DE3405269C2

DE3405269C2 - Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Führung von Fahrzeugen längs Leitlinien

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Publication number: DE3405269C2
Application number: DE3405269A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr. 6103 Griesheim Gerrath; Horst 6050 Offenbach Kriszio; Klaus Dr. 6231 Schwalbach Schwandtner
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1984-02-15
Filing date: 1984-02-15
Publication date: 1986-09-25
Also published as: DE3405269A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Steuerung der Fahrzeuge eines führerlosen Transportsystems wird ein Netz von Leitlinien gebildet. Die einzelne Leitlinie wird durch bestimmte Verhältnisse abwechselnd erzeugter gegeneinander gedrehter Richtcharakteristiken auf der Basis elektromagnetischer oder akustischer Wellen gekennzeichnet. Die Unterscheidung der Leitlinien des Netzes erfolgt im elektromagnetischen Fall vorzugsweise durch Zeitvielfach, im akustischen Fall vorzugsweise durch Frequenzvielfach. Die Fahrzeuge sind mit Feldsensoren zur Bestimmung der Abweichungen von der gerade befahrenen Leitlinie und zur Detektion des Passierens von Leitlinienkreuzungen ausgestattet. Die Sensorinformation steht nach Digitalisierung gemeinsam mit anderen Informationen einem im Fahrzeug befindlichen Rechner zur Ableitung von Fahrzeugsteuerungsbefehlen zur Verfügung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur selbsttätigen Führung von Fahrzeugen längs Leitlinien, die ein Netz bilden, wobei die einzelnen Leitlinien durch Strahlungskeulen erzeugt werden.

Zur Steuerung führerloser Fahrzeuge sind sowohl Verfahren bekannt, die auf dem Prinzip der Koppelnavigation beruhen als auch solche Verfahren, die das Fahrzeug entlang einer vorgegebenen Leitlinie führen. Alle Methoden der Koppelnavigation haben den Nachteil, daß die Genauigkeit der Bestimmung des augenblicklichen Fahrzeugorts davon abhängig ist, wie genau die anfängliche Bezugsposition und Ausrichtung des Fahrzeugs vorgegeben werden konnte. Darüber hinaus nimmt die Genauigkeit der Positionsbestimmung mit wachsender Zeit und zurückgelegter Wegstrecke seit dem letztmaligen Anlaufen eines Bezugspunktes ab.

Zur Führung eines Fahrzeugs entlang einer vorgegebenen Leitlinie wurden optische oder elektrische Verfahren vorgeschlagen.

Optische Verfahren umfassen

— Führung des Fahrzeugs entlang eines stark gebündelten (Laser-)Leitstrahls; nachteilig sind die leichte Unterbrechbarkeit des Leitstrahls durch Hindernisse, z. B. andere Fahrzeuge, sowie der kleine Fangbereich.

— Lichtoptische Abtastung feststehender Reflektoren, die am Fußboden oder über dem Fahrzeug angebracht sind; nachteilig ist die geringe Flexibilität gegenüber Routenänderungen.

Elektrische Verfahren umfassen

— Führung des Fahrzeugs entlang eines im Fußboden verlegten Hochfrequenzleiters mit Hilfe eines am Fahrzeug befindlichen Hochfrequenz-Feldsensors.

— Führung des Fahrzeugs entlang von Induktionsschleifen, die im Fußboden verlegt sind.

— Führung des Fahrzeugs entlang eines auf dem Fuß-

boden verlegten passiven Metallbands, dessen Lage durch einen am Fahrzeug befindlichen aktiven induktiven Sensor bestimmt wird.

Die genannten elektrischen Verfahren besitzen den Nachteil, daß ihre Anwendbarkeit vom Aufbau des Fußbodens abhängig ist und, mit Ausnahme der zuletzt genannten Verfahren, die Veränderung der Leitlinien aufwendige Umbaumaßnahmen erfordert

Bei Ins+rumentenlandesystemen (ILS) für Luftfahrzeuge ist bekannt, diese längs durch elektromagnetische Strahlungskeulen gebildete Leitlinien zu führen, wobei die Strahlungskeulen in unterschiedlicher Richtung gerichtet sind und auf verschieden modulierten, gleichzeitig abgestrahlten Signalen gleicher Frequenz beruhen. Dabei wird immer nur eine Leitlinie, d. h. der Gleitweg, als Schnitt zweier ILS-Ebenen verfolgt (Vgl. z.B. W. ivtansfeld, »Funkanlagen für Ortung und Navigation«, l.Aufl, Berlin 1983, transpress VEB Vorlag für Verkehrswesen, S. 69-71, S. 211 —227.) Eine Orientierung in einem System von Leitlinien zur selbsttätigen Führung von Fahrzeugen und eine gleichzeitige Verarbeitung ist damit nicht möglich.

Nach der DE-OS 31 39 906 ist eine Kursvorgabeeinrichtung bekannt, bei der mittels scharf gebündelter Strahlungsbahnen für Flugzeuge vorgegeben werden, wobei die Strahlung Informationen trägt, die der Nachführung des Fahrzeuges längs dieser vorgegebenen Bahn dienen. Eine derart gebündelte Strahlung ist nur durch Laseranwendung zu erreichen. Laserverf?hren haben aber außer einem kleinen Fangbereich die weiteren Nachteile einer hohen Empfindlichkeit gegen Verschmutzung und die Notwendigkeit mechanisch bewegter Teile.

Außerdem werden bei Laserverfahren viele Detektoren zur Ermittlung der Ablage eines Fahrzeuges benötigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwikkeln, die sowohl die Steuerung führerloser Fahrzeuge in industrieller Umgebung als auch eine hohe Flexibilität des Leitlinienverlaufs gewährleisten. Die Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzung oder vorübergehender Verdeckung der Steuerungseinrichtungen sollte möglichst gering sein.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede einzelne Leitlinie durch mindestens zwei abwechselnd aktivierte, in der Horizontalebene gebündelte elektromagnetische Strahlungskeulen und das Verhältnis der von den abwechselnd aktivierten Strahlungskeulen am Ort des Fahrzeuges hervorgerufenen Feldstärken gebildet wird, wobei die Lage des Fahrzeuges bezüglich einer Leitlinie bestimmt wird aus der Abweichung des Verhältnisses der Feldstärken am Ort des Fahrzeuges von dem Verhältnis der Feldstärken, die an einem Ort auftreten, der auf der Leitlinie liegt, und daß die Identifizierung der den verschiedenen Strahlungskeulen zugeordneten Felder durch ein in; Zeitvielfach vorgegebenes Kennungssignal erfolgt.

Die Erfindung gewährleistet eine Orientierung in einem System von Leitlinien. Es können mehrere Leitlinien gleichzeitig verarbeitet werden, da sie zeitlich nacheinander aufgelastet werden. Außerdem wird nur ein Detektor hierfür benötigt.

Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich daraus, daß jede einzelne Leitlinie durch mindestens zwei abwechselnd aktivierte, in der Horizontalebene gebündelte Luftschallkeulen und das Verhältnis der von den abwechselnd aktivierten Strahlungskeulen am Ort des Fahrzeuges hervorgerufenen Schalldrücke gebildet wird, wobei die Lage des Fahrzeuges bezüglich einer LeiMinie bestimmt wird aus der Abweichung des Verhältnisses der Schalldrücke am Ort des Fahrzeuges von dem Verhältnis der Schalldrükke, die am Ort auftreten, der auf der Leitlinie liegt, und daß die Identifizierung der den verschiedenen Strahlungskeulen zugeordneten Schalldrücke durch ein im Frequenzvielfach vorgegebenes Kennungssignal erfolgt

Die Luftschall-Leitlinien haben zwar eine längere Laufzeit, sie haben aber keine elektromagnetische Beeinträchtigung zur Folge und eine zentrale Synchronisation, wie sie bei elektromagnetischen Leitlinien zweckmäßig ist, kann hier entfallen.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung besteht darin, daß die Identifizierung der den verschiedenen Strahlungskeulen zugeordneten Felder durch Codevielfach-Signale erfolgt.

Um eine genauere Definition des momentanen Fahrzeugortes zu erzielen, wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, daß jede beliebige Stelle auf einer Leitlinie durch Bestimmung der Entfernung dieser Stelle von einem Leitlinienkreuzungspunkt als Bezugspunkt angesteuert wird.

Eine Kurvenfahrt des Fahrzeuges wird vorteilhafterweise dadurch gewährleistet, daß die Steuerung des Fahrzeuges in eine Kurve durch Festlegung eines Bezugspunktes vor dem Leitlinienkreuzungspunkt eingeleitet wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für elektromagnetische Strahlungskeulen besteht darin, daß für jede Leitlinie mindestens ein Leitliniensender vorgesehen ist, der für jede Leitlinie mittels mindestens zweier über Phasenschieber ansteuerbare Richtantennen mindestens zwei elektromagnetische Felder zeitlich nacheinander erzeugt und abstrahlt, daß die Leitliniensender mit einer Synchronisationsausstattung in Verbindung stehen, und daß am Fahrzeug mindestens eine Empfangseinrichtung angebracht ist, sowie eine Einheit zur Auswertung der aufgenommenen Signale vorgesehen ist.

Für Schallstrahlungskeulen besteht eine andere erfindungsgemäße Vorrichtung darin, daß für jede Leitlinie mindestens ein Leitliniensender vorgesehen ist, der für jede Leitlinie mittels mindestens zweier über Phasenschieber ansteuerbarer Richtstrahler mindestens zwei Schallfelder zeitlich abwechselnd erzeugt und abgestrahlt, daß am Fahrzeug mindestens eine Empfangseinrichtung angebracht ist, sowie daß eine Einheit zur Auswertung der aufgenommenen Signale vorgesehen ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen für beide erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind in den Unteransprüchen 8 und 9 beschrieben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt in schematischer Vereinfachung

Fig. 1 in flächenmäßiger Darstellung Leitlinie und Richtdiagramme,

F i g. 2 Richtdiagramme einer aus zwei Antennen bestehenden Anordnung,

Fig. 3 zeitlicher Ablauf des Verfahrens im Fall von Zeitvielfach,

Fig. 4 zeitlicher Ablauf des Verfahrens im Fall von Frequenzvielfach,

F i g. 5 Bestimmung des Kurvenanfangs durch Weglängenmessung,

F i g. 6 Blockdiagramme der Vorrichtung zur Durch-

führung des Verfahrens und

F i g. 7 Skizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Leitlinie ist definiert als geometrischer Ort ganz bestimmter Feldstärkenverhältnisse. F i g. 1 veranschaulicht die Leitlinie LL als Ort aller Punkte, wo zwei um die (näherungsweise) vertikale Achse zueinander gedrehte Sendeantennendiagramme L (linkes) und R (rechtes) mit ungefähr zusammenfallenden Phasenzentren (Z) die gleiche Feldstärke erzeugen, während eine dritte Keule M(Mitte) dort eine größere Feldstärke als L oder R erzeugt. Das Einbeziehen weiterer Richtcharakteristiken eröffnet die Möglichkeit, Störungen durch interferierende Wellen auszumitteln, welche durch Reflexionen an Strukturen des Verfahrenseinsatzgebietes Zustandekommen.

Die jeweiligen Richtcharakteristiken können durch einen einzigen Richtstrahler mit verschiedenen Erregern erzeugt werden, die gegenüber dem geometrischen Phasenzentrum so versetzt sind, daß die Richtcharakteristik abhängig davon, welcher Erreger gerade gespeist wird, in die jeweilige Richtung »schielt«. Eine andere Realisierungsmöglichkeit besteht darin, eine Gruppe bestehend aus zwei oder mehr Antennen hinreichend starker Bündelung mit kohärenten, aber in der Phase in geeigneter Weise zueinander verschobenen Hochfrequenzsignalen zu versorgen, so daß die Gesamtcharakteristik in die jeweils gewünschte Richtung zeigt. Dieser Fall soll hier weiter betrachtet werden.

Die miteinander zu vergleichenden Strahlungsfelder durch eine Sendevorrichtung werden zeitlich nacheinander mit derselben Trägerfrequenz erzeugt Mögliche Frequenzabhängigkeiten werden hierdurch vermieden; außerdem bleibt die Möglichkeit erhalten, durch Variieren, z. B. Wobbein, der Trägerfrequenz die frequenzselektive Wirkung der Interferenz zwischen direktem Strahl und an Strukturen im Raumgebiet reflektierten Strahlungsanteilen auszumitteln. Eine zusätzliche Modulation zur Unterscheidung der miteinander zu vergleichenden Antennenkeulen ist nicht erforderlich, da diese durch die zeitliche Folge ihres Auftretens gekennzeichnet sind.

Die prinzipielle Form der oben erwähnten Richtcharakteristiken L, R und M ist für den Fall einer aus zwei phasenverschoben ansteuerbaren Richtantennen einer Antennengruppe in F i g. 2 dargestellt Dabei wurde von zwei unmittelbar nebeneinander angeordneten Antennen mit rechteckiger Apertur und idealisierter gleichmäßiger Aperturbelegung ausgegangen. Abweichende Aperturbelegungen verändern die Lage der Nullstellen der Antenneneinzelcharakteristiken, haben aber keinen Einfluß auf die Gruppencharakteristik und das prinzipielle Verhalten der Antennenanordnung.

In F i g. 2 erkennt man die Charakteristiken der durch gleichphasiges Beschicken beider Einzelantennen entstehenden mittleren Keule M sowie das durch phasenverschobenes Beschicken zustandekommende linke L und rechte R Richtdiagramm. Die Diagramme sind über dem Azimutwinkel Φ aufgetragen. Die Leitlinie liegt im Azimutwinkel Φ=0 und ist gekennzeichnet durch Gleichheit der Feldstärken der linken L und rechten R Richtcharakteristik bei einem größeren Wert der Feldstärke der mittleren Richtcharakteristik M.

Innerhalb des angedeueten Winkelbereichs \Φ\ έ Δ kann ein Fahrzeug durch Vergleich der von verschiedenen Richtcharakteristiken kommenden Feldstärken auf die Richtung und den Betrag der Ablage des Fahrzeugs von der Leitlinie geschlossen werden.

Typische Kennwerte sind

— Sendefrequenz / = 10 GHz

— Antennenabstand d = 7,5 cm
— Eindeutigkeitswinkel A= 12°

Aus praktisch sich ergebenden Erfordernissen muß es möglich sein, eine Anzahl von Leitlinien in räumlicher Nachbarschaft zueinander zu betreiben, ohne daß diese ίο sich gegenseitig stören. Hierfür bieten sich die drei bekannten Verfahren des Vielfachzugriffs an:

— Zeitvielfach

— Frequenzvielfach
— Codevielfach

Vorzugsweise wird Frequenzvielfach und Zeitvielfach eingesetzt
Gegenüber dem Zeitvielfach besitzt das Frequenzvielfach den Nachteil, daß die Sendefrequenz der Leitstrahlsender zur Vermeidung von Nachbarkanalstörungen hinreichend konstant gehalten werden muß. Die fahrzeugseitigen Empfänger müssen darüber hinaus in der Frequenz umschaltbar sein. Vorteilhaft ist bei dem Frequenzvielfach das Entfallen der zeitlichen Synchronisation der Leitliniensender.

Diese Eigenschaften begünstigen im elektromagnetischen Fall die Anwendung des Zeitvielfachs, während im akustischen Fall das Frequenzvielfach bevorzugt wird.

Beim Zeitvielfach werden die Felder zur Abbildung der einzelnen Leitlinien durch impulsartiges Auf- und Niedertasten der jeweiligen Sendevorrichtung derart zeitlich versetzt erzeugt, daß innerhalb des durch die gegenseitige Störreichweite gegebenen Bereichs immer nur ein Leitliniensender augenblicklich aktiv ist. Zu Synchronisierungszwecken werden die Sendevorrichtungen mit Takt- und Rahmenimpulsen zentral versorgt Die fahrzeugseitige Empfangseinrichtung zur Detektion der elektromagnetischen Felder wird in zeitlich größeren Abständen mit der Rahmensynchronisation versorgt, z. B. dann wenn das Fahrzeug eine Station zur Entgegennahme neuer Befehle oder die Ladestation zum Austausch der Fahrstrombatterie erreicht Die Erhaltung des Takt- und Rahmensynchronismus wird durch eine empfängerseitige Taktsteuerung erreicht die durch Flankendetektion der von den Leitliniensendern abgestrahlten Impulse auf die Taktphase synchronisiert wird. Eine Modulation zur Kennzeichnung der einzelnen Leitlinienimpulse ist nicht erforderlich, da diese bereits aufgrund ihres zeitlichen Auftretens innerhalb des Synchronisationsrahmens identifiziert werden können.

Das beschriebene Verfahren wird in Fig.3 veranschaulicht

Im oberen Teil des Bilds wird angedeutet daß ein zentraler Taktgeber 1 insgesamt N Leitliniensender 2 mit Takt- und Rahmensynchronisationsimpulsen versorgt Die Fahrzeuge 3 werden über eine geeignete Anschaltvorrichtung 4 in größeren Zeitabständen mit der Rahmensynchronisation versorgt Die fahrzeugeigene Taktsteuerung wird durch Empfang der Leitliniensignale 5 und Detektieren der Impulsflanken synchronisiert.

Im unteren Teil von F i g. 3 wird der zeitliche Ablauf des Verfahrens dargestellt Über die Zeitachse t aufgetragen gibt 6 die Dauer der Rahmen an. Der Beginn der Rahmen wird durch Rahmensynchronisierimpulse 10 gekennzeichnet Den innerhalb ihrer gegenseitigen Störreichweite gelegenen Leitliniensendern ist je eines

von N Zeitfenstern zugeordnet 7. Die Zeitfenster sind wiederum in z. B. 3 Zeitschlitze gegliedert, während derer abwechselnd die mittlere M, die linke L und die rechte R Antennenkeule gespeist wird (s. Diagrammachse 8). Das zeitlich richtige Schalten der Antennenkeulen und Tasten der einzelnen Sender wird durch senderseitiges Zählen der seit dem letzten Rahmensynchronisierimpuls empfangenen Taktimpulse 9 bewerkstelligt. Dazu wird jedem Sender ein bestimmter Zählerstand zur Markierung des Zeitfensters zugeordnet. Empfängerseitig werden die Signale des gewünschten Leitliniensenders durch entsprechendes Zählen der Impulse von der fahrzeugeigenen Taktsteuerung selektiert.

Typische Kennwerte sind:

— Anzahl der Zeitfenster

— Rahmendauer

— Taktdauer

N = 50
t« = 150 ms
t_T = 1 ms

Für Systeme auf der Basis akustischer Wellen wird wegen der vergleichsweise großen Schallaufzeiten vorzugsweise das Verfahren des Frequenzvielfachzugriffs eingesetzt, um die einzelnen Leitliniensender identifizieren und störungsfrei betreiben zu können.

Das Verfahren mit Frequenzvielfach ist dadurch gekennzeichnet, daß alle Leitliniensender gleichzeitig, aber auf verschiedenen Frequenzen aktiv sind, die verschiedenen Strahlungsfelder eines jeden Leitliniensenders jedoch zeitlich abwechselnd erzeugt werden. Erfindungsgemäß werden die unterschiedlichen Richtcharakteristiken desselben Leitliniensenders durch verschiedene Tastverhältnisse sowie gegebenenfalls zusätzlich durch die Reihenfolge ihres Auftretens unterschieden. Eine zentrale Synchronisation ist damit entbehrlich.

Das Frequenzvielfach-Verfahren wird in F i g. 4 veranschaulicht.

Im oberen Teil des Bilds sind N Leitliniensender 2 dargestellt, die zur Störbefreiung und Identifikation auf N verschiedenen Frequenzen betrieben werden. Im Fahrzeug 3 wird der Leitlinienverlauf aus dem Verhältnis der aus verschiedenen Richtcharakteristiken desselben Senders empfangenen Signalpegel abgeleitet.

Im unteren Teil des Bilds ist ein Beispiel für die Unterscheidung der Richtcharakteristiken aufgrund des Tastverhältnisses und der Reihenfolge ihres Auftretens angegeben. Der Rahmen 11 umfaßt drei zeitlich nacheinander aufgetastete Richtcharakteristiken 12 auf einer bestimmten diesem Leitliniensender zugeordneten Frequenz. Die Reihenfolge der Richtcharakteristiken ist mit links L, Mitte M, rechts R festgelegt Zum Zwecke der Rahmensynchronisation wird die mittlere Richtcharakteristik kürzer aufgetastet als die linke oder die rechte Richtcharakteristik.

Typische Kennwerte sind:

— Anzahl der Kanäle	f	= 50
— Frequenzbereich (Ultraschall)	f	= 35...55 kHz
— Kanalabstand	tR	= 400Hz
— Rahmendauer	= 150 ms

Für den Fall der Wobbelung als Grundlage für eine Mittelwertbildung muß jedoch für ausreichenden Kanalabstand gesorgt werden, z. B. durch Reduzierung der Kanalzahl A/oder Erweiterung des Frequenzbereichs.

Die Kenntnis der vom Fahrzeug gerade benutzten Leitlinie reicht noch nicht zur Bestimmung des momentanen Fahrzeugorts aus. Hierzu ist die Definition mindestens eines Bezugspunkts sowie die Weglängenmessung von einem Bezugspunkt aus erforderlich. Wie in F i g. 3 veranschaulicht, werden zur Definition von Bezugspunkten erfindungsgem ß Kreuzungen 13 der befahrenen Leitlinie 14 mit anderen Leitlinien 15 benutzt. Von diesen Kreuzungen aus wird dann die Weglängenmessung auf konventionelle Weise, z. B. durch Zählung der Radumdrehungen des Fahrzeugs, vorgenommen. Die Horizontalcharakteristik der fahrzeugseitigen Empfangsantenne muß einen ausreichend großen Winkelbereich überdecken, damit neben dem die gerade befahrene Leitlinie kennzeichnenden (z. B. oberhalb des Fahrzeug montierten) Sender 16 auch die seitlich einfallenden Signale anderer als Baken benutzter Leitliniensender 17 oder 18 empfangen werden können.

Die Einleitung der Kurvenfahrt 19 zum Übergang von einer Leitlinie 14 auf die andere 15 muß gemäß F i g. 5 bereits vor Erreichen des Leitlinienkreuzungspunkts 13 erfolgen. Das Erreichen der Stelle 19, an der die Kurve eingeleitet werden soll, kann durch die oben beschriebene Weglängenmessung erkannt werden. Ein anderes Verfahren zur Bestimmung des Kurvenanfangspunkts 19 bedient sich eines im Abstand vor dem Fahrzeug angebrachten Sensors. Die Anbringung ist so vorzunehmen, daß sich der Sensor genau dann im Leitlinienkreuzungspunkt befindet und die Kurveneinleitung bewirkt, wenn das Fahrzeug den Kurvenanfangspunkt 19 erreicht hat.

Die Rückwärtsfahrt des Transportmittels entspricht bezüglich des Verfahrens der Vorwärtsfahrt, wenn das Fahrzeug mit einem zweiten Sensor an der Rückseite ausgerüstet wird, der die Signale eines von hinten strahlenden Leitliniensenders detektiert.

Ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit Zeitvielfach ist in F i g. 6 dargestellt.
Die Einrichtung besteht aus den drei Komponenten:

— Synchronisationsausstattung 20

— Leitliniensender 21

— Leitlinienempfänger 22

Die Synchronisationsausstattung setzt sich zusammen aus einem zentralen Taktgeber 23 zur Erzeugung der Rahmen- und Taktimpulse sowie einem Leitungsnetz 24 zur Verteilung dieser Signale an die einzelnen Leitliniensender.

Dort gelangen die Signale auf eine Steuerschaltung 25, die zeitlich richtig und über geeignete Schalter programmierbar eine Mikrowellenquelle 26, z. B. Gunn-Oszillator, an- und ausgeschaltet sowie die einer Antennengruppe 27 vorausgehenden Phasenschieber 28 so umgeschaltet, daß die gewünschten Richtcharakteristiken abwechselnd Zustandekommen.

Fahrzeugseitig wird die von den Leitliniensendern ausgehende Strahlung durch eine oder bei Vor-/Rückwärtsbetrieb zwei Antennen 29 mit nur wenig gerichteter Horizontalcharakteristik empfangen und je einem Empfänger- und Demodulator-Baustein 30 zugeführt Das am Demodulatorausgang anstehende Signal hat die Form einer Folge von Rechteckimpulsen unterschiedlicher Höhe und wird einer Taktsteuerung 31 sowie einem A/D-Wandler 32 zugeführt In der Taktsteuerung werden die Impulsflanken ausgewertet, um den Takt synchron zu halten. Bei Aufnahme des Betriebs und gelegentlich während des Betriebs, z. B. bei Übernahme

neuer Zielvorgaben oder bei Fahrbatteriewechsel wird die Taktsteuerung mit dem Rahmensynchronisationssignal 33 versorgt. Eine ständige Versorgung mit diesem Signal ist nicht notwendig, weil die Rahmendauer in einem festen ganzzahligen Verhältnis zur Taktdauer steht und nach anfänglichen Einphasen daraus abgeleitet werden kann. Durch die Taksteuerung 34 wird der A/D-Wandler 32 mit den Abtasttakt 35 versorgt. Das abgetastete Empfangssignal 36 repräsentiert die Amplituden sämtlicher empfangener Impulse und steht dem Mikrocomputer 37 ebenso wie der Abtasttakt 35 zur

' Verfugung. Aufgrund der Rahmensynchronisation 33

und des Abtasttakts 35 ist der Rechner in der Lage, mit Hilfe geeigneter Programme 38 die der gewünschten Leitlinie zugeordneten Impulse zu selektieren und

Γ durch Vergleich der Impulsamplitudenverhältnisse Abweichungen von der befahrenen Leitlinie oder das Passieren einer als Bake benutzten kreuzenden Leitlinie zu

': erkennen. Zur Ableitung der Fahrzeugsteuerungsbefeh-

[ Ie 39 stehen dem Rechner die Informationen des Weg-

längensensors 40, z. B. durch Zählung der Radumdre-

(■■.- hungen, und des Anti-Kollisionssensors 41 sowie eine

\■'. Datenbasis 38 und die Zielvorgabe 42 zur Verfügung.

f, Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

,'£ mit Frequenzvielfach im akustisschen Fall kann eben-

H falls an F i g. 6 erläutert werden.

<'f Hier entfällt die Synchronisationsausstattung 20 voll-

'].;■ ständig.

;;^: Die freilaufende Steuerschaltung 25 bedient einen

\ Sender 26 sowie Phasenschieber 28 entsprechend dem

;v beschriebenen Verfahren. Zwei Richtantennen 27 er-

; zeugen die Richtcharakteristiken.

V Fahrzeugseitig wird im akustischen Fall das Ultraschallsignal durch ein oder, bei Vor-/Rückwärtsbetrieb,

; zwei Mikrofone 29 empfangen und in 30 gefiltert und

demoduliert. Die zu empfangene Ultraschallfrequenz

! muß vom Rechner 37 aus einstellbar sein, um das gewünschte Leitliniensignal auswählen zu können. Das de-

;■■' modulierte Signal wird einem A/D-Wandler 32 zugeführt, dort asynchron abgetastet und digitalisiert. Die

■ _: Abtastwerte 36 werden gegebenenfalls im Rechner 37

: durch Mittelwertbildung softwaremäßig geglättet. Die

Taktsteuerung 31 kann ebenso wie die externe Rahmensynchronisation 33 entfallen, da eine Flankendetektion wegen der ausgeprägten Laufzeiteffekte bei der Schall-

': ausbreitung ungünstig ist. Statt dessen wird der Rahmensynchronismus aus der unterschiedlichen Dauer der aus verschiedenen Richtcharakteristiken stammenden Ultraschallsignale (verschiedene Anzahlen näherungsweise gleicher Abtastwerte) abgeleitet Bezüglich der

: übrigen dem Rechner zur Verfügung stehenden Signale

■ gilt das zum Zeitvielfach Gesagte.

F i g. 7 gibt Ansichten der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens wieder.

^f. Im oberen Teil des Bilds wird die Sendeeinrichtung

Γ dargestellt, und zwar in Vorderansicht a, Seitenansicht

b, und Aufsicht c. Die Sendeeinrichtung ist mit einer

_;, Antenne 44, Synchronisation- und Netzkabel 45 und Be-

festigungsschrauben 46 ausgestattet Im unteren Teil

f des Bilds ist ein Fahrzeug des führerlosen Transportsy-

stems, mit Leitlinienempfängern 47 gezeigt

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur selbsttätigen Führung von Fahrzeugen längs Leitlinien, die ein Netz bilden, das mögliehe Fahrwege der Fahrzeuge repräsentiert, wobei die einzelnen Leitlinien durch Strahlungskeulen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne Leitlinie durch mindestens zwei abwechselnd aktivierte, in der Horizontalebene gebündelte elektromagnetische Strahlungskeulen und das Verhältnis der von den abwechselnd aktivierten Strahlungskeulen am Ort des Fahrzeuges hervorgerufenen Feldstärken gebildet wird, wobei die Lage des Fahrzeuges bezüglich einer Leitlinie bestimmt wird aus der Abweichung des Verhältnisses der Feldstärken am Ort des Fahrzeuges von dem Verhältnis der Feldstärken, die an einem Ort auftreten, der auf der Leitlinie liegt, und daß die Identifizierung der den verschiedenen Strahlungskeulen zugeordneten Felder durch ein im Zeitvielfach vorgegebenes Kennungssignal erfolgt

2. Verfahren zur selbsttätigen Führung von Fahrzeugen längs Leitlinien, die ein Netz bilden, das mögliche Fahrwege der Fahrzeuge repräsentiert, wobei die einzelnen Leitlinien durch Strahlungskeulen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne Leitlinie durch mindestens zwei abwechselnd aktivierte, in der Horizontalebene gebündelte Luftschallkeulen und das Verhältnis der von den abwechselnd aktivierten Schallkeulen am Ort des Fahrzeuges hervorgerufenen Schallddrücke gebildet wird, wobei die Lage des Fahrzeuges bezüglich einer Leitlinie bestimmt wird aus der Abweichung des Verhältnisses der Schalldrücke am Ort des Fahrzeuges von dem Verhältnis der Schalldrücke, die an einem Ort auftreten, der auf der Leitlinie liegt, und daß die Identifizierung der den verschiedenen Strahlungskeulen zugeordneten Schalldrücke durch ein im Frequenzvielfach vorgegebenes Kennungssignal erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifizierung der den verschiedenen Strahlungskeulen zugeordneten Felder durch Codevielfach-Signale erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede beliebige Stelle auf einer Leitlinie durch Bestimmung der Entfernung dieser Stelle von einem Leitlinienkreuzungspunkt als Bezugspunkt angesteuert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Fahrzeuges in eine Kurve durch Festlegung eines Bezugspunktes vor dem Leitlinienkreuzungspunkt eingeleitet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Leitlinie mindestens ein Leitliniensender (2, 21) vorgesehen ist, der fü; jede Leitlinie mittels mindestens zweier über Phasenschieber (28) ansteuerbarer Richtantennen mindestens zwei elektromagnetische Felder zeitlich nacheinander erzeugt und abstrahlt, daß die Leitliniensender mit einer Synchronisationsausstattung (20) in Verbindung stehen, und daß am Fahrzeug mindestens eine Empfangseinrichtung (22) angebracht ist, sowie daß eine Einheit (31 bis 42) zur Auswertung der aufgenommenen Signale vorgesehen ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Leitlinie mindestens ein Leitliniensender (2,21) vorgesehen ist, der für jede I eitlinie mittels mindestens zweier über Phasenschieber (28) ansteuerbarer Richtstrahler mindestens zwei Schallfelder zeitMch abwechselnd erzeugt und abstrahlt, daß am Fahrzeug mindestens eine Empfangseinrichtung (22) angebracht ist, und daß eine Einheit (32,34 bis 42) zur Auswertung der aufgenommenen Signale vorgesehen ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Radumdrehungen der Fahrzeuge Weglängenmessungen ausgehend von einem Leitlinien-Kreuzungspunkt als Bezugspunkt durchführbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Fahrzeuges in eine Kurve mindestens ein im Abstand vom Fahrzeug angebrachter Sensor vorgesehen ist, wobei der Abstand des Sensors von dem Fahrzeug dem Abstand zwischen Leitlinien-Kreuzungspunkt und einem vor dem Leitlinien-Kreuzungspunkt für die Kurveneinleitung festgesetzten Bezugspunkt entspricht