DE4131341A1 - Einrichtung zur radiofrequent-drahtlosen uebertragung von messdaten von einem fahrzeug - Google Patents
Einrichtung zur radiofrequent-drahtlosen uebertragung von messdaten von einem fahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur radiofrequent-
drahtlosen Übertragung von Meßdaten von einem Fahrzeug
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Systeme zur radiofrequent-drahtlosen Übertragung von
Meßdaten von Fahrzeugen sind bekannt. So ist es bei
spielsweise bekannt, eine Vielzahl von fortlaufend sich
ändernden Daten zu digitalisieren und in serielle Daten
pakete umzusetzen und aus einer Vielzahl solcher Daten
pakete einen seriellen Datenstrom zu erzeugen, mit letzt
welchem dann ein AM-, FM- oder PM-Sender moduliert wird,
und auf der Seite eines entsprechenden Empfängers mittels
einer umgekehrt verlaufenden Disassemblierung eines ent
sprechend demodulierten Signals die einzelnen Daten und
deren Zeitverläufe wiederzugewinnen. Vielfach werden da
bei auch störungsunterdrückende PCM-Techniken angewandt.
Diese Systeme weisen jedoch einige Nachteile auf. Die
seriell-vielkanalige Übertragung bedingt zunächst hohe
Modulationsfrequenzen. Infolgedessen belegt das modulierte
Hochfrequenzsignal, d. h. der Träger und die je nach Modu
lationsart und Übertragungsgenauigkeit mehr oder weniger
vollständig mitzuübertragenden Seitenbänder, ein relativ
breites Frequenzband. Treten innerhalb dieses Frequenzban
des selektive Übertragungsstörungen auf, sind im Ergeb
nis alle Datenkanäle betroffen und insoweit in der Regel
immer alle empfangsseitig wiedergewinnbaren Meßdaten ent
sprechend verfälscht. Da entsprechende Übertragungsstrecken
um so breitbandiger vorgesehen werden müssen, je mehr
Meßdaten und/oder je genauer solche übertragen werden sol
len und vorgenannte Störungen um so wahrscheinlicher wer
den, je größer die Übertragungsbandbreite gewählt wird,
gibt es für den Störabstand solch herkömmlicher Übertra
gung eine auch mit hohem technischem Aufwand nicht über
schreitbare, natürliche Grenze, sofern die Sendeleistung
aus energetischen Gründen nicht (beliebig) hoch gewählt
werden kann. Dieser Fall liegt aber bei den meisten An
wendungen vor, bei denen Meßdaten von einem bewegten
Objekt, etwa einem Fahrzeug, übermittelt werden sollen.
Bei PCM-Übertragung kommt hinzu, daß eine auch nur ge
ringfügige Störung des Datenrahmencodes zur Fehlüber
tragung sämtlicher Daten führt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur radio
frequent-drahtlosen Übertragung von Meßdaten von einem
Kraftfahrzeug zu schaffen, welche eine störungsarme viel
kanalige Übertragung von Meßdaten erlaubt.
Diese Aufgabe wird bei einer erfindungsgemäßen Ein
richtung nach der Gattung des Anspruchs 1 gelöst.
Diese Einrichtung erlaubt in vorteilhafter Weise eine
extrem störungsarme Übertragung von Meßdaten, indem zum
einen nicht Kanaldaten, sondern mit Kanaldaten schmalban
dig modulierte Träger ("Trägerkanäle") sequentiell gemul
tiplext übertragen und empfangen werden und andererseits
sowohl sende- als auch empfangseits der Kanalbezug durch
eine echtzeitgesteuerte Kanalaufschaltung bzw. -abfrage
erfolgt. Der Echtzeitbezug, und dadurch die exakte Kanal
zuordnung, kann dabei mittels eines sowohl im Sender als
auch im Empfänger vorhandenen Normalzeitempfänger sicher
gestellt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind nach Lehre der darauf
rückbezogenen Ansprüche 2 bis 9 gegeben.
Dabei erlaubt die gemäß dem abhängigen Anspruch 4 und fol
genden ausgebildete Einrichtung eine optimale Anpassung
an wechselnde Übertragungsbedingungen und -strecken.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und nachfolgend erläutert. Es zeigt
Fig. 1 das Funktionsblockschaltbild des fahrzeugseiti
gen Teils einer Einrichtung zur radiofrequent-draht
losen Übertragung von Meßdaten von einem
Fahrzeug;
Fig. 2 das Funktionsblockschaltbild des ortsfesten
Teils einer Einrichtung zur radiofrequent-draht
losen Übertragung von Meßdaten von einem
Fahrzeug;
Fig. 3 das Funktionsblockschaltbild eines erweiterten
fahrzeugseitigen Teiles einer solchen Einrich
tung, die zusätzlich z. B. die Möglichkeit einer
bedarfsangepaßt intelligenten Datenreduktion
bietet.
Der fahrzeugseitige Einrichtungsteil gemäß Fig. 1
umfaßt mehrere Meßkanäle 11.1 . . . 11.m bis 12.1 . . . 12.m,
die zu n Gruppen 10.1 bis 10.n zusammengefaßt
sind; der Einfachheit halber sind hier nur zwei Gruppen
10.1 und 10.n figürlich gezeigt. Die Ausgänge der Meß
kanäle sind an einen m-kanaligen Meßstellenumschalter 13
geführt, welcher den eingangsseitigen Gruppenfächer n
aufweist. Dessen m Ausgänge sind auf die Modulations
eingänge je eines sehr schmalbandigen FM/PM-Quarzoszil
lators 14.1 . . . 14.m geführt. Die Ausgänge 15.1 . . . 15.m
sind an ein Summiermittel 16, etwa in Form eines
breitbandigen Power-Combiners geführt, dem eine Lei
stungsverstärkerstufe 17 mit Antenne 18 folgt.
Zur Anwahl der Schaltverbindungen zwischen den Meßkanä
len 11.1 . . . 12.m und den FM/PM-Quarzoszillatoren 14.1 . . . 14.m
ist der Meßstellenumschalter 13 über einen
Steuerpfad 22 mit einer Echtzeitlogik 21 verbunden, die
entsprechende Schaltbefehle echtzeitverkettet erzeugt
und ausgibt. Hierfür enthält diese ein Frequenz- bzw.
Zeitnormal, das von einem Normalzeitempfänger 20, wel
cher von einer Normalzeit-Empfangsantenne 19 gespeist
wird (z. B. in Form einer Empfangsspule), durch ein
Echtzeit-Kontrollsignal gesteuert werden kann. Ein in
diesem Zusammenhang geeigneter Normalzeitsender ist
z. B. der Normalzeitsender DCF 77.
Die einzelnen FM/PM-Quarzoszillatoren werden nur mit ge
ringem Hub moduliert, so daß die Abstände ihrer Mitten
frequenzen z. B. nur das Fünffache des maximalen Modula
tionshubes betragen können. Grundsätzlich kann die Zahl
der FM/PM-Quarzoszillatoren 14.1 . . . 14.m - und insoweit
die Zahl m der Meßstellen pro Gruppe - beliebig groß
sein.
Der ortsfeste Einrichtungsteil gemäß Fig. 2 umfaßt u. a.
eine Antenne 23, einen nachfolgenden Bandpaßverstärker
24, welcher nur das durch die Sendefrequenzen des
Einrichtungsteils gemäß Fig. 1 belegte Frequenzband
passieren läßt, eine Frequenzweiche 25 mit Ausgängen
26.1 . . . 26.m, sowie m an letztere angeschlossene Schmal
bandempfänger 27.1 . . . 27.m. Die Ausgänge besagter m Em
pfänger sind an einen m-kanaligen Meßkanalumschalter 28
mit einem Ausgangsgruppenfächer von n, hier veranschau
licht mit n = 2, geführt, der Kanalausgänge 33.1 . . . 34.m
speist.
Entsprechend dem Einrichtungsteil gemäß Fig. 1 steht
der Meßkanalumschalter 28 über einen Steuerpfad 32 mit
einer Echtzeitlogik 31 in Verbindung, die ebenfalls ein
Frequenz bzw. Zeitnormal enthält und entsprechende
Schaltbefehle insoweit echtzeitverkettet erzeugt und
ausgibt, um damit die Schaltverbindungen zwischen den
Ausgängen der m Schmalbandempfänger und den Meßkanal
ausgängen 33.1 . . . 34.m zu steuern. Auch das Zeitnormal
der Echtzeitlogik 31 kann vorteilhafterweise von einem
Normalzeitempfänger 30, welcher von einer Normalzeit-Empfangs
antenne 29 gespeist wird (z. B. in Form einer
Empfangsspule), durch ein Echtzeit-Kontrollsignal
gesteuert werden.
Die Einrichtung funktioniert wie folgt.
Die beiden Logiken 19 und 29 geben an ihren Ausgängen
zeitlich koinzidente, und insoweit zu jeder Zeit in
eindeutiger Weise den Gruppen 10.1 . . . 10.n exakt zuge
ordnete Einstellbefehle an den Meßstellenumschalter 13
bzw. den Meßkanalumschalter 28 ab. Nach Maßgabe dieser
Einstellbefehle werden die Umschalter 13 und 28 in zyk
lischer Weise synchron betätigt, und zwar unabhängig
davon, ob Störungen welcher Art auch immer oder gar ein
Abreißen der drahtlosen Datenübertragung zwischen Anten
nen 18 und 23 stattfindet. Diese Funktion ist bei Gleich
lauf der Echtzeitlogiken 21 und 31 gewährleistet. Wer
den zur Erhöhung der Stabilität zusätzlich Normalzeitem
pfänger 20 und 30 vorgesehen, sind entsprechende separa
te Antennen 19 und 29 vorzugsweise so realisiert, daß
sie im Fernfeld eines Normalzeitsenders bei jeder be
liebigen Position einen ausreichenden Pegel an die
die Empfänger 20 und 30 abgeben.
Eine selektive Störung, etwa aufgrund einer vorüber
gehenden frequenzselektiven Auslöschung oder aber einer
Träger-Überdeckung durch ein externes Störsignal, stört
insoweit nur vorübergehend einen oder allenfalls wenige
nahe beieinander liegende Kanäle, während die Datenüber
tragung über die restlichen Kanäle ungestört bleibt. Da
die Umschalter 13 und 28 echtzeitverkettet und insoweit
synchron in einander entsprechende Schaltstellungen ge
steuert werden, bleibt auch bei längerer vollständiger
Unterbrechung der Übertragung - etwa wenn der fahrzeug
seitige Sendeteil der Einrichtung vorübergehend außer
Reichweite des ortsfesten Empfangsteils gerät - eine
sende- und empfangseitig exakte Kanalzuordnung erhalten.
Dies gilt insbesondere auch bei Kontrolle der Echtzeit
logiken 21 und 31 durch Normalzeitempfänger 20 bzw. 30,
da in der Regel Normalzeitsender innerhalb eines im Ver
gleich zur Übertragungsstrecke viel größeren Raumes
gleichmäßig empfangen werden können.
Es gibt Anwendungsfälle, bei denen die vorerwähnte
zyklische Kanalzuweisung in festem Raster stört, etwa
wenn einem augenblicklich sich ändernden Meßwert in
einem nicht vorhersehbaren Kanal eine erhöhte Bedeutung
zukommt und deshalb eine augenblicklich zu erhöhende
Meßgenauigkeit oder höhere Abtastrate im betreffenden
Meßkanal erwünscht ist.
Eine Übertragungseinrichtung mit gemäß Fig. 3 weiter
gebildetem fahrzeugseitigem Teil wird auch solchen An
forderungen gerecht.
Sie stützt sich auf einen Mikrocomputer 35 mit EPROM und
RAM-Bereichen 38 bzw. 39 sowie auf einen Analog/Digital-Kon
verter 36 mit einer Vielzahl von Eingängen, an welche
Meßstellen 11.1 bis 11.m anschließbar sind. Es kann sich
hierbei also auch um einen die vorgenannten Teile ein
stückig umfassenden Single-Chip-Mikro-Controller mit
on-chip EPROM handeln.
Eine von einem Zeitnormal angetriebene Taktaufberei
tungsstufe 21′ ist mit dem Mikrocomputer 35 verbunden
und liefert an diesen ein echtzeitverkettetes Taktsig
nal. Der Speicher des Mikrocomputers 35 ist vorzugsweise
in einen als Festwertspeicher fungierenden EPROM-Bereich
38 und einen als Arbeitsspeicher fungierenden RAM-Be
reich 39 aufgeteilt. Außerdem ist ein bidirektional be
treibbarer Ein-/Ausgangsport 37 vorgesehen. Wenigstens
ein Ausgang ist mit einer auf eine Sendeantenne 42
wirkenden Sendeeinrichtung 40 verbunden, die aus einem
vorzugsweise gemäß Fig. 1 konfigurierten Mehrkanalsender
40.1 und einem Modulator 40.2 besteht. Sofern es sich um
einen digitalen Modulator handelt, kann dieser z. B. ein
schnell ladbares Schieberegister mit verschiedenen Os
zillatoren zugeteilten Segmenten umfassen und/oder eben
falls mit der Taktaufbereitungsstufe 21′ verbunden sein,
wie durch gestrichelte Linien 45.1 und 45.2 angedeutet.
Des weiteren ist eine besondere Befehlsempfangseinrich
tung 41 mit Antenne 43 vorgesehen. Sie besteht aus einem
eigentlichen Empfänger 41.1 und einer Auswertstufe 41.2,
aus der der Mikrocomputer 35 über den Ein-/Ausgangsport 37
einen empfangenen Befehl abholen kann. Das Frequenznormal
der Taktaufbereitungsstufe 21′ kann sinngemäß von einem
Normalzeitempfänger 20, dem von einer Empfangsantenne 19
hochfrequente Normalzeitsignale zugeführt werden, kon
trolliert werden. Schließlich können noch Mittel oder
Wege 44 vorgesehen sein, um am fahrzeugseitigen Teil
der Einrichtung direkt, z. B. manuell, Befehle einzu
geben bzw. ein laufendes Übertragungsprogramm zu
verändern oder auszuwechseln.
Die so fortgebildete Einrichtung funktioniert insge
samt wie folgt.
Die an Meßstellen 11.1 . . . 11.m anstehenden Signale
werden vom Mikrorechner nach Maßgabe wenigstens eines
im EPROM 38 abgelegten Programms zyklisch eingelesen,
digitalisiert, seriell gewandelt und entweder uni-se
riell oder parallel-seriell an den Modulator 40.2 über
tragen, je nachdem, wie der Modulator 40.2 beschaffen
ist und wie viele Kanäle im Sinne von Fig. 1 der Sender
40.1 aufweist.
Wesentlich ist, daß der Mikrorechner 35 auf drahtlose
Anforderung seitens einer ortsfest kooperativen Empfangs
einrichtung außer aktuellen Meßwerten auch wenigstens
einen Verifikationsdatensatz zur Übertragung bringen
kann, welcher z. B. die augenblickliche oder künftige
Sequenz der Abfrage der Meßstellen 11.1 bis 11.m und
deren Bezug zur Normalzeit beschreibt.
Auf diese Weise kann im ortsfesten Einrichtungsteil
jedem empfangenen Augenblickswert eindeutig der augen
blicklich gültige Kanal zugeordnet werden. Hierfür kann
der figürlich nicht dargestellte ortsfeste Teil der
Einrichtung ebenfalls mit einem entsprechenden Mikro
rechner ausgestattet sein, welcher von einem in gleicher
Weise gewonnenen, normalzeitverketteten Taktsignal an
getrieben wird.
Vermöge der Echtzeitverkettung können auch bei vorüber
gehend vollständiger Unterbrechung der Übertragung her
nach wieder empfangbare Signale sofort und eindeutig
den richtigen Kanälen zugeordnet werden, d. h., auch
bei sehr geringem Signal-Rauschabstand.
Zur Reduktion der Übertragungsbandbreite zum orts
festen Teil der Übertragungseinrichtung können im Mikro
rechner 35 zusätzlich entweder Einzelmeßwerte miteinander
verknüpft werden (etwa Drehzahl · Drehmoment = Leistung),
oder es können Daten vorverarbeitet werden (z. B. Lastkol
lektive), oder es können laufend jeweils nur relevante
oder kohärente Daten (z. B. nur Änderungen einer Meßgröße
bzw. zusammengehörige Daten) übertragen werden. In welcher
Art und Weise die Datenreduktion jeweils geschehen soll,
bestimmen beispielsweise im EPROM 38 abgelegte Programm-Mo
dule. Auch die Übertragungsgeschwindigkeit des seriel
len Datenstromes kann so aus dem EPROM software-gestützt
den aktuellen Erfordernissen angepaßt werden.
Beispielsweise kann so bei der Verknüpfung zusammenge
höriger Daten durch einen entsprechenden Funkbefehl sei
tens des ortsfesten Teils der Übertragungseinrichtung
ein im RAM 39 abgewickelter Verknüpfungsalgorithmus
verändert, aktualisiert bzw. ausgewechselt werden.
Über die Empfangseinrichtung 41 können vermittels eines
kooperierenden Befehlssenders in einem als "Leitstation"
wirkenden Teil der Einrichtung Befehle an den Mikrorechner
35 übertragen werden, etwa zur Auswahl geeigneter Programm-Mo
dule zur Datenreduktion, zur Anpassung der Übertra
gungsgeschwindigkeit, zur Änderung der Zahl bzw. Auswahl
der Meßstellen, zur Umbelegung von Frequenzen, wenn der
Sender 40.1 als Vielkanalsender gemäß Fig. 1 ausgelegt
ist, oder zur Wiederholung einer Messung. Oder es kann
während der Übertragung ein aus dem EPROM 38 geladenes
Standard-Übertragungsprogramm modifiziert oder komplett
ersetzt werden. Beispielsweise kann auch die Sequenz der
Abfrage der Meßstellen verändert werden, wenn z. B. die
Auswertung im ortsfesten Teil der Einrichtung ergibt,
daß eine Erhöhung der Signalauflösung oder der Meß
rate bezüglich eines speziellen Kanals wünschenswert
ist.
Entsprechende Befehle können in der ortsfesten "Leit
station" entweder programmgesteuert generiert oder
von Hand eingegeben werden. Es versteht sich von selbst,
daß im Zuge einer solchen Anwendung die Empfangsein
richtung 41 und der Ein-/Ausgabeport 37 auch dazu mit
benutzt werden können, um Informationen an den Fahrer
des entsprechenden Fahrzeugs kodiert zu übermitteln.
Claims (9)
1. Einrichtung zur radiofrequent-drahtlosen Übertragung
von Meßdaten von einem Fahrzeug, bestehend aus einem fahr
zeugseitigen, sendenden Teil und einem ortsfesten, empfan
genden Teil, wobei in beiden Teilen Mittel zur zeitgemulti
plexten Zuordnung von Daten und Kanälen vorhanden sind,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß im fahrzeugseitigen und ortsfesten Teil Schalt- und Steuermittel zur Zuweisung von Datensignalen zu Kanälen (13, 21) bzw. von Kanälen zu Datensignalen (28, 31) vorhan den sind, die besagte Zuweisungen auch bei Unterbrechung der Übertragungsstrecke zwischen beiden Teilen im Gleichtakt aufrechterhalten, und daß besagte Schalt- und Steuermittel hierfür wenigstens ein autonomes Zeit- bzw. Frequenznormal (in 21, 31) beinhalten.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß besagte Schalt- und Steuermittel je einen Nor malzeitempfänger (20, 30) umfassen, welcher auf ein die logische Kanalzuweisung zeitlich beeinflussendes Element (21, 31; 21′) im Sinne einer Steuerung oder Nachregelung einer Zeitgröße wirkt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der fahrzeugseitige Teil eine Mehrzahl von modu lierbaren Oszillatoren (14.1 . . . 14.m) umfaßt, deren Signale einem Summiermittel (16) zuführbar und wenigstens mittel bar über eine gemeinsame Antenne (18) abstrahlbar sind und daß jedem der Oszillatoren als Modulationssignal jeweils nur das Signal eines Meßkanals zeitabschnittsweise zuführ bar ist, und daß der ortsfeste Teil eine Frequenzweiche (25) und eine dieser nachgeschaltete Mehrzahl von schmal bandigen Empfängern (27.1 . . . 27.m) umfaßt, deren demodu lierte Ausgangssignale jeweils zeitabschnittsweise indi viduellen Meßkanalausgängen (33.1 . . . 34.m) aufschaltbar sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der fahrzeugseitige Teil einen Mikrorechner (35) und einen Analog/Digitalwandler (36) mit einer Mehrzahl von Eingängen umfaßt, von letztwelchen jeder mit einem festen Meßkanal (11.1 . . . 11.m) dauernd verbunden ist, daß sie ferner eine besondere Empfangseinrichtung (41) umfaßt, über welche wenigstens Befehlssignale vom orts- festen Teil empfangbar, auswertbar und über einen Ein-/ Ausgabeport (37) an den Mikrorechner (35) übertragbar sind.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die zur Modulation einer Mehrzahl von Oszilla toren vorgesehenen Mittel (40.2) im wesentlichen digitale sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß besagten im wesentlichen digitale Mitteln (40.2) zur Modulation einer Mehrzahl von Oszillatoren außer digi talisierten Daten über wenigstens einen Pfad (45.1, 45.2) auch noch wenigstens ein echtzeitverkettetes Taktsignal vom Mikrorechner (35) oder von besagten Schalt- und Steuermitteln (21′; 21′, 20, 19) zuführbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß dem Mikrorechner (35) in einem Festwertspeicher (38) abgelegte Programm-Module zur Datenreduktion zuge ordnet sind, welche durch besagte Befehlssignale in den RAM-Bereich (39) des Mikrorechners ladbar bzw. dort modi fizierbar bzw. dort durch andere Programme überschreibbar sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß im Mikrorechner (35) zur Verringerung radiofre quenten Signalbandbreite ein Programm abwickelbar ist für
- - eine Verknüpfung der Daten einzelner Kanäle mitein ander, bevor die Modulation erfolgt, und/oder
- - eine Vorverarbeitung von Daten im fahrzeugseitigen Teil, und/oder
- - die Auswahl relevanter Daten für die Übertragung, und/oder
- - die Übertragung kohärenter Daten.
9. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß über die besondere Empfangseinrichtung (41) wenigstens einer der folgenden Befehle empfangbar und zu deren Ausführung an den Mikroprozessor (35) übertrag bar ist:
- - Veränderung der Übertragungsgeschwindigkeit;
- - Veränderung der Zahl bzw. Auswahl von Meßstellen;
- - Veränderung der Abfragesequenz der Meßstellen;
- - Umbelegung von Übertragungs-Trägerfrequenzen;
- - Wiederholung wenigstens einer Messung;
- - Abgabe einer Information an den Fahrzeugführer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914131341 DE4131341A1 (de) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | Einrichtung zur radiofrequent-drahtlosen uebertragung von messdaten von einem fahrzeug |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914131341 DE4131341A1 (de) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | Einrichtung zur radiofrequent-drahtlosen uebertragung von messdaten von einem fahrzeug |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4131341A1 true DE4131341A1 (de) | 1992-11-26 |
Family
ID=6441084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914131341 Withdrawn DE4131341A1 (de) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | Einrichtung zur radiofrequent-drahtlosen uebertragung von messdaten von einem fahrzeug |
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