DE3932029A1 - Anlage zur positionserkennung von fahrzeugen innerhalb eines ueberwachungsgebietes - Google Patents

Anlage zur positionserkennung von fahrzeugen innerhalb eines ueberwachungsgebietes

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Description

Es gibt in der Praxis eine Vielzahl von Anwendungs­ fällen, in denen eine Positionserkennung von Fahrzeugen innerhalb eines bestimmten Überwachungsgebietes er­ wünscht ist. Fälle dieser Art sind beispielsweise die Verfolgung und Lenkung von Servicefahrzeugen, die Über­ wachung von Werttransporten, die Koordination von Polizeifahrzeugen usw.
Ein bereits bekanntes System zur Positionsmessung und -erkennung beruht auf dem Prinzip der Trägheitsnaviga­ tion (mit Funkübermittlung der Standortdaten). Dieses System bedingt jedoch einen außerordentlich hohen an­ lagentechnischen Aufwand und eignet sich schon aus die­ sem Grunde nicht für eine breite Anwendung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Positionserkennung von Fahrzeugen innerhalb eines Überwachungsgebietes zu schaffen, die sich durch einen vergleichsweise geringen Aufwand auszeichnet und gleich­ zeitig von Anwendern für die verschiedensten Zwecke ge­ nutzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.
Die erfindungsgemäße Anlage enthält eine Vielzahl von im Überwachungsgebiet verteilt angeordneten ortsfesten Positionssendern, die den einzelnen Sendern zugeordnete, hochfrequente Positionssignale abstrahlen.
In den hinsichtlich ihrer Position zu überwachenden Fahrzeugen sind Empfänger vorgesehen, die das Positions­ signal des dem Fahrzeug nächstgelegenen Positionssen­ ders aufnehmen und kurzzeitig speichern.
Die Fahrzeuge sind ferner mit Sendern ausgerüstet, die die Fahrzeugkennung sowie das gerade gespeicherte, aktuelle Positionssignal an eine - im allgemeinen orts­ feste - Zentrale übertragen. In der Zentrale erfolgt die Auswertung der in den einzelnen Fahrzeugen gespei­ cherten Positionssignale.
Zweckmäßig sind in der Zentrale Einrichtungen vorge­ sehen, die den einzelnen Fahrzeugen zugeordnete Abfrage­ rufe aussenden. In den Fahrzeugen sind umgekehrt Ein­ richtungen vorhanden, die beim Empfang des dem betref­ fenden Fahrzeug zugeordneten Abfragerufes die Fahrzeug­ kennung sowie das im Fahrzeug gerade gespeicherte, aktuelle Positionssignal über den Fahrzeugsender zur Übertragung an die Zentrale aussenden.
Nun sind Fahrzeuge, für die eine Positionserkennung wesentlich ist (wie Polizeifahrzeuge, Taxis, Service­ wagen usw.) im allgemeinen bereits mit einer Sprech­ funkanlage ausgerüstet, über die sie mit einer Zentrale verbunden sind. Um diese Anlagenteile auszunutzen, dient bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung die Sprechfunkanlage zugleich als Empfänger für den Empfang der Abfragerufe der Zentrale und als Sender zur Über­ tragung der Fahrzeugkennung und des gerade gespeicherten Positionssignales an die Zentrale.
Durch geeignete Einstellung der Sendeleistung und Sende­ charakteristik der Positionssender wird eine annähernd flächendeckende, jedoch möglichst überschneidungsfreie Form und Anordnung der Empfangsbereiche benachbarter Positionssender vorgesehen, so daß sich jedes Fahrzeug grundsätzlich nur im Empfangsbereich eines einzigen Positionssenders befindet.
Mit der erfindungsgemäßen Anlage sind beispielsweise folgende Kontrollmöglichkeiten gegeben:
  • -Positionsüberwachung von Fahrzeugen ohne Zeit- oder Routenvorgabe,
  • -Überwachung einer vorgegebenen Fahrtroute ohne Zeit­ limit für die Gesamtstrecke,
  • -Überwachung einer vorgegebenen Fahrtroutemit Zeitlimit für die Gesamtstrecke,
  • -Überwachung einer vorgegebenen Fahrtroute mit verschie­ denen Anlaufpunkten, wobei die Zeit zwischen den ein­ zelnen Anlaufpunkten festgelegt ist,
  • -Überwachung von Fahrzeugen, die zu einem bestimmten Ziel unterwegs sind, freie Routenwahl haben, aber eine vorgegebene Gesamtzeit einhalten müssen.
Die Routenüberwachung kann - je nach Wahl der Bedie­ nungsperson - in unterschiedlicher Weise erfolgen.
Beispielsweise kann die Überwachung als Hintergrund laufen, und nur bei Abweichungen von den Strecken- oder Zeitvorgaben (und/oder bei Alarm) wird die Route mit Angabe des zuletzt gemeldeten Standorts dargestellt.
Die Fahrzeuge werden zweckmäßig mit einem Notrufschalter ausgerüstet, bei dessen Betätigung das Fahrzeug sofort seine Daten an die Zentrale sendet, und zwar unabhängig davon, ob das Fahrzeug überwacht werden sollte oder nicht. In der Zentrale wird Alarm ausgelöst und die Position des Fahrzeugs sofort angezeigt.
Ist von der Zentrale nur ein Fahrzeug zu überwachen, so wird im allgemeinen die gesamte Fahrtroute auf dem Bildschirm in der Zentrale dargestellt. Ist der Maßstab zu groß, werden nur Teile der Route dargestellt und im­ mer wieder aktualisiert. Mittels einer Zoomfunktion ist es möglich, Teile der Fahrtroute bildfüllend darzustel­ len. Sind mehrere Fahrzeuge gleichzeitig zu überwachen, so wird der Bildschirm entsprechend unterteilt und/oder es werden weitere Bildschirme verwendet.
Eingehende Meldungen werden zweckmäßig in einem Zwi­ schenspeicher bis zur Beendigung der Fahrt gespeichert und dann ausgedruckt. Im Alarmfall wird die Route bis zur letzten Standortmeldung sofort ausgedruckt. Ein Tagesprotokoll sichert eine spätere Kontrolle.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht. Es zeigen
Fig. 1 ein Prinzipschema der erfindungsgemäßen An­ lage,
Fig. 2 bis 5 Blockdarstellungen der wesentlichen Anlagen­ teile.
Die in Fig. 1 schematisch veranschaulichte Anlage zur Positionserkennung von Fahrzeugen 1 in einem Überwa­ chungsgebiet 2 enthält eine Vielzahl von ortsfesten Positionssendern, von denen in Fig. 1 nur fünf benach­ barte Positionssender 3 a bis 3 e dargestellt sind. Diese Positionssender dienen zur Abstrahlung von hochfrequen­ ten Positionssignalen, die den einzelnen Sendern zuge­ ordnet sind.
Fahrzeuge 1 enthalten Empfänger zur Aufnahme und kurz­ zeitigen Speicherung des Positionssignales des dem Fahrzeug nächstgelegenen Positionssenders. Bewegt sich das dargestellte Fahrzeugl beispielsweise längs der durch den Pfeil 4 veranschaulichten Fahrtroute, so nimmt es nacheinander die Positionssignale der Posi­ tionssender 3 a, 3 e und 3 b auf.
Die Fahrzeuge 1 enthalten weiterhin Sender, die die Fahrzeugkennung und das gerade gespeicherte, aktuelle Positionssignal (im dargestellten Fall somit das Po­ sitionssignal des Positionssenders 3 b) an eine Zentrale 5 übertragen, in der die Auswertung der Positionssig­ nale erfolgt. Die Zentrale 5 sendet zu diesem Zweck den einzelnen Fahrzeugen zugeordnete Abfragerufe (Pfeil 6) aus. Ihr Empfang durch das gerufene Fahrzeug 1 be­ wirkt, daß die Fahrzeugkennung und das im Fahrzeug gerade gespeicherte Positionssignal über den Fahrzeug­ sender an die Zentrale übertragen wird (Pfeil 7).
Die Empfangsbereiche der einzelnen Positionssender 3 a-3 e sind in Fig. 1 durch Umrißlinien 3 a′-3 e′ gekennzeichnet. Die Leistung und Abstrahlcharakteristik der einzelnen Positionssender wird so gewählt, daß sich eine annähernd flächendeckende, jedoch überschneidungs­ freie Form und Anordnung der Empfangsbereiche ergibt.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Positionssenders. Er enthält im wesentlichen einen Hochfrequenz (HF)-Sender 8 mit Antenne 9, einen Infrarot(IR)-Empfänger 10 mit IR-Empfangsdiode 11, einen Mikroprozessor 12, ein Netz­ teil 13 mit Netzadapter oder Solarpanel 14, ferner einen NiCd-Akku 15.
Die Positionssender bilden ein über das gesamte Über­ wachungsgebiet verteiltes Netzwerk. Die Verteilung richtet sich nach der erforderlichen Überwachungsgenau­ igkeit und den örtlichen Gegebenheiten. Je Überwachungs­ sender wird eine im allgemeinen kreisförmige Fläche von 200-500 m Durchmesser abgedeckt. Die Sender werden an Kreuzungen, Plätzen und sonstigen wichtigen Punkten im Überwachungsgebiet montiert. Sie arbeiten netzunabhängig und senden laufend ihr Positionssignal, das die jeweilige Ortskoordinate des Positionssenders darstellt bzw. dem Standort des Senders entspricht.
Der Positionssender (vgl. Fig. 2) ist modular aufgebaut. Die einzelnen, etwa scheckkartengroßen Baugruppen stecken auf einem gemeinsamen Mutterbord für die Verbindungen.
Wichtige Daten, wie z. B. Zeitpunkt der Inbetriebnahme, letzte Reparatur, Ortskoordinate, sind im Mikroprozessor 12 gespeichert und bleiben auch beim Totalausfall der Spannungsversorgung längere Zeit erhalten.
Der HF-Sender 8 arbeitet im Frequenzbereich zwischen 40 und 80 MHz. Das Positionssignal besitzt eine Dauer von ca. 100 ms und wird alle 2 s abgestrahlt. Durch diese pulsartige Arbeitsweise ist der Stromverbrauch soweit gesenkt, daß eine Stromversorgung mit einem Solarpanel 14 möglich ist.
Die Reichweite kann in weiten Grenzen eingestellt wer­ den. Für eine zuverlässige Übertragung ist in eng be­ bauten Gebieten ein Durchmesser des Sendegebiets zwi­ schen 50 und 200 m zweckmäßig (in freien Gebieten bis 500 m).
Die Positionssender arbeiten in einem Frequenzmodula­ tionsverfahren mit einer Übertragungsgeschwindigkeit mit beispielsweise 1200 Bit/s. Die Datenübertragungszeit zwischen Positionssender und Fahrzeug beträgt etwa 0,06 s, die vom Fahrzeug zur Zentrale etwa 0,2 s.
Zum kabellosen Programmieren und Fehlerabfragen mon­ tierter Positionssender kann ein (in der Zeichnung nicht veranschaulichtes) Handterminal Verwendung fin­ den. Es enthält einen IR-Sender, einen HF-Empfänger, einen zugleich als Tastatur dienenden Bildschirm und einen Rechner. Das Handterminal kann im direkten Dialog mit dem Mikroprozessor 12 des Positionssenders (über den IR-Sender des Handterminals und den IR-Empfänger 10 des Positionssenders) kommunizieren und die abge­ fragten Daten (letzte Reparatur, Code, Installations­ termin, Funktionsfehler usw.) auf seinem Bildschirm anzeigen. Ebenso erfolgen die Aktivierung und Deakti­ vierung des Positionssenders drahtlos über das Hand­ terminal.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der in den Fahrzeugen vorgesehenen Anlagenteile. Sie enthalten einen HF-Em­ pfänger 16 mit Empfangsantenne 17 (zum Empfang der von den Positionssendern ausgesandten Positionssignale), eine Sprechfunkanlage, eine Koppeleinheit 18 sowie einen Adapter 19 zu der im Fahrzeug vorhandenen Sprech­ funkanlage, einen Mikroprozessor 20, eine Bedienungs­ einheit 21, ein Netzteil 22 sowie einen Adapter 23 zur Stromversorgung aus dem Bordnetz.
Der Mikroprozessor 20 speichert permanent die Fahr­ zeugkennung und die letzten drei bis vier Positions­ signale. Nimmt der HF-Empfänger 16 einen von der Zen­ trale ausgesandten Abfrageruf auf, so prüft der Mikroprozessor 20, ob die Sprechfunkanlage des Fahr­ zeugs frei ist und schickt dann seine Daten (mit evtl. Wartungsmeldungen des Positionssenders) über die Kop­ peleinheit 18, den Adapter 19 und die Sprechfunkanlage des Fahrzeugs an die Zentrale. Spricht der Fahrer ge­ rade über die Sprechfunkanlage, so wird das Signal in der nächsten Sendepause übertragen (die erforderliche Sendezeit liegt bei 100 ms).
Eine in der Bedienungseinheit 21 vorgesehene Notruftaste löst sofort eine Dauermeldung an die Zentrale aus, bis eine Bestätigung erfolgt.
Fig. 4 zeigt ein Gesamtschema der Zentrale 5. Sie ent­ hält eine Sprechfunkanlage 24, eine Schnittstelle 25 zur Sprechfunkanlage, einen Zentralrechner 26 mit Bild­ schirm 27 und Tastatur 28, etwaige Zusatzbildschirme 27 a-27 c sowie einen Drucker 29.
Die wesentlichen Anlagenteile der Schnittstelle 25 sind in Fig. 5 veranschaulicht. Die Schnittstelle enthält eine Koppeleinheit 30 sowie einen Adapter 31 zur vorhandenen Sprechfunkanlage, einen Schnittstellen­ adapter 32 zum Zentralrechner 26, einen Mikroprozessor 33 (mit Anschluß an die Tastatur 28) sowie einen Netz­ teil 34 mit Netzadapter 35.
Die Zentrale kann mehrere tausend Positionssender und einige hundert Fahrzeuge gleichzeitig verwalten. Das System ist flexibel und bietet zahlreiche Anpassung­ und Ausbaumöglichkeiten. So können beispielsweise die Positionssender von verschiedenen Anwendern gemeinsam benutzt werden, ohne daß Positionsmeldungen und Nach­ richten von anderen Anwendern empfangen werden können.
Im Zentralrechner sind die Gebietskarten und die Standortkoordinaten der Positionssender permanent ge­ speichert (digitalisierter Stadtplan). Die Meldungen der Fahrzeugpositionen werden verarbeitet und vom Rech­ ner auf dem Bildschirm-Stadtplan dargestellt. Für groß­ flächige Darstellungen kann ein Videoprojektor ange­ schlossen werden.
Die Software wird zweckmäßig in drei Komponenten unter­ teilt:
  • - Das Programm ist im Zentralrechner gespeichert. Es führt die Berechnungen durch, verwaltet den Bildschirm usw.
  • - Festdaten (wie insbesondere der Stadtplan) befinden sich auf einem scheckkartengroßen Speichermedium. Diese Daten können vom Bediener nicht verändert wer­ den. Da 256 verschiedene Farbtöne gleichzeitig auf dem Bildschirm darstellbar sind, unterscheidet sich der digitalisierte Stadtplan in visueller Hinsicht kaum von normalen Landkarten.
  • - Variable Daten (wie Routen, Baustellen, Fahrzeugken­ nungen, Zeit- und Ortsvorgaben) werden vom Bediener auf eine Scheckkarte für variable Daten eingegeben.
Vom Fahrzeug kommende Signale (Fahrzeugkennung, Posi­ tionssignal des Positionssenders, in dessen Empfangs­ bereich sich das Fahrzeug befindet, evtl. Wartungsmel­ dungen des Positionssenders) setzt die Schnittstelle 25 (Fig. 4) in eine für den Rechner 26 lesbare Zeichenkette um. Der Rechner ruft den zum Signal gehörenden Standort des Senders aus dem Speicher ab und stellt das Fahrzeug an der entsprechenden Stelle auf dem Stadtplan dar. Weitere Informationen, die Route und das Fahrzeug be­ treffend, blendet er am Bildschirm 27 in einer Infor­ mationszeile ein. Fahrzeuge, Routen und Informationen werden zur Unterscheidung der einzelnen Fahrzeuge in unterschiedlichen Farben angezeigt.
Entsprechend den individuellen Anforderungen der An­ wender kann das System beispielsweise wie folgt aus­ gebaut und erweitert werden:
  • - Informationsterminal mit LDC-Bildschirm im Fahrzeug (über Tastatur in der Zentrale eingegebene Nachrich­ ten können dann auf einem kleinen Bildschirm im Fahrzeug ausgegeben werden),
  • - Zusatzgerät mit LCD-Bildschirm zum Anschluß an Autoradios (das Radio fungiert als Synthesizer für die Sprachausgabe),
  • - Notrufgeber integriert in die Sprechfunkanlage im Fahrzeug,
  • - Notrufgeber adaptiert an das Autoradio,
  • - tragbares Mobilgerät für Lotsendienste,
  • - Sprachausgabe (die Meldungen des Informationsterminals werden mittels eines Sprachsynthesizers in menschli­ che Sprache umgewandelt),
  • - Ankopplung an Verkehrsleitsysteme für öffentliche Verkehrsmittel.

Claims (10)

1. Anlage zur Positionserkennung von Fahrzeugen (1) innerhalb eines Überwachungsgebietes (2), gekennzeichnet durch folgende Anlagenteile:
  • a) eine Vielzahl von im Überwachungsgebiet verteilt angeordneten ortsfesten Positionssendern (3 a-3 e) zur Abstrahlung von den einzelnen Positionssen­ dern zugeordneten, hochfrequenten Positions­ signalen,
  • b) in den Fahrzeugen (1) vorgesehene Empfänger (16) zur Aufnahme und kurzzeitigen Speicherung des Positionssignales des dem Fahrzeug nächstgelege­ nen Positionssenders,
  • c) in den Fahrzeugen vorgesehene Sender zur Übertra­ gung der Fahrzeugkennung und des gerade gespei­ cherten Positionssignales an eine Zentrale (5),
  • d) eine Zentrale (5) zur Auswertung der in den ein­ zelnen Fahrzeugen jeweils gespeicherten Positions­ signale.
2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
  • a) in der Zentrale (5) vorgesehene Einrichtungen zur Aussendung von den einzelnen Fahrzeugen (1) zuge­ ordneten Abfragerufen,
  • b) in den Fahrzeugen vorgesehene Einrichtungen, die beim Empfang des dem betreffenden Fahrzeug zuge­ ordneten Abfragerufes die Fahrzeugkennung sowie das im Fahrzeug gerade gespeicherte Positions­ signal über den Fahrzeugsender zur Übertragung an die Zentrale aussenden.
3. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 2, unter Verwendung von mit einer Sprechfunkanlage versehenen Fahrzeugen (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Sprechfunkanlage zugleich als Empfänger für den Empfang der Abfragrufe der Zentrale (5) und als Sender zur Übertragung der Fahrzeugkennung und des gerade gespeicherten Posi­ tionssignales an die Zentrale dient.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise mit einer Stromversorgung durch Solarzellen versehenen Positionssender (3 a-3 e) eine Frequenz zwischen 40 und 80 MHz aufweisen, wobei das Positionssignal vorzugsweise eine Zeitdauer von etwa 100 ms und eine Periode von 2 s besitzt.
5. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine annähernd flächendeckende, jedoch möglichst über­ schneidungsfreie Form und Anordnung der Empfangsbe­ reiche benachbarter Positionssender (3 a-3 e).
6. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgen­ de im Positionssender vorgesehene Anlagenteile:
  • a) einen HF-Sender (8),
  • b) einen IR-Empfänger (10),
  • c) einen Mikroprozessor (12),
  • d) ein Netzteil (13) mit Netzadapter oder Solarpanel.
7. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgen­ de im Fahrzeug vorgesehene Anlagenteile:
  • a) einen HF-Empfänger (16)
  • b) eine Sprechfunkanlage,
  • c) eine Koppeleinheit (18) sowie ein Adapter (19) zur Sprechfunkanlage,
  • d) einen Mikroprozessor (20),
  • e) eine Bedienungseinheit (21),
  • f) ein Netzteil (22) sowie einen Adapter (23) zur Stromversorgung aus dem Bordnetz.
8. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgen­ de in der Zentrale vorgesehene Anlagenteile:
  • a) eine Sprechfunkanlage (24),
  • b) eine Schnittstelle (25) zur Sprechfunkanlage,
  • c) einen Zentralrechner (26),
  • d) wenigstens einen Bildschirm (27).
9. Anlage nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgen­ de in der Schnittstelle (25) zur Sprechfunkanlage (24) vorgesehene Anlagenteile:
  • b1) eine Koppeleinheit (30) zur Sprechfunkanlage,
  • b2) einen Schnittstellenadapter (32) zum Zentral­ rechner (26),
  • b3) einen Mikroprozessor (33),
  • b4) einen Netzteil (34).
10. Anlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein zum kabellosen Programmieren und Fehlerabfragen montierter Positionssender dienendes Handterminal mit folgenden Anlagenteilen:
  • a) einen IR-Sender,
  • b) einen HF-Empfänger,
  • c) einen zugleich als Tastatur dienenden Bildschirm,
  • d) einen Rechner.
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