DE
Inventors: Holger Dipl Ing Meinel; Bernhard Dr Ing Rembold
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1980-11-06
Also published as: DE2917128C2

Description

Einrichtung zur Messung der Anzahl, der Länge und der
Momentangeschwindigkeit von Schiffen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Anzahl, der Länge und der Momentange8chwindigkeit von Schiffen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.
Zur Messung der Geschwindigkeit von bewegten Meßobjekten wie Schiffen ist es bereits bekannt, Lichtschranken oder Doppler-Radargeräte im Frequenzbereich von 4 bis 12 GHz zu verwenden.
Die Lichtschranken, die mit optischen Lasern oder Infrarotstrahlern aufgebaut werden, arbeiten nach dem Transmissionsprinzip. as besteht dabei keine Möglichkeit, Gegenverkehr im Bereich der Meßstelle auszublenden, sodaß in diesem Fall die Messung nicht durchgeführt werden kann bzw. falsche Daten liefert. Beim Transmissionsprinzip unterbricht das nicht zu vermessende Schiff ebenfalls die Utbertragungsstrecke. Zudem erfordert die Messung mit Hilfe von Licht gute ßichtbedingungen. Bei Nebel oder Qualm, wie er beispielsweise von den Dieselmotoren der Schiffe hervorgerufen wird, würde die Messung bis zum Totalausfall hin beeintrachtigt.
Der Nachteil der Verwendung von Dopplerradargeräten für diesen Zweck besteht darin, daß eine hohe Auflösung zur sicheren rassenkennung gefordert werden muß, das führt infolge der erforderlichen Antennenbündelung bei Frequenzen zwischen 4 und 12 Gfflz zu großen Abmessungen.
Die Geräte sollten zudem zur besseren Trassenkennung an einem Galgen Über dem Fahrwasser installiert werden.
Hinzu kommt, daß in dem genannten Frequenzbereich die Reflexionsfähigkeit des Radsrziels Schiff vergleichsweise zum mm-Wellenbereich gering ist.
Die Aufgabe besteht daher darin, eine Einrichtung zur Messung der Anzahl der Länge und der Momentangeschwindigkeit von Meßobjekten insbesondere von Schiffen auf Wasserstraßen, vorzugsweise im Wartebereich vor Schleusen zu schaffen, die auch bei Gegenverkehr eine sichere Erfassung des Meßobjektes und seiner Daten gestattet.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch die in den Patentansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Fig. zeigt eine Prinzipdarstellung der Meßsituation.
nie Anordnung besteht aus 2 frequenzmodulierten Dauerstrichradargeräten mit Sendefrequenzen im mm-Wellenbereich ( s 22) an einem Ufer der Wasserstraße, sowie - den erstgenannten Geräten direkt gegenüber - zwei Empfangsanlagen bzw. 2 passiven Reflektoren (E1, ) am anderen Ufer. Diese Anordnung stellt zwei Radarschranken dar, die prinzipiell unabhängig voneinander arbeiten. Die hier eingesetzten mm-Wellen-FMCW-Radargeräte können in bezug auf Frequenzhub und Linearität einfach konzipiert sein.
Zur Darstellung der Funktion des Messystems ist es sinnvoll, verschiedene Situationen zu unterscheiden.
1. Ein einzelnes Schiff befindet sich im Bereich der Meßstelle.
1.1 Die Fahrtrichtung entspricht der Erfassungsrichtung.
Ein Schiff der Länge L durchläuft von links kommend die erste Radarschranke (R1 - E1; siehe Fig.1).
Die Unterbrechung des Transmissionsweges bzw. die Abschattung des Reflektors führt zu einer registrierbaren änderung des Ausgangssignals, Die Durchfahrszeit des Schiffes durch die Radarschranke t1 kann damit ermittelt werden, wenn man eine konstante Geschwindigkeit des Schiffes im Bereich der Meßstelle voraussetzt. Ein Tatbestand, der für kurze Strecken im Normfall erfüllt ist: Es gilt: =L/v(1) Länge /e (1) änge v:Geschwindigkeit) fes Es gilt weiterhin: t2 =l/v (2) 1: Abstand der Radarschraken v: Geschwindigkeit des Schiff fes Z2ist die Zeitverzögerung des Ansprechens der rechten Radarschranke ( R2-E2) in bezug auf die linke bei Durchfahrt eines Schiffes. Die Auslösung und Beendigung des Meßvorganges erfolgt in der oben beschriebenen Weise.
Aus den beiden bereits ermittelten Zeiten lassen sich die gewünschten Informationen gewinnen: Aus (1) und (2) folgt Schiffslänge L = 1 /172 Schiffsgeschwindigkeit v = 1 /22 Durch Abspeichern bereits erfolgter Meßvorgänge wird gleichzeitig die Anzahl der durchgefahrenen Schiffe bestimmt.
1.2 Fahrtrichtung entgegen der Erfassungsrichtung; Gegenverkehr.
Erreicht ein Schiff von rechts kommend die Meßstelle, so spricht die rechte Radarschranke ( ~ 2) zuerst an. Das Schiff wird als Gegenverkehr erkannt, eine Messung wird nicht durchgeführt.
2. Zwei Schiffe befinden sich gleichzeitig im Bereich der Meßstelle, d. h. die ransmissionsmessung wird durch Gegenverkehr gestört.
Im Falle einer Störung der Messung durch Gegenverkehr wird abweichend von der weiter oben beschriebenen Methode das Meßsignal frequenzselektiv unter Ausnutzung der Frequenzmodulation gewonnen. Da das FMCW-Verfahren eine eindeutige Zuordnung zwischen Ausgangsfrequenz und Meßobjektentfernung ermöglicht, kann man - Rechtsverkehr vorausgesetzt -durch entsprechend gewählte Entfernungstore (Bandpaßfilter) zwischen Verkehr in Gegen- oder Erfassungsrichtung unterscheiden.
2.1 Gegenverkehr im Bereich der Meßstelle, bevor ein zu vermessendes Schiff dieselbe erreicht.
Ein von rechts kommendes Schiff - Gegenverkehr -befindet sich bereits im Bereich der rechten Radarschranke (R2 - E2). Spricht nun die linke Radarschranke (R1 - E1) ebenfalls an, so kann durch die bereits beschriebenen Entfernungstore erkannt werden, ob sich das die Messung in der linken Radarschranke auslösende Schiff in der dies- oder jenseitigen Hälfte der Wasserstraße befindet, ob es sich also um ein von links oder rechts kommendes Schiff handelt (Rechtsverkehr). 1:1 wird frequenzselektiv ermittelt.
Hat nach Ablauf der Zeit r2 das nach links fahrende Schiff die rechte Radarschranke bereits verlassen, so erfolgt die t2-Messung wie unter 1.1 beschrieben, d. h. nur die Auslösung erfolgt frequenzselektiv. Ist das nicht der Fall, erfolgt die Bestinimung von172 ebenfalls frequenzselektiv 2.2 Gegenverkehr im Bereich der Meßstelle nach bereits erfolgtem Beginn des Meßvorgangs.
Erreicht ein in Erfassungsrichtung fahrendes Schiff die linke Radarschranke (R1 - E1), ohne daß die rechte Radarschranke (R2- E2) angesprochen hat, so er- folgt die Ermittlung von C1 wie unter 1.1 beschrieben. Wird nun die Messung durch Gegenverkehr gestört, bevor bestimmt ist, so wird diese Messung frequenzselektiv beendet.
Die beiden beschriebenen Verfahren zur Ermittlung der Meßwerte t1 und t2 werden parallel durchgeführt.
Das erste beschriebene Verfahren hat bei der Auswertung Priorität. Das frequenzselektive Verfahren kommt nur im Falle einer Störung des erstgenannten Verfahrens durch Gegenverkehr zum Einsatz und dient im Normalfall allein zur Kontrolle (Redundanz). Ein Kriterium zur Erkennung, welches Meßverfahren gewählt werden muß, ist der Fahrort des Schiffes in der Wasserstraße. Befindet sich ein Schiff, gleichgültig ob nach rechts oder links fahrend, in Fahrwassermitte, so kann angenommen werden, daß während der Durchfahrt durch die Meßstelle kein Verkehr in Gegenrichtung zu erwarten ist (Normalverhalten im Schiffsverkehr). Diese Information wird mit einem entsprechenden Entfernungstor gewonnen und zur Umschaltung der Auswertung herangezogen.
Die Vorteile der Einrichtung nach der Erfindung bestehen darin, daß auch unter extremen Bedingungen eine sichere Messung durchgeführt werden kann. Insbesondere ist bei der erfindungsgemäßen Lösung keine Witterungsabhängigkeit zu berücksichtigen. Hinzu kommt noch der Vorteil des niedrigen infrastrukturellen-Aufwandes, da lediglich eine 12 Volt Gleichspannungsversorgung benötigt wird. Diese Vorteile werden dadurch erzielt, daß die vorbeschriebene Einrichtung mit Frequenzen im mm-Wellenbereich arbeitet und bei der Meßwertbestimmung Transmissionsprinzip und Radar-Range-Gating miteinander kombiniert werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Einrichtung zur Messung der Anzahl, der Länge und der Momentangeschwindigkeit von Schiffen auf Wasserstraßen, vorzugsweise im Wartebereich vor Schleusen, mittels zweier getrennt arbeitender Radarschranken, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in einem bestimmten Abstand voneinander aufgestellten FMCW-Radargeräten auf einem Ufer jeweils genau gegoiiüber auf dem anderen Ufer Empfänger bzw. Reflektoren angeordnet sind und daß die Radargeräte mit Bandpaßfiltern zur Bestimmung der SntSeroung des Objektes ausgerüstet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung im Normalfall nach .em Transmissionsprinzip im Störungsfall nach dem Reflexionsprinzip arbeitet.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendefrequenz der verwendeten YMCW-Radargeräte im mm-Wellenbereich liegt.