DE3306040A1

DE3306040A1 - Verfahren zur automatischen fahrzeugklassifizierung

Info

Publication number: DE3306040A1
Application number: DE19833306040
Authority: DE
Inventors: Reinhart Dr.rer.nat. 7900 Ulm Kühne; Bernhard Dr.-Ing. 7910 Neu-Ulm Rembold
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Kuehne Reinhart Dr 89075 Ulm De
Priority date: 1983-02-22
Filing date: 1983-02-22
Publication date: 1984-08-23
Also published as: DE3306040C2

Description

Verfahren zur automatischen Fahrzeugklassifizierung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Klassifizierung von Fahrzeugen Zur Fahrzeugklassifizierung an Mautstationen stehen automatische Systeme zur Verfügung, die eine Vielzahl von Eigenschaften der zu kontrollierenden Fahrzeuge bestimmen, wie Fahrzeuglänge, Kupplungsstange, Achszahl, Fahrzeughöhe. Zur Detektion werden Lichtschranken eingesetzt, die, in unterschiedlicher Höhe eingesetzt, die Fahrzeughöhe und über die Zeitdifferenz der Anwesenheitssignale zweier hintereinander angeordneter Lichtschranken die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Fahrzeuglänge bestimmen. Mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen schließlich läßt sich die Achszahl bestimmen. Diese Dehnungsmeßstreifen slnd in die Straße eingelassene elastische Hohlkörper, deren Volumenänderung bei Überfahren mit Hilfe von Piezokristallen gemessen werden. Sie ersetzen die früher üblichen Druckschlauchdetektoren.
Beim praktischen Einsatz dieser üblichen Fahrzeugklassifikation ergeben sich immer wieder Schwierigkeiten und Fehler bei den Messungen infolge von Verunreinigungen der Lichtschranken und Defekten in den Bodenschwellen. Ein automatisches System auf der Basis der beschriebenen Einrichtungen bedarf daher stets der Kontrolle durch das Bedienpersonal der Mautstationen.
Ersetzt man die Lichtschranken durch Induktionsdoppelschleifendetektoren und verzichtet auf eine Höhenbestimmung, so gelangt man zu einem weniger anfälligen automatischen Klassifikationssystem, wie es von D.D. Nash beim englischen Transportministerium entwickelt worden ist "Traffic Engineering and Control" 17, 1976, S. 496-501.
Mit Hilfe eines Klassifizierungsalgorithmus, der Fahrzeuglänge und Achsabstände berücksichtigt, gelingt mit diesem System eine Einteilung in 14 Fahrzeugklassen.
Bei extrem kurzen Fahrzeugabständen kann sich infolge Auftretens mehrachsiger Fahrzeuge die Zuordnung der Achsen zu den Fahrzeugen als problematisch erweisen.
Der große Aufwand dieses Systems - zwei Induktionsschleifen und zusätzlich ein Achszähler - legte es nahe, nach einfacheren Methoden zur Fahrzeugklassifizierung zu suchen. Eine mittlerweile sehr weit entwickelte Methode ist die Auswertung des analog aufgezeichneten Ausgangssignals, das beim Überfahren eines Fahrzeugs über eine in die Fahrbahn eingelassene Induktionsschleife entsteht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches nicht anfällt gegen Witterungseinflüsse ist und mit geringem Aufwand zu realisieren ist.
Die Erfindung ist im Patentanspruch gekennzeichnet und wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und einer bevorzugten Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
Der breiten Nutzung der mm-Wellentechnik zur Verkehrsdatenerfassung stand bisher der hohe geräte technische Aufwand zur Erzeugung der mm-Wellen mittels Röhrenquellen, wie Klystron oder Magnetron, im Wege. Durch die modernen Halbleiterbauelemente, wie Gunn-Oszillator und Impattdioden zusammen mit der integrierten Finleitungstechnik anstelle der früher üblichen Hohlleiteranordnungen, ist es jetzt möglich, sehr preiswerte und kompakte Kleinradargeräte im oberen GHz-Bereich herzustellen. Diese Radargeräte verknüpfen die Vorteile des durch die Finleitertechnik bedingten kompakten Aufbaus mit den durch die hohen verwendeten Frequenzen (üblich sind z. B. 86 GHz) bedingten geringen Strahlkeulenabmessungen und eröffnen so zahlreiche neue Anwendungsmöglichkeiten, z. B. auch als Fahrzeugklassifizierungssystem. Ein Fahrzeugklassifikator auf Radarbasis zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeitet als Dauerstrichradar mit einer Auswertung des zurückkommenden dopplerverschobenen Signals.
Durch die Auszählung der zurückkommenden Dopplerschwingungen wird direkt die Länge des vorbeifahrenden Fahrzeugs bestimmt. Zusätzlich wird noch der Pegel des zurückgestreuten Signals ausgewertet, wodurch sich eine UTnterscheidung in geringflächige Fahrzeuge (Pkw, Kräder, Lastzug im Vergleich zu Lkw oder Sattelschlepper) und großflächige Fahrzeuge (Lieferwagen, Lkw, Sattelschlepper) ergibt.
Die in einem 86 GHz Gunn-Oszillator erzeugten kontinuierlichen Mikrowellen werden über eine Antenne ausgestrahlt, das zurückkommende Signal wird über die Antenne empfangen und gemeinsam mit dem Oszillatorsignal in einem Mischer nach der Dopplerfrequenz zerlegt. Mittels Tiefpaß und Verstärker wird daraus schließlich das Dopplerausgangssignal erzeugt. Für die Zahl n der Dopplerschwingungen am Ausgang gilt dabei ist 1 die elektrisch wirksame Länge des vorbeifahrenden Fahrzeugs, c/f86GHz = die Wellenlänge der kontinuierlich ausgestrahlten Mikrowelle ( x = 3,5 mm) und 9 der Winkel zwischen Fahrtrichtung und Radarstrahlrichtung.
Das Radar wird in einer Säule neben dem Fahrbahnrand so aufgestellt, daß der Strahlfächer das Fahrzeug von hinten anleuchtet. Eine auf der gegenüberliegenden Straßenseite angebrachte Betonwand oder eine entsprechende Gebäudemauer verhindert unerwünschte Reflexionen und Übersprecher von evtl. benachbarten Fahrbahnen. Bei einer Anordnung des Radars auf einer Schilderbrücke über der Fahrbahn leuchtet der Strahlfächer das Fahrzeug ebenfalls von hintan an, wobei gewährleistet sein muß, daß sich keine Überdeckung durch das Folgefahrzeug ergibt.
An den Ausgang des eigentlichen Sensorteils ist eine Auswerteschaltung aus Zähler und Pegelmesser angeschlossen, die Auswerteschaltung klassifiziert nach fünf Fahrzeugklassen. Zur Fahrzeugartenunterscheidung ist ein Flußdiagramm erstellt worden. Die Auswerteschaltung hat entweder fünf digitale Ausgänge, die bei Durchfahrt eines Fahrzeugs in Form eines potentialfreien TTL-Pegels anzeigen, ob ein Fahrzeug der entsprechenden Klasse vorliegt, oder einen Ausgang mit einer Zahlenkodierung (3-bit-Wert und Triggerleitung zur Regelung der Datenübergabe).
Für die Kodierung einschließlich Fehlerprüfung durch Querparitätsprüfung empfiehlt sich das folgende Schema 3 bit-Wert Codierung 000 Grundzustand 001 Pkw 010 Lastzug Oil Lieferwagen 100 Lkw 101 Sattelschlepper 110 Paritätsbit 111 Fehlermeldung Mit der Abfallflanke des Triggerpegels wird die Informationsübergabe ausgelöst, wobei der Zeitpunkt direkt aus dem Abfall des Ausgangssignals des Radarsensors unter einen Minimalpegel abgeleitet werden kann. Dadurch wird erreicht, daß das Signal an der Auswerteschaltung so lange gehalten wird, bis das nächste Fahrzeug den Radarstrahl passiert.

Claims

Patentanspruch Verfahren zur automatischen Klassifizierung von Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge schräg mit einem mm-Wellen-Dauerstrichradargerät im oberen GHz-Bereich angeleuchtet werden1 daß im Radargerät die zurückkommenden Dopplerschwingungen ausgezählt werden und der Pegel des zurückgestreuten Signalsausgewertet wird, und daß aus beiden Werten nach einem Entscheidungsalgorithmus die Fahrzeuge klassifiziert werden.