DE2940414C2

DE2940414C2 - Verfahren zur Identifizierung von Objekten

Info

Publication number: DE2940414C2
Application number: DE19792940414
Authority: DE
Inventors: Helmuth Dr.rer.nat. habil. 2000 Hamburg Kähler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1979-10-05
Filing date: 1979-10-05
Publication date: 1982-05-13
Also published as: DE2940414A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bisher war es für einen geordneten Verkehrsablauf auf begrenzten Verkehrswegen notwendig, die Fahrzeuge auf ihrem Weg zu verfolgen und die Fahrzeugdaten einer Leitstelle zu melden, die dann Anweisungen an

die Führer der Fahrzeuge ausgab.

So wird beispielsweise der Schiffsverkehr auf einem Kanal durch Personal überwacht, das über eine Länge verteilt ist Der Beobachter meldet das passierende Schiff mit den erforderlichen Daten einer Leitstelle, die z, B, eines von einander entgegenkommenden Schiffen in eine Ausweichstelle leitet und es so lange dort beläßt, bis die nächste Teilstrecke frei von größeren entgegenkommenden Fahrzeugen ist Diese Tag und Nacht

ίο durchgeführte Schiffsbeobachtung setzt ausreichende Sichtverhältnisse voraus. Bei unsichtigen Wetterlagen ist diese an sich schon personalaufwendige Überwachung nicht durchführbar. So wie bei der eben beschriebenen Kanaldurchfahrt erfolgt eine Schiffsbeobachtung auf anderen Wasserstraßen.

In der DE-OS 28 54 215 wird ein Verfahren zur Überwachung eines längeren Bereiches mit Hilfe von mehreren übereinander an Tragmasten angeordneten Wärmeschranken beschrieben. Wenn ein Schiff in eine Schrankenanordnung hineinfährt, werden die Strahlen der Sender durch einen Schiffsrumpf, die Aufbauten und gegebenenfalls durch eine Decksladung entsprechend unterbrochen. Ferner ist eine weitere Wärmeschranke in Höhe der untersten Wärmeschränke in Fahrtrichtung versetzt angeordnet Aus den Unterbrechungszeiten und dem Zeitverzug der versetzten Schranke werden über eine Auswertelektronik und einen Rechner die Teillängen der Decksaufbauten, die Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung und die Länge des Schiffes ermittelt.

Dieses Überwachungsverfahren reicht sicher dann zur Wiedererkenniing eines erfaßten Schiffes nicht aus, wenn sich zusätzlich der Beladungszustand des Schiffes und/oder des Wasserstand ändern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, mit dem unabhängig vom Wetter und Personal eine gesicherte Identifizierung von Objekten auf begrenzten Verkehrswegen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels der im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Das Verfahren nach der Erfindung hat den wesentlichen Vorteil, daß es automatisch bei jeder Witterung das die Lichtschranken passierende Objekt erfaßt und so viele charakterisierende Merkmale des Objektes einer Leitstelle angibt, daß in dieser erforderliche Maßnahmen für einen angeordneten Verkehrsfluß getroffen werden können. Unter Lichtschranke wird im folgenden eine Anordnung verstanden, die aus einem Sender und einem Empfänger für solche Strahlung

so besteht, die das Objekt nicht durchdringen kann, z. B. Infrarot-Strahlung.

Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung der Lichtschranken in Zweier-Gruppen,

Fig.2 die Abtastung eines Schiffes durch eine Lichtschranke und die daraus gewonnenen Impulsfol-

bo gen,

F i g- 3 Änderungen der Impulsfolgen durch Änderung des Wasserstandes oder des Beladungszustandes, Fig.4 Schaltungsanordnung zur Codierung und Identifizierung eines Objektes in Blockschaltung.

Verteilt über die Länge einer Wasserstraße 1 sind Lichtschrankenanordnungen, die gemäß Fig. I aufgebaut sein können. An einer Tragkonstruktion 2 ist in einer Höhe h eine erste Lichtschranke ä, bestehend aus

einem Lichtsender a. 1 und einem Empfänger λ 2, angeordnet. In einem Abstand D, ebenfalls in Höhe Λ, ist eine zweite Lichtschranke β vorgesehen.

Oberhalb der Lichtschranke ist in einer Höhe h 1 eine aus zwei Lichtschranken la und 1 ft bestehende Gruppe A angebracht Die beiden Lichtschranken haben einen Abstand d voneinander. Darüber ist eine Gruppe B mit den Lichtschranken 2a und 2b in der Höhe Λ 2 angeordnet Auch hier beträgt der Abstand d.

Falls erforderlich können weitere Gruppen vorgesehen werden. Die Anzahl dieser Gruppen richtet sich nach der Höhe der Fahrzeuge über der Wasseroberfläche. Die Gruppen können darüber hinaus auch aus mehr als zwei Lichtschranken bestehen. Die Gruppenbildung der Lichtschranken soll den Einfluß von Änderungen des Wasserstandes oder des Tiefganges des Fahrzeuges möglichst ausschalten. Wenn ein Schiff eine Lichtschrankenanordnung nach F i g. 1 passiert, so werden nacheinander die Lichtschranken « und β unterbrochen und wieder freigegeben. Aus den Zeitdifferenzen und dem Abstand D lassen sich die Geschwindigkeit V und die Länge L des Fahrzeuges ermitteln. Auch können die Lichtschranken a. und β zur Erkennung von iiegegnungen oder Überholmanövern von Wasserfahrzeugen herangezogen werden. '

Gleichzeitig werden auch die Lichtschranken der Gruppen A und B zeitweise unterbrochen entsprechend den Aufbauten des Fahrzeuges. In F i g. 2 sind in der oberen Zeile die Silhouette eines Schiffes 3 und durch eine gestrichelte Linie 4 eine Lichtschranke dargestellt,

Die Aufbauten, wie die Back 5, Masten 6, Ladebäume 7, Brückenhaus 8 usw. unterbrechen die Lichtschranke, und es ergibt sich die in der mittleren Zeile angedeutete Impulsfolge 9. Die Unterbrechung ist durch einen Impuls 10 angedeutet. Um die Auswertung der Impulsfolge nicht durch zu viele schmale Impulse für unwichtige Details zu erschweren, können Impulse oder Pausen zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen unterhalb einer Mindestbreite zusammengefaßt werden, wie die untere Zeile der F i g. 2 zeigt. Ferner hat es sich als zweckmäßig erwiesen, um unterschiedliche Wasserstände oder Beladungsänderungen zu berücksichtigen, die Impulsfolgen der Lichtschranken einer Gruppe zusammenzufassen, so daß die Silhouette in einem gewissen Höhenbereich ausgewertet wird. Die Auswertung wird anhand der F i g. 4 beschrieben.

Um deutlich zu machen, wie der Wasserstand oder der Beladungszustand die Impulsfolge beeinflussen und verfälschen können, sind in Fig.3, obere Zeile, ein Schiff 11 und drei Linien (strichpunktiert, gestrichelt und punktiert) angedeutet, du: die Änderungen angeben. Die unteren Impulsfolgen I-III für die jeweils angegebenen Abtastlinien lassen erkennen, daß derartige Zustandsänderungen erhebliche Änderungen der Impulsfolgen bewirken, die eine Identifizierung erschweren oder gar unmöglich machen. Um eine Unabhängigkeit gegen diese störenden Einflüsse zu erzielen, haben sich, wie zu F i g. 2 ausgeführt, die Unterdrückung kleiner Details und die Auswertung aus einem Höhenbereich als sinnvoll erwiesen. Ebenso zweckmäßig ist es. Störungen auszuschalten, die eine gewisse Mindestgröße unterschreiten, wie beispielsweise Vögel, kleine Boote u. ä„ die eine Lichtschranke passieren.

Störungen können auch verursacht werden durch Überholung eines interessierenden Fahrzeuges durch andere Fahrzeuge während des Passierens einer Lichtschrankenanordnung oder durch eine Begegnung zweier Schiffe. Normalerweise wird die Geschwindigkeit des Bugs Vb eines Schiffes übereinstimmen mit der Geschwindigkeit des Heckes Vh- Weichen diese beiden Größen voneinander ab, so kann eine Störung vorliegen und es kann dann vermutet werden, daß eine Schiffsbegegnung stattfindet, wenn Vb- V7y<0 gilt und daß eine Schiffsüberholung stattfindet, wenn Vb- VH>0gilt.

Unterbrechungen der Lichtschranken α und β nach F i g. 1 für ein kurzes Zeitintervall der Länge

At <

^T max

worin L_mj„ die Mindestlänge des Fahrzeuges und V_ma,

is eine festgelegte obere Grenze der Geschwindigkeit bedeuten, können außer Betracht bleiben.

Auf diese Weise können die meisten der auftretenden Störungen erkannt werden.
Im folgenden sollen die von der Lichtschrankenan-Ordnung gemäß F i g. 1 beim Passieren eines Fahrzeuges gelieferten Impulsfolgen in einer Schaltungsanordnung nach F i g. 4 ausgewertet werden. Es soll vorausgesetzt werden, daß keine Störungen vorliegen und zu Beginn und am Ende des Durchgangs des Fahrzeuges alle Schranken frei strahlen. Die Anordnung hat demnach zwei Gruppen mit je zwei Lichtschranken sowie die Lichtschranken α und ß.

Der Teil der Anordnung links von der strichpunktierten Linie dient zur Bestimmung des Codes des

jo Fahrzeuges, der rechte Teil zur Identifizierung.

Die Eingangsgrößen für den Block 12 sind die Zeit t sowie die Strahlung Φ_χ und Φβ der Lichtschranken <x und ß. Am Ausgang stehen der Zeitpunkt ι*, zu dem der Bug des Fahrzeuges die Lichtschranke passiert, sowie seine Geschwindigkeit ν nach Betrag und Richtung und seine Länge L zur Verfügung. Diese Größen können aus den Zeitpunkten berechnet werden, zu denen die Lichtschranken öl und β verdeckt und wieder freigegeben werden. Im Block 13 erfolgt die Umrechnung vor Zeiten in auf die Fahrzeuglänge L bezogene Längen nach der Gleichung

χ =

U-t*)+ 1

Aus der Geschwindigkeit ν und der Länge L wird in Block 14 die Zeit

T =

δ (L)

I v|

ermittelt, in der das Schiff die Strecke δ zurücklegt, ό kann in Abhängigkeit von der Schiffslänge L vorgegeben werden. Die Zeit Tsteht zugleich mit der Strahlung aus den Lichtschranken la, Xb, 2a, 2b, nämlich Φ\* Φ\& Φ₂₃ und Φ₂*. als Eingangsgröße an den BHcken la, 16, 17, 18 an. Die aus diesen Blöcken gewonnenen Merkmale F\₃, F_fb, F_2a und Fib können die in Fig. 2 angegebenen Werte R, B und G haben. Sie lassen sich

f,o daher durch je . Vei Impulsfolgen darstellen. In den Blöcken 19 und 20 erfolgt die Zusammenfassung der Impulsfolgen der einzelnen Lichtschranken zu f\(t) für Gruppe 1 und zu /iftjfür Gruppe 2 (F i g. 1).

In Block 21 wird eine Umrechnung der Größe x(t) in

μ /(^vorgenommen, die zusammen mit den Gruppenwerten f\(t) und /"jf/y in den Blöcken 22 und 23 in längenabhängige Größen f\(x) und fi(x) umgerechnet wird. Damit liegen zur Identifizierung des die Licht-

Schrankenanordnung passierenden Schiffes die folgenden Größen vor: L, f\(x). ίι(.χ). Sie werden als Code Cdes Schiffes bezeichnet.

Dieser Code C wird einer Leitstelle übermittelt und dort in einem Rechner mit den Codes Ci. C> ... C-bekannter Schiffe verglichen. Im Beispiel wird der Vergleich von C mit dem Code G gezeigt, der aus den Merkmalen L\, f\\(x). f\i(x)besteht. Er geschieht in den Blöcken 24, 25 und 26. Am Ausgang dieser Blöcke stehen Werte t/io, Uw und Un· die um so kleiner sind, je besser die Codes C und Q zueinander passen. Diese Ausgangsgrößen werden dann im Block 27 summiert zur Größe lh.

Entsprechend werden auch die Codes C>. Ci ... C, mit C verglichen: die Ergebnisse werden in den Größen lh ... Um ausgegeben. Im Block 28 werden schließlich die Größen U- ... U_n, miteinander verglichen. TnIIs die kleinste unter ihnen, etwa Ki. hinreichend klein ist. und alle übrigen deutlich größer sind, wird die Zahl K ausgegeben. Sie gibt die Nummer desienigen Schiffs an.

mit welchem das die Lichtschrankenanlage passierende Fahrzeug identifiziert wird.

Jedes in die überwachte Wasserstraße neu einfahrende Fahrzeug wird in der vorbeschriebenen Weise

-. codiert und in der Leitstelle mit den bereits gespeicherten Codes zwecks Identifizierung verglichen. Änderungen von Wasserstand und Beladungszustand können zwar einen Code beeinflussen, werden aber gemäß diesem Verfahren berücksichtigt. Es ist auch insofern

Ii anpassungsfähig als es z. B. sinnvoll sein kann, sehr kurze Fahrzeuge nur bezüglich ihrer Länge, der Fahrtrichtung und der Geschwindigkeit zu erfassen.

Wenn auch die Erfindung für Fahrzeuge auf Wasserstraßen ausführlich beschrieben wurde, so ist sie nicht darauf beschränkt. In ähnlicher Weise können auch Straßenfahrzeuge auf Zufahrtswegen /u wichtigen Objekten erfaßt und identifiziert werden. Schließlich ist es denkbar, große Tierbestände der Art nach zu identifizieren und zu zählen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Identifizierung von Objekten auf vorgegebenen Wegen, insbesondere von Wasserfahrzeugen auf Wasserstraßen, mit an Masten übereinander angeordneten Lichtschranken, deren Strahlengänge durch das Objekt während seines Durchgangs unterbrochen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranken (la, \b, 2a, 2Z^der Höhe nach in Gruppen (A, B) angeordnet werden, daß den äußeren Merkmalen des Objektes entsprechend Impulsfolgen (9) aufgenommen und in Auswerteschaltungen zu charakteristischen Codes (C) verarbeitet werden, wobei die Impulsfolgen einer Gruppe zusammengefaßt werden, und daß in weiteren logischen Schaltkreisen (24 bis 28) der charakteristische Code (C) des Objektes mit bereits gespeicherten Codes (C\ ... C_n,) anderer Objekte zwecks Identifizierung verglichen wird.

2. Verfallen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lichtschranken (ia, ίο, 2a, 20/in einem gegenseitigen Abstand (d) zu einer Gruppe (A, B) vereinigt und mehrere solcher Gruppen übereinander an einer Tragkonstruktion (2) angebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Lichtschranken zu einer Gruppe vereinigt und mehrere Gruppen übereinander an der Tragkonstruktion angeordnet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal' in der zeitlichen Impulsfolge (9) einer Schranke (la, 16,2a, 26,JaIs fi'-jrkmale des Objektes (3) diejenigen Impulse oder Pausen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulser verwendet werden, deren Dauer oberhalb einer vorgegebenen Zeitspanne liegt, und daß diese Merkmale durch drei Impulsfolgen ausgegeben werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem bestimmten Zeitpunkt in einander entsprechenden Impulsfolgen der verschiedenen Schranken innerhalb einer Gruppe auftretenden Merkmale durch ein Inklusiv-Oder-Gatter (Ii)₁ 20) verknüpft werden.

6. Verfahren nach Anspruch J₁ dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des charakteristischen Codes (C) eines Objektes (3) die Objektlänge fZ-^und je drei Impulsfolgen für die einzelnen Gruppen verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlichen Impulsfolgen in einem Block (22, 23} durch Multiplikation mit der Objektgeschwindigkeit in eine räumliche Impulsfolge umgewandelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vergleich zweier Codes die Objektlängen (L, L\) und die einander entsprechenden Impulsfolgen f\(x), f\ tftj verglichen werden.