DE3916730C2 - Anordnung zur Spurführung eines Fahrzeugs über einem passiven Leitmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Anordnung ist aus der EP 02 01 720 A1 bekannt. Dort beruht die Spurführung auf der Abtastung eines Spurbandes, z. B. einer Aluminiumfolie, durch eine Sensoreinrichtung mit drei Sensoren.

Mit Beschreibung der Fig. 3 (Spalte 5, Zeilen 33-55) wird insbesondere ein einfaches Codiersystem dargestellt. Hiernach werden rechts und links neben dem Spurband weitere sensorisch erfaßbare metallene Codierstreifen aufgebracht. Über zusätzliche Sensoren (2, 3 sowie 1, 4) lassen sich kurze und lange Codierungsstreifen unterscheiden. Umfangreichere Codierungen sind jedoch nicht möglich, da für jedes Bit ein Codierstreifen gesetzt oder nicht gesetzt werden muß. Weiterhin ist es nachteilig, daß eine elektromagnetisch saubere Umgebung vorausgesetzt wird. Überall dort, wo Armierungen in der Fahrbahn oder Metallspäne und dergl. auf der Fahrbahn liegen, macht die Erkennung der Signale Probleme.

Es wird weiter angegeben, daß auch bei Unterbrechung des Spurbandes das Fahrzeug seinen Weg fortsetzt, indem die gerade vorhandene Lenkstellung beibehalten wird.

Zur Spurführung von Fahrzeugen werden außer optischen Sy­ stemen üblicherweise von einem Generator getriebene in der Fahrbahn verlegte Induktionsschleifen verwendet. Das Leit­ mittel ist also aktiv. Der Vorteil der aktiven Systeme ist, daß sie auch über einen großen Abstand präzise erkannt wer­ den können.

Bei Verwendung passiver Leitmittel muß allgemein eine grö­ ßere Ungenauigkeit oder ein geringerer Leseabstand akzep­ tiert werden. Vorteilhaft ist jedoch, daß sie an sich nicht ausfallen können und der fahrbahnseitige Aufwand geringer ist.

Es ist bekannt, zur Spurführung in der Fahrbahn Leitmittel aus elektromagnetische Wechselfelder beeinflussendem Mate­ rial zu verwenden. Geeignet sind Aluminium- oder auch Ma­ gnetfeld beeinflussende Bleche, die in die Fahrbahn einge­ lassen werden.

Seit einigen Jahren werden auch sog. passive Kode- oder In­ formationsträger zur Ortskodierung in der Fahrbahn verwen­ det. Sie beziehen die notwendige Betriebsenergie aus einer Sendeeinrichtung am Fahrzeug. Für die Energieübertragung sind sie mit einer Antenne ausgerüstet, die je nach Ausfüh­ rung (z. B. mit einem Ferritkern) das Wechselfeld auf ähnli­ che Weise wie ein Blech beeinflußt.

Durch die DE 27 40 422 B1 ist bekannt, ein Leit­ mittel in der Fahrbahn zu verwenden, um ein hochfrequentes Feld, das von einer achsparallelen Sendespule ausgeht, zu verzerren. Dazu wird die Sendespule von einem Generator mit konstanter Frequenz und Amplitude gespeist. Es bildet sich das genannte hochfrequente elektromagnetische Feld quer zur Fahrtrichtung. Im einfachsten Fall wird das Feld mit zwei ebenfalls achsparallelen Induktionsspulen gemessen. Die Meßspulen liefern der jeweiligen Feldstärke entsprechend analoge Signale, welche einer üblichen Lenkregelung zuge­ führt werden. Es ist erforderlich, daß das Leitmittel rela­ tiv tief in die Fahrbahn eindringt, damit Feldablenkungen deutlich erkannt werden. Dies wird durch hochkantige Bleche erreicht. Bei diesem Verfahren ist die aufwendige Installa­ tion der Bleche in der Fahrbahn nachteilig.

Passive Kode- oder Informationsträger sind durch die US 41 96 418 und andere Verfahren bekannt. Typisch ist, daß Energie von dem Lesegerät (z. B. am Fahrzeug) ähnlich wie bei einem Trafo mit jedoch sehr großem Luftspalt übertragen wird. Im Kodeträger wird die Energie gleichgerichtet, der Kodespeicher ausgelesen und die gleiche oder eine andere Antenne mit dem Kode moduliert. In der Lesestation wird das Signal empfangen und ausgewertet. Die Antenne des Kodeträ­ gers besteht häufig aus einem bewickelten Ferritkern, ist also magnetisch leitend. Dadurch beeinflußt die Antenne das elektromagnetische Wechselfeld ähnlich wie ein Blech.

Aus der Druckschrift DE-AS 16 13 991 ist eine elektrische Steuereinrichtung für die selbständige Steuerung eines Fahrzeugs bekannt, bei der durch einen mit Wechselstrom ge­ schlossenen Leiter (24), der entlang der Fahrstrecke ange­ ordnet ist, Spannungen in zwei Spulen (22, 22) induziert werden. Der Vergleich der Phasenlage der in der Spule (20) induzierten Spannung (Referenzspannung) und der zweiten Spannung gibt hierbei die Richtung der Abweichung an (Spal­ te 1, Anspruch 1, Fig. 1, 3, 7). Verfahren dieser Art sind weiterhin bekannt und werden oft eingesetzt.

Nachteilig ist hier ebenfalls die notwendige Verwendung ei­ nes aktiven Leitmittels. Hierfür wird meistens eine ring­ förmig geschlossene Führungsleitung verwendet, in die von einem fahrbahnseitigen Generator ein entsprechender Wech­ selstrom getrieben wird. Entlang der Führungsleitung wird dann das gewünschte elektromagnetische Feld abgestrahlt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art aufzuzeigen, deren Aufwand zur Spurführung quer zur Fahrtrichtung bei zusätzlicher Positionierung in Fahrtrichtung sowohl fahrzeug- als auch fahrbahnseitig geringer wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Die Positionierung in Fahrtrichtung mittels des zweiten Sensors kann durch eine einfache entsprechende Erweiterung am Auswerter, z. B. mittels eines Multiplexers erfolgen.

Es ist möglich, Baugruppen von Spurführungs- und Kodeträgerlesegerät zu kombinieren. Beispielsweise lassen sich gemäß Anspruch 2, Generator und Sendeantenne bei entsprechender Auslegung gemeinsam verwenden.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß nur ein Sensor benötigt wird, um die Größe der Abweichung von der Fahrbahn festzustellen. Das Bezugssignal für die Richtung der Abweichung kann direkt vom Sender oder indirekt durch einfachste Koppelelemente vom Sender oder der Antenne abgegriffen werden.

Vorteilhaft ist auch, daß das Leitmittel auf oder in der Fahrbahn aufgebracht werden kann. Das aufwendige Fräsen wie für Induktionsschleifen ist nicht erforderlich. Dadurch werden Hallenböden oder Straßen nicht oder nur sehr gering beschädigt.

Die Kontrolle der Amplitude des Bezugssignals kann auch ge­ nutzt werden, um die Anwesenheit des Leitmittels zu prüfen. Falls das zu erwartende Leitmittel nicht innerhalb einer bestimmten Strecke festgestellt wird, kann das Fahrzeug ge­ stoppt werden. Es wird also der Ort in Fahrtrichtung er­ kannt. Das Leitmittel kann als festcodierte Informations­ quelle ähnlich einem Barcode genutzt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dar­ gestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Anordnung mit senkrechter Ferritantenne.

Fig. 2 Anordnung mit waagerecht wirkender Luftspule.

Fig. 3 Darstellung des Versatzsignals in Abhängigkeit von der Abweichung.

Fig. 4 Darstellung einer Ausführung zur genauen Positionierung in Fahrtrichtung.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer senkrechten Antenne (1) am Fahrzeug. Hier ist es eine Ferritantenne, die mit einem Kondensator einen Schwingkreis bildet. Der Generator (5) liefert die Energie. Von der Antenne ausge­ hend sind zwei Feldlinien (7) dargestellt. In der Mittella­ ge des Sensors (2) über dem Leitmittel (3) wird kein Ver­ satzsignal (Fig. 3 (10)) über die Zuleitung (9) an den Aus­ werter (6) gegeben. In diesem Auswerter (6) befinden sich die üblichen Mittel, um die Signale weiter zu verarbeiten. Das Leitmittel (3) hat je nach Entfernung, Art und Größe einen Einfluß auf die Amplitude an der Antenne (1). Somit kann das Bezugssignal (8) nicht nur als Referenz für die Phase zur Erkennung der Richtung der Abweichung rechts oder links genutzt werden. Es bietet sich auch an, mit diesem Mittel zu prüfen, ob überhaupt ein Leitmittel vorhanden ist. Auch hierfür ist die Ausbildung der Antenne zum Schwingkreis vorteilhaft. Abgestimmte Schwingkreise mit ho­ her Güte reagieren sehr deutlich auf das Leitmittel. Das Leitmittel (3) ist hier als liegende Ferritantenne eines Kode- oder Informationsträgers angenommen.

Fig. 2 stellt eine weitere Ausführungsform dar. Die Antenne (1) ist hier als quer zur Fahrtrichtung liegende Luftspule ausgeführt. Der Sensor (2) befindet sich nicht über dem Leitmittel (3). Das Feld ist durch das Leitmittel unsymme­ trisch; es wird ein entsprechendes Signal im Sensor er­ zeugt. Die Feldlinien (7) verdeutlichen die Feldänderung.

Fig. 3 zeigt Phasenlage und Amplitude (U) des Versatzsi­ gnals (10) in Abhängigkeit von der Abweichung (d) quer zur Fahrtrichtung.

Fig. 4 zeigt die Positionierung des Fahrzeugs, mit einem weiteren, in Fahrtrichtung ausgerichteten Sensor. Der Positioniersensor (14) ist in der Funktionsweise mit dem hier für die Spurhaltung genutzten Sensor (2) ver­ gleichbar. Über einem passiven Kode- oder Informationsträ­ ger (16) mit senkrechtstehender Ferritantenne als Leitmit­ tel (3) kann er sehr genau am Ort in Fahrtrichtung positio­ nieren. Hierfür ist der deutliche Nulldurchgang (17) des phasenbezogenen gleichgerichteten Wechselspannungssignals (15) wegen der Steilheit mittig bezogen auf die Ferritan­ tenne des Kodeträgers (16) vorteilhaft. Es handelt sich in dieser Anwendung also um zwei Anordnungen zur Führung eines Fahrzeugs, wobei der eine Sensor (2) zur Füh­ rung quer zur Fahrtrichtung und der andere Sensor als Posi­ tioniersensor (14) zur Führung längs zur Fahrtrichtung dient. Beide Anordnungen nutzen den gleichen Generator, die gleiche Antenne (1) und die gleichen längs der Fahrbahn in­ stallierten passiven Leitmittel.

Claims (2)

1. Anordnung zur Spurführung eines Fahrzeugs über einem eine Fahrspur bildenden, passiven Leitmittel, welches elektromagnetische Wechselfelder beeinflussende Eigen­ schaften hat, bestehend aus einer fahrzeugseitigen Sendeeinrichtung mit Generator und Antenne zur Abstrahlung eines elektromagnetischen Wechselfeldes und einer Sensor­ einrichtung zur Aufnahme und Auswertung des durch das Leitmittel beeinflußten Wechselfeldes zur Spurführung des Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung und mit der Fahrspur zugeordneten, passiven Informationsträgern, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Leitmittel (3) aus den längs der Fahrspur In Abständen installierten passiven Informations­ trägern (16) besteht,
• - daß die Sensoreinrichtung zur Spurführung des Fahrzeuges aus einem einzelnen Sensor (2) besteht, der quer zur Fahrtrichtung ausgerichtet ist,
• - daß ein weiterer Sensor (14) zur Aufnahme der Feld­ linien des Wechselfeldes längs in Fahrtrichtung ausgerichtet ist, wobei eine diesem Sensor (14) zugeordnete Auswerteeinrichtung die durch die passiven Informationsträger erzeugten Nulldurchgänge einer auf die Phase des abgestrahlten Wechselfeldes bezogenen, gleichgerichteten Wechselspannung zur Positionierung des Fahrzeuges längs der Fahrtrichtung auswertet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (5) und die Antenne (1) sowohl zur Spurführung als auch zur Positionierung des Fahrzeugs gemeinsam verwendet werden.