DE3306040C2

DE3306040C2 -

Info

Publication number: DE3306040C2
Application number: DE3306040A
Authority: DE
Inventors: Reinhart Dr.Rer.Nat. 7900 Ulm De Kuehne; Bernhard Dr.-Ing. 7910 Neu-Ulm De Rembold
Original assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Current assignee: KUEHNE, REINHART, DR., 89075 ULM, DE
Priority date: 1983-02-22
Filing date: 1983-02-22
Publication date: 1992-03-05
Also published as: DE3306040A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Klassifizierung von Fahrzeugen. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus dem Artikel "Die Radar-Verkehrssonde RVS-1" von G. Hormann, in: TELEFUNKEN-ZEITUNG, Jg. 39 (1966), Heft 2, Seite 175-186 bekannt. Vergleichbare Verfahren sind auch aus der DE-AS 10 98 260 und der DE-OS 14 49 108 bekannt.

Zur Fahrzeugklassifizierung an Mautstationen stehen ferner 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 sind 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. Ein 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.

Bei den aus dem eingangs erwähnten Artikel von G. Hormann bzw. der DE-AS 10 98 260 bzw. der DE-OS 14 49 108 bekannten Verfahren dagegen werden die Fahrzeuge schräg mit einem Mikrowellen-Dauerstrichradargerät, das mit einem Radarsensor ausgerüstet ist, angeleuchtet und in einer Auswerteschaltung des Radargeräts die zurückkommenden Dopplerschwingungen ausgezählt sowie anhand der ausgezählten Dopplerschwingungen nach einem Entscheidungsalgorithmus die Fahrzeuge klassifiziert.

Zwar ist der Einfluß der Witterungsverhältnisse auf die Funktionstüchtigkeit der nach diesem Verfahren arbeitenden Radargeräte sehr gering, jedoch kommt es des öfteren zu Fehlklassifizierungen, da die Klassifizierung lediglich anhand der ausgezählten Doppler-Schwingungen vorgenommen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Zahl der Fehlklassifizierungen möglichst gering ist.

Die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich aus Anspuch 2. Die Erfindung 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 gerätetechnische 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 Unterscheidung 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 l die elektrisch wirksame Länge des vorbeifahrenden Fahrzeugs, c/f_{86 GHz}=λ die Wellenlänge der kontinuierlich ausgestrahlten Mikrowelle (λ=3,5 mm) und ϕ 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 hinten 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
011	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

1. Verfahren zur automatischen Klassifizierung von Fahrzeugen, bei welchem Verfahren die Fahrzeuge schräg mit einem mit einem Radarsensor ausgerüsteten mm-Wellen-Dauerstrichgerät im oberen GHz-Bereich angeleuchtet werden und in einer Auswerteschaltung des Radargeräts die zurückkommenden Dopplerschwingungen ausgezählt werden sowie anschließend nach einem Entscheidungsalgorithmus die Fahrzeuge klassifiziert werden,
dadurch gekennzeichnet,

a) daß zusätzlich der Pegel des zurückgestreuten Signals ausgewertet wird;
b) daß die Klassifizierung der Fahrzeuge mittels der ausgezählten Dopplerschwingungen und der aus der Pegelauswertung gewonnenen Signale durchgeführt wird;
c) daß das Ergebnis der Klassifizierung für den Fall einer Auswerteschaltung mit mehreren, jeweils einer der Fahrzeugklassen zugeordneten Ausgängen jeweils in Form eines potentialfreien TTL-Pegels angezeigt wird oder
für den Fall einer Auswerteschaltung mit nur einem Ausgang und einer Triggerleitung zur Informationsübergabe jeweils in Form eines aus einer Zahlenkodierung gewonnenen Mehrbit-Wortes angezeigt wird und die Informationsübergabe mit der Abfallflanke des Triggerpegels vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall einer Auswerteschaltung mit nur einem Ausgang und einer Triggerleitung zur Informationsübergabe der Zeitpunkt der Informationsübergabe direkt aus dem Abfall des Ausgangssignals des Radarsensors unter einen vorgegebenen Minimalpegel abgeleitet wird.