DE4237721A1 - Identifying traffic through monitored zone - analysing geophone signals corresp. to sound waves triggered by traffic and propagated underground - Google Patents
Identifying traffic through monitored zone - analysing geophone signals corresp. to sound waves triggered by traffic and propagated undergroundInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifizierung von einen Überwachungsbereich durchquerenden Verkehrsteilnehmern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6 definierten Gattung.The invention relates to a method and a device to identify a surveillance area crossing road users in the preamble of Claim 1 and of claim 6 defined genus.
Bei einer bekannten Vorrichtung zur Identifizierung von Kettenfahrzeugen (DE 38 40 732 A1) wird die Amplitude bzw. der Pegel des verstärkten Geophonausgangssignals in einem Komparator mit einer Schwelle verglichen, deren Größe an die am Geophonort herrschende Bodenbeschaffenheit angepaßt ist. Das Überschreiten der Schwelle durch die Amplitude bzw. den Pegel stellt das Erkennkriterium für ein Kettenfahrzeug dar.In a known device for identifying Tracked vehicles (DE 38 40 732 A1) the amplitude or the level of the amplified geophone output signal in compared to a comparator with a threshold whose Size of the ground conditions at the geophone site is adjusted. The threshold is exceeded by the The detection criterion for amplitude or level a tracked vehicle.
Eine ebenfalls bekannte Vorrichtung zur Unterscheidung zwischen Rad- und Kettenfahrzeugen (US-PS 4 158 832) weist einen seismischen Detektor in Form eines Geophons auf, der bzw. das nahe einer Fahrstraße in den Boden eingebracht ist. Diese Vorrichtung macht sich die Tatsache zunutze, daß der größte Teil der Energie eines von einem Kettenfahrzeug herrührenden seismischen Signals von dem Auf schlagen der Kettenglieder auf dem Fahrweg herrührt. Dieses Signal hat eine starke Frequenzkomponente, die der Wiederholrate entspricht, mit welcher die Kettenglieder die Fahrwegoberfläche kontaktieren. Im Gegensatz hierzu hat ein Radfahrzeug keinen vergleichbaren Mechanismus zur Erzeugung einer einzigen starken Frequenzkomponente, vielmehr treten in dem von Radfahrzeugen erzeugten seismischen Signal große Frequenzschwankungen auf. Demzufolge benutzt die Vorrichtung die Größe der Frequenzschwankungen als Kriterium zum Unterscheiden zwischen den zwei verschiedenen Typen von Fahrzeugen. Im einzelnen wird das Geophonausgangssignal in ein Rechtecksignal umgewandelt, dessen Frequenz der Frequenz der stärksten Signalkomponente entspricht. Dieses Rechtecksignal wird einem Differenzierer und anschließend einem Integrator zugeführt. Die Gleichkomponente der verstärkten Ausgangsspannung des Integrators ist proportional der Frequenz, während deren Wechselkomponente ein Maß für die Frequenzschwankungen im Signal ist. Die Amplitude der Wechselkomponente ist damit charakteristisch für den Fahrzeugtyp, der den Detektor passiert. Eine grobe Amplitude repräsentiert ein Radfahrzeug, eine kleine Amplitude ein Kettenfahrzeug. Die Trennung wird mit Hilfe eines Komparators herbeigeführt, der die Amplitude der Wechselkomponente mit einer vorgegebenen Schwelle vergleicht.Another known device for differentiation between wheeled and tracked vehicles (US Pat. No. 4,158,832) a seismic detector in the form of a geophone, which or brought into the ground near a driveway is. This device takes advantage of the fact that most of the energy is one by one Tracked vehicle originating seismic signal from the Beat on the chain links on the driveway. This signal has a strong frequency component that the Repetition rate corresponds with which the chain links contact the track surface. In contrast to this a wheeled vehicle has no comparable mechanism for Generation of a single strong frequency component, rather occur in that generated by wheeled vehicles large frequency fluctuations. As a result, the device uses the size of the Frequency fluctuations as a criterion for distinguishing between the two different types of vehicles. in the individual, the geophone output signal becomes one Rectangular signal whose frequency is the frequency corresponds to the strongest signal component. This Square wave signal is a differentiator and then fed to an integrator. The DC component of amplified output voltage of the integrator is proportional to the frequency during its alternating component is a measure of the frequency fluctuations in the signal. The The amplitude of the alternating component is therefore characteristic for the type of vehicle that passes the detector. A rough one Amplitude represents a wheeled vehicle, a small one Amplitude a tracked vehicle. The separation is made with the help brought about a comparator that the amplitude of the Alternating component with a predetermined threshold compares.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß Verkehrsteilnehmer unterschiedlicher Gattung anhand des Pegels bzw. der Amplitude des Geophonausgangssignals in einfacher Weise erfaßt und klassifiziert, d. h. nach Kategorien unterschieden werden können. Pegel und Amplitude des Geophonausgangssignals werden im folgenden als Synonym verwendet. The invention has for its object a method and a device of the type mentioned above improve that road users different Genus based on the level or the amplitude of the Geophon output signal detected in a simple manner and classified, d. H. be differentiated by categories can. Level and amplitude of the geophone output signal are used as a synonym in the following.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 6 jeweils angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6 gelöst.The task is in a procedure in the preamble of Claim 1 or in a device in the preamble of claim 6 each specified genus According to the invention by the features in the characterizing part of the Claim 1 and claim 6 solved.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß mit relativ einfachen Mitteln Verkehrsteilnehmer detektiert und voneinander unterschieden werden können. Die hierzu erforderliche Vorrichtung kann mit einem relativ geringen Aufwand an schaltungstechnischen Bauteilen realisiert werden und zeichnet sich durch eine sehr einfache Signalverarbeitung aus.The method has the advantage that with relatively simple means detected road users and can be distinguished from each other. The for this required device can be made with a relatively small Implementation of circuit components be and is characterized by a very simple Signal processing off.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zweckmäßigen Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.Advantageous embodiments of the invention Method or the device according to the invention with expedient refinements and improvements of Invention result from the further claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird aufgrund des in unterschiedlichen Frequenzbereichen gemessenen Signalpegels eine Identifizierung der Verkehrsteilnehmer erhalten. Um dabei die Falschalarmrate klein zu halten, wird zunächst nur eine Vorerkennung getroffen, die durch ein Prüfkriterium, das für die jeweilige Kategorie der Verkehrsteilnehmer spezifisch festgelegt wird, bestätigt werden muß.In the method according to the invention measured in different frequency ranges Signal level an identification of road users receive. To keep the false alarm rate low, only a preliminary recognition is made, which is carried out by a test criterion for the respective category of Road users are specifically determined, confirmed must become.
Als Prüfkriterium für die Kategorie "Fußgänger" wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Anzahl von Überschreitungen des Referenzpegels durch den Meßpegel in dem der Kategorie "Fußgänger" zugeordneten Frequenzbereich innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters verwendet. Damit wird ein "Fußgänger" nur dann identifiziert, wenn er den Überwachungsbereich mit hinreichender Geschwindigkeit passiert.The test criterion for the category "pedestrians" is according to a preferred embodiment of the invention Procedure a number of exceedances of the Reference level by the measurement level in that of the category "Pedestrian" assigned frequency range within a predefined time window used. So that becomes a "Pedestrian" only identified if he has the Surveillance area with sufficient speed happens.
Als Prüfkriterium für die Kategorien "Leichtfahrzeug" und "Schwerfahrzeug" wird ein hinreichend langes Absinken des Pegels des Meßsignals (Meßpegel) in dem diesen Kategorien zugeordneten Frequenzbereichen verwendet. Auf diese Weise wird der Verkehrsteilnehmer erst dann identifiziert, wenn er den geophonnächsten Punkt, den sog. CPA (closest point of approach) bereits passiert hat und werden Falschalarme unterdrückt, die z. B. aufgrund von Fahrzeugnickbewegungen oder Fahrbahnunebenheiten hervorgerufen werden können.As a test criterion for the categories "light vehicle" and "Heavy vehicle" is a sufficiently long drop in the Level of the measurement signal (measurement level) in these categories assigned frequency ranges used. In this way the road user is only identified when he the CPA (closest point of approach) has already happened and will be false alarms suppresses the z. B. due to vehicle pitch movements or road bumps can be caused.
Zur weiteren Verbesserung der Aussagesicherheit wird für alle Kategorien ein zusätzliches Prüfkriterium angewendet, indem für jede Kategorie von Verkehrsteilnehmern das Nichtvorhandensein einer Vorerkennung in einer Kategorie herangezogen wird, die einem Frequenzbereich mit nächstniedriger oberer Grenzfrequenz zugeordnet ist. So wird ein Fußgänger nur dann identifiziert, wenn in der Kategorie "Leichtfahrzeug" keine Vorerkennung erfolgt ist, und ein Leichtfahrzeug wird nur dann identifiziert, wenn in der Kategorie "Schwerfahrzeug" keine Vorerkennung erfolgt ist.To further improve the reliability of the information, an additional test criterion was applied to all categories, by for each category of road users No pre-detection in a category is used with a frequency range next lower upper limit frequency is assigned. So a pedestrian is only identified if in the "Light vehicle" category has not been pre-recognized, and a light vehicle is only identified if No pre-recognition in the "Heavy Vehicle" category is done.
Zur Erhöhung der Sicherheit in der Vorerkennung werden gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Meßpegel vor dem Vergleich mit dem Referenzpegel justiert, d. h. der zu detektierenden Kategorie angepaßt. Hierzu wird ein kategoriespezifisch vorgegebener konstanter Wert (Justierspannung) von dem jeweiligen Meßsignal subtrahiert. Die Justierspannungen werden empirisch ermittelt. Generell ist jedoch die Justierspannung für die Kategorie "Leichtfahrzeug" größer als die der Kategorie "Fußgänger" und kleiner als die der Kategorie "Schwerfahrzeug" zugeordnete Justierspannung.To increase security in pre-detection according to an expedient embodiment of the inventive method, the measurement level before Adjusted comparison with the reference level, d. H. the too adapted to the detecting category. For this, a Category-specific constant value (Adjustment voltage) of the respective measurement signal subtracted. The adjustment voltages are empirical determined. In general, however, the adjustment voltage for the Category "light vehicle" larger than that of the category "Pedestrian" and smaller than that of the category Adjustment voltage assigned to "heavy vehicle".
Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist ein nahe dem Überwachungsbereich in den Untergrund eingesenktes Geophon, mehrere Tiefpässe, Komparatoren, Zwischenspeicher und einen Hauptspeicher sowie eine Prüfeinheit auf. Die Tiefpässe sind am Ausgang des Geophons zueinander parallel angeschlossen und weisen gegeneinander abgestaffelte Zeitkonstanten auf. Jeweils ein Tiefpaß ist an einen für jeweils eine Kategorie von Verkehrsteilnehmern (Kategorietiefpaß) und an einen für Hintergrundgeräusche (Referenztiefpaß) charakteristischen Frequenzbereich angepaßt. Um Bauelemente zu sparen, können die Tiefpässe aus hintereinandergeschalteten Tiefpaßelementen zusammengesetzt sein, so daß die gleichen Tiefpaßelemente verschiedenen Tiefpässen angehören. Jedem Kategorietiefpaß ist ein Komparator zugeordnet, dem einerseits das Ausgangssignal des zugeordneten Kategorietiefpasses (Meßsignal) und andererseits das Ausgangssignal des Referenztiefpasses zugeführt ist. Der Komparator gibt einen die Vorerkennung darstellenden Impuls aus, wenn der Pegel des Ausgangssignals des Kategorietiefpasses (Meßpegel) den Pegel des Referenzsignals (Referenzpegel) übersteigt. Die Ausgänge der Komparatoren sind jeweils mit einem Zwischenspeicher zum Abspeichern der Komparatorimpulse verbunden. Alle Ausgänge der Zwischenspeicher sind an einem Hauptspeicher angeschlossen, so daß die Zwischenspeicherwerte auf einen Einschreibbefehl hin in den Hauptspeicher übernommen werden. Der Einschreibbefehl wird von der Prüfeinheit ausgelöst, und zwar nach Erfüllen der vorstehend beschriebenen Prüfkriterien. An advantageous device for performing the The method according to the invention has a near Monitoring area sunk into the underground Geophon, several low passes, comparators, intermediate storage and a main memory and a test unit. The Low passes are parallel to each other at the exit of the geophone connected and have graduated against each other Time constants. One low pass is at one for each a category of road users (Category low pass) and to one for background noise (Reference low pass) characteristic frequency range customized. The low passes can be used to save components from low-pass elements connected in series be composed so that the same low-pass elements belong to different low passes. Any category low pass a comparator is assigned to which, on the one hand, the Output signal of the assigned category low pass (Measurement signal) and on the other hand the output signal of the Reference low pass is supplied. The comparator gives a pulse representing the pre-detection, if the Level of the output signal of the category low pass (Measurement level) the level of the reference signal (reference level) exceeds. The outputs of the comparators are included a buffer for storing the Comparator pulses connected. All outputs of the Buffer memories are on a main memory connected so that the buffer values on a Write command taken over into the main memory become. The registration command is issued by the test unit triggered, after completing the above described test criteria.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Identifizierung von Verkehrsteilnehmern im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Identifizierung von Verkehrsteilnehmern.The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment of a device for Identification of road users in more detail below described. The drawing shows a block diagram a device for identifying Road users.
Mit dem nachfolgend beschriebenen Identifizierungsverfahren werden Verkehrsteilnehmer, die einen festgelegten Überwachungsbereich passieren, detektiert und zugleich klassifiziert, d. h. als zu vorgegebenen Kategorien von Verkehrsteilnehmern zugehörig erkannt. Das vorgestellte Verfahren beschränkt sich dabei auf die Identifizierung von Fußgängern, von Radfahrzeugen, nachfolgend Leichtfahrzeuge genannt, und Kettenfahrzeugen, nachfolgend Schwerfahrzeuge genannt, doch ist eine weitere Ausdehnung der mit dem Verfahren zu identifizierenden Klassen oder Typen von Verkehrsteilnehmern möglich. So kann das Verfahren beispielsweise noch zusätzlich auf die Unterscheidung zwischen leichten und schweren Radfahrzeugen und leichten und schweren Kettenfahrzeugen erstreckt werden. Bei dem Verfahren wird vorausgesetzt, daß die zu identifizierenden Verkehrsteilnehmer den auf einem Straßenabschnitt festgelegten Überwachungsbereich aufeinanderfolgend und nicht gleichzeitig durchqueren. Zur Durchführung des Verfahrens ist ein Geophon erforderlich, das möglichst nahe am Überwachungsbereich in den Boden eingesenkt wird. Dieses Geophon empfängt die von den Verkehrsteilnehmern ausgelösten, in den Untergrund einkoppelnden und dort sich ausbreitenden Schallwellen und generiert ein entsprechendes Geophonausgangssignal, dessen Amplitude oder Pegel proportional der Amplitude oder dem Pegel der empfangenen Schallwelle ist. Das Geophonausgangssignal ist Ausgangspunkt des Verfahrens, das in folgenden Verfahrensschritten durchgeführt wird:With the one described below Identification procedures are used by road users who pass a defined surveillance area, detected and classified at the same time, d. H. than to belonging to given categories of road users recognized. The method presented here is limited on the identification of pedestrians, wheeled vehicles, hereinafter referred to as light vehicles and tracked vehicles, hereinafter referred to as heavy vehicles, but is another Extension of those to be identified with the method Classes or types of road users possible. So can the method, for example, additionally on the Differentiation between light and heavy Wheeled vehicles and light and heavy tracked vehicles be extended. The procedure assumes that the road users to be identified on surveillance area defined in a road section cross in succession and not at the same time. For Performing the procedure requires a geophone as close as possible to the surveillance area in the ground is sunk. This geophone receives those from Road users triggered in the underground coupling and propagating sound waves and generates a corresponding geophone output signal, the Amplitude or level proportional to the amplitude or the Level of the received sound wave. The Geophone output signal is the starting point of the Procedure in the following steps is carried out:
Zunächst wird jeder festgelegten Kategorie der zu identifizierenden Verkehrsteilnehmer ein Frequenzbereich zugeordnet, der durch die obere Grenzfrequenz festgelegt ist. Die oberen Grenzfrequenzen der verschiedenen Frequenzbereiche sind dabei gegeneinander abgestuft. Bei der Festlegung der oberen Grenzfrequenzen werden die von den verschiedenen Kategorien von Verkehrsteilnehmern erzeugten typischen Frequenzmuster berücksichtigt. So ist die obere Grenzfrequenz des der Kategorie "Leichtfahrzeug" zugeordneten Frequenzbereichs kleiner als die Grenzfrequenz des der Kategorie "Fußgänger" zugeordneten Frequenzbereichs und größer als die obere Grenzfrequenz des der Kategorie "Schwerfahrzeug" zugeordneten Frequenzbereichs. Aus dem Geophonausgangssignal wird in jedem dieser Frequenzbereiche durch Hüllkurvendetektion ein im folgenden Meßsignal genanntes Signal abgeleitet. Aus dem Geophonausgangssignal wird außerdem in einem weiteren Frequenzbereich, dessen obere Grenzfrequenz sehr viel kleiner ist als die obere Grenzfrequenz des der Kategorie "Schwerfahrzeug" zugeordneten Frequenzbereichs und der charakteristisch für sog. Hintergrundgeräusche ist, durch Hüllkurvendetektion ein nachfolgend Referenzsignal genanntes Signal gewonnen. Die Pegel der Meßsignale (Meßpegel) werden nunmehr fortlaufend mit dem Pegel des Referenzsignals (Referenzpegel) verglichen, und bei Überschreiten des Referenzpegels durch einen Meßpegel in einem Frequenzbereich wird eine Vorerkennung eines Verkehrsteilnehmers, der der diesem Frequenzbereich zugeordneten Kategorie zugehörig ist, festgestellt. Diese Vorerkennung wird noch kategoriespezifisch vorgegebenen Prüfkriterien unterzogen, und wenn diese Prüfkriterien erfüllt werden, wird die vorläufige Erkennung bestätigt und als Identifikation des Verkehrsteilnehmers zugelassen. Die Prüfkriterien dienen dazu, die Falschalarmrate bei der Vorerkennung zu reduzieren und damit die Sicherheit der Identifizierung zu erhöhen. Als Prüfkriterium für die Kategorie "Fußgänger" wird eine Anzahl von Vorerkennungen vorgegeben, die innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne auftreten muß. Als Prüfkriterium für die Kategorien "Leichtfahrzeuge" und "Schwerfahrzeuge" wird ein hinreichend langes Absinken des Meßpegels in den diesen Kategorien zugeordneten Frequenzbereichen vorgegeben. Dieses Absinken des Meßpegels bedeutet, daß das Fahrzeug den geophonnächsten Punkt, den sog. CPA (closest point of approach) bereits passiert hat. Damit führen Nickbewegungen des Fahrzeugs oder Fahrbahnunebenheiten während der Annäherung des Fahrzeugs, die eine Vorerkennung auslösen können, nicht zu einer Bestätigung der Vorerkennung und damit zur Unterdrückung eines Falschalarms.First of all, each set category of the identifying road users a frequency range assigned by the upper limit frequency set is. The upper limit frequencies of the different Frequency ranges are graduated against each other. At The definition of the upper limit frequencies is that of the different categories of road users generated typical frequency pattern taken into account. So is the upper limit frequency of the category "light vehicle" assigned frequency range smaller than that Limit frequency of the assigned to the category "pedestrians" Frequency range and greater than the upper limit frequency assigned to the "Heavy Vehicle" category Frequency range. The geophone output signal becomes in each of these frequency ranges by envelope detection derived a signal called measurement signal below. The geophone output signal also becomes one wider frequency range, its upper cut-off frequency very is much smaller than the upper cutoff frequency of the Category "Heavy Vehicle" assigned frequency range and the characteristic of so-called background noise is a subsequent one by envelope detection Reference signal called signal obtained. The levels of the Measurement signals (measurement level) are now continuously with the Level of the reference signal (reference level) compared, and if the reference level is exceeded by a Measuring level in a frequency range becomes a prerecognition of a road user operating in this frequency range assigned category is determined. This Pre-recognition is still specified in a category-specific manner Subjected to test criteria and if these test criteria the preliminary recognition is confirmed and approved as an identification of the road user. The test criteria are used to determine the false alarm rate at Reduce pre-detection and thus the security of Increase identification. As a test criterion for the Category "pedestrians" is a number of prerogatives predetermined within a predetermined period of time must occur. As a test criterion for the categories "Light vehicles" and "Heavy vehicles" becomes one sufficiently long drop in the measuring level in this Frequency ranges assigned to categories. This drop in the measurement level means that the vehicle the closest point of geophone, the so-called CPA (closest point of approach) has already happened. Lead with it Nodding movements of the vehicle or bumps in the road during the approach of the vehicle, the one Can trigger pre-recognition, not a confirmation the pre-detection and thus to suppress a False alarms.
Als zusätzliches Prüfkriterium für jede Kategorie von Verkehrsteilnehmern wird noch das Nichtvorhandensein einer Vorerkennung in einem Frequenzbereich mit nächstniedriger Grenzfrequenz vorgegeben. So wird eine Vorerkennung in der Kategorie "Fußgänger" nicht bestätigt, wenn auch in der Kategorie "Leichtfahrzeug" eine Vorerkennung vorliegt. Ebenso wird eine Vorerkennung in der Kategorie "Leichtfahrzeug" nicht bestätigt, wenn in der Kategorie Schwerfahrzeug" eine Vorerkennung vorliegt.As an additional test criterion for each category of Road users will still have none Pre-detection in a frequency range with the next lower Limit frequency specified. This is how pre-recognition in the Category "pedestrians" not confirmed, even if in the There is a pre-recognition in the "Light Vehicle" category. Pre-recognition is also carried out in the category "Light vehicle" not confirmed if in the category Heavy vehicle "there is a preliminary recognition.
Zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens weist die in der Zeichnung im Blockschaltbild dargestellte Überwachungsvorrichtung ein Geophon 10 auf, an dessen Ausgang mehrere Tiefpässe 11 bis 14 mit gegeneinander abgestaffelten Zeitkonstanten parallel angeschlossen sind. Der Tiefpaß 11 mit der kleinsten Zeitkonstante bestimmt dabei den der Kategorie "Fußgänger" zugeordneten Frequenzbereich, der Tiefpaß 12 mit der nächstgrößeren Zeitkonstante den der Kategorie "Leichtfahrzeug" zugeordneten Frequenzbereich und der Tiefpaß 13 mit der noch größeren Zeitkonstante den der Kategorie "Schwerfahrzeug" zugeordneten Frequenzbereich. Diese Tiefpässe 11 bis 13 werden daher nachfolgend als Kategorietiefpässe 11 bis 13 bezeichnet. Der Tiefpaß 14 mit der größten Zeitkonstante ist dem für Hintergrundgeräusche charakteristischen Frequenzbereich angepaßt und wird im folgenden Referenztiefpaß 14 genannt. Zur Verringerung des Bauteilbedarf s ist der Kategorietiefpaß 13 und der Referenztiefpaß 14 aus hintereinandergeschalteten Tiefpaßelementen zusammengesetzt, so daß der Kategorietiefpaß 13 auch das Tiefpaßelement des Kategorietiefpasses 12 und der Referenztiefpaß die Tiefpaßelemente der Kategorietiefpässe 12 und 13 mit umfaßt. Die Ausgänge 111 bis 113 der Kategorietiefpässe 11 bis 13 sind über jeweils einen eine Justiereinheit darstellenden Addierer 15 bis 17 jeweils an einen Komparator 18 bis 20 angeschlossen. In den Addierern 15 bis 17 wird jeweils eine negative Gleichspannung, die Justierspannungen U1, U2, U3, zu dem anliegenden Ausgangssignal des Kategorietiefpasses 11 bis 12 (Meßsignal) hinzuaddiert. Diese Justierspannungen werden kategoriespezifisch eingestellt und empirisch ermittelt. Die Justierspannung U2 ist betragsmäßig größer als die Justierspannung U1, aber kleiner als die Justierspannung U3. Selbstverständlich ist es möglich, anstelle der Addierer 15 bis 17 einen Subtrahierer zu verwenden und den Betrag der Justierspannungen von den Meßsignalen abzuziehen.To carry out the method described above, the monitoring device shown in the drawing in the block diagram has a geophone 10 , to the output of which a plurality of low-pass filters 11 to 14 are connected in parallel with staggered time constants. The low-pass filter 11 with the smallest time constant determines the frequency range assigned to the "pedestrian" category, the low-pass filter 12 with the next larger time constant determines the frequency range assigned to the "light vehicle" category and the low-pass filter 13 with the even larger time constant determines the frequency range assigned to the "heavy vehicle" category . These low-pass filters 11 to 13 are therefore hereinafter referred to as Category low-pass filters 11 to 13. The low pass filter 14 having the greatest time constant is adapted to the background noise characteristic frequency region and is hereinafter referred to Referenztiefpaß fourteenth To reduce the component requirement s, the category low pass 13 and the reference low pass 14 are composed of low pass elements connected in series, so that the category low pass 13 also includes the low pass element of the category low pass 12 and the reference low pass includes the low pass elements of the category low pass 12 and 13 . The outputs 111 to 113 of the category low-pass filters 11 to 13 are each connected to a comparator 18 to 20 via an adder 15 to 17 representing an adjustment unit. In the adders 15 to 17 , a negative DC voltage, the adjustment voltages U1, U2, U3, is added to the output signal of the category low-pass filter 11 to 12 (measurement signal). These adjustment voltages are set on a category-specific basis and determined empirically. The amount of the adjustment voltage U2 is greater than the adjustment voltage U1, but less than the adjustment voltage U3. Of course, it is possible to use a subtractor instead of the adders 15 to 17 and subtract the amount of the adjustment voltages from the measurement signals.
Am Ausgang 114 des Referenztiefpasses 14 steht das Referenzsignal zur Verfügung, das allen drei Komparatoren 18 bis 20 zugeführt wird. In jedem Komparator 18 bis 20 wird fortlaufend die Amplitude bzw. der Pegel des justierten Meßsignals (Meßpegel) mit der Amplitude oder dem Pegel des Referenzsignals (Referenzpegel) verglichen und bei Überschreiten des Referenzpegels durch den Meßpegel ein Ausgangsimpuls erzeugt. Dieser Ausgangsimpuls stellt die vorstehend erwähnte Vorerkennung dar. Am Ausgang eines jeden Komparators 18 bis 20 ist ein Zwischenspeicher 21 bis 23 angeschlossen, in dem die jeweiligen Komparatorausgangssignale abgespeichert werden. Die Ausgänge der Zwischenspeicher 21 bis 23 sind mit einem Hauptspeicher 24 verbunden, in dem die Zwischenspeicherwerte der Zwischenspeicher 21 bis 23 eingeschrieben werden, sobald von einer Prüfeinrichtung 25 ein Einschreibbefehl an dem Hauptspeicher 24 ausgelöst wird. Der Hauptspeicher 24 schaltet eine Sendeeinheit 26 ein, die den Speicherinhalt des Hauptspeichers 24 als Meldung absetzt. Mit Absetzen der Meldung erzeugt die Sendeeinheit 26 ein Rücksetzsignal, daß an alle Lösch- oder Rücksetzeingänge R der Zwischenspeicher 21 bis 23 gelangt. Da außerdem noch das Einschreiben eines Zwischenspeicherwertes in den Zwischenspeicher 23 ein Löschsignal für den Zwischenspeicher 22 und das Einschreiben eines Zwischenspeicherwertes in den Zwischenspeicher 22 ein Löschsignal für den Zwischenspeicher 21 auslösen soll, ist dem Rücksetzeingang R der Zwischenspeicher 21 und 22 ein ODER-Glied 27 bzw. 28 vorgeschaltet. Von dem ausgangsseitig an den Zwischenspeicher 21 angeschlossenen ODER-Glied 27 ist der eine Eingang mit dem Ausgang des Zwischenspeichers 22 und der andere Eingang mit dem Reset-Ausgang der Sendeeinheit 26 verbunden. Von dem ausgangsseitig an den Zwischenspeicher 22 angeschlossenen ODER-Glied 28 ist der eine Eingang mit dem Ausgang des Zwischenspeichers 23 und der andere Eingang mit dem Reset-Ausgang der Sendeeinheit 26 verbunden. Der Rücksetzeingang R des Zwischenspeichers 23 ist unmittelbar mit an dem Reset-Ausgang der Sendeeinheit 26 angeschlossen.At the output 114 of the reference low pass 14 , the reference signal is available, which is fed to all three comparators 18 to 20 . In each comparator 18 to 20 the amplitude or level of the adjusted measurement signal (measurement level) is continuously compared with the amplitude or level of the reference signal (reference level) and an output pulse is generated when the reference level is exceeded by the measurement level. This output pulse represents the previously mentioned prerecognition. At the output of each comparator 18 to 20 , an intermediate memory 21 to 23 is connected, in which the respective comparator output signals are stored. The outputs of the intermediate memories 21 to 23 are connected to a main memory 24 , in which the intermediate memory values of the intermediate memories 21 to 23 are written as soon as a write command to the main memory 24 is triggered by a test device 25 . The main memory 24 switches on a transmission unit 26 , which issues the memory content of the main memory 24 as a message. When the message is sent, the transmission unit 26 generates a reset signal that the buffer 21 to 23 reaches all the delete or reset inputs R. Since, in addition, the writing of a buffer value into the buffer 23 should trigger an erase signal for the buffer memory 22 and the writing of a buffer value into the buffer memory 22 should trigger an erase signal for the buffer memory 21 , the reset input R of the buffer memories 21 and 22 is an OR gate 27 or 28 upstream. From the OR side 27 connected to the buffer 21 on the output side, one input is connected to the output of the buffer 22 and the other input is connected to the reset output of the transmission unit 26 . From the OR side 28 connected to the buffer 22 on the output side, one input is connected to the output of the buffer 23 and the other input is connected to the reset output of the transmission unit 26 . The reset input R of the buffer store 23 is directly connected to the reset output of the transmission unit 26 .
Die Prüfeinheit 25 dient zur Abprüfung der vorstehend bereits erwähnten Prüfkriterien zur Bestätigung bzw. Nichtbestätigung der Vorerkennungen. Werden die Prüfkriterien erfüllt, löst die Prüfeinheit 25 einen Einschreibbefehl am Hauptspeicher 24 aus, der den in einen der Zwischenspeicher 21 bis 23 vorhandenen Zwischenspeicherwert, der eine Vorerkennung darstellt, übernimmt und damit die Vorerkennung bestätigt. In einzelnen weist die Prüfeinheit 25 ein Zeitglied 29 mit einer vorgegebenen Schaltzeit T1 auf, die über Einstelleingänge E1 und E2 verkürzt oder verlängert werden kann. Über einen Starteingang S, der an dem Ausgang des Komparators 18 angeschlossen ist, wird das Zeitglied 29 gesetzt, und nach Ablauf der Schaltzeit T1 bzw. der modifizierten Schaltzeit T1 tritt am Aktivierungsausgang A des Zeitgliedes 29 ein den Einschreibbefehl auslösendes Signal auf, das über die Verbindungsleitung 30 an den Hauptspeicher 24 gelangt.The test unit 25 is used to test the test criteria already mentioned above to confirm or not confirm the preliminary detections. If the test criteria are met, the test unit 25 triggers a write-in command in the main memory 24 , which takes over the buffer value present in one of the buffers 21 to 23 , which represents a pre-recognition, and thus confirms the pre-recognition. In detail, the test unit 25 has a timer 29 with a predetermined switching time T1, which can be shortened or lengthened via setting inputs E1 and E2. Via a start input S, which is connected to the output of the comparator 18 , the timing element 29 is set, and after the switching time T1 or the modified switching time T1 has elapsed, a signal triggering the write-in command occurs at the activation output A of the timing element 29 Connection line 30 reaches the main memory 24 .
Die Prüfeinheit 25 umfaßt ferner eine Differenzier- und Adaptionseinheit 31, die eingangsseitig an dem Ausgang 112 des Kategorietiefpasses 12 und ausgangsseitig an den beiden Einstelleingängen E1 und E2 des Zeitgliedes 29 angeschlossen ist. Die Differenzier- und Adaptionseinheit 31 erfaßt die Pegeländerung am Ausgang 112 des Kategorietiefpasses 12 und öffnet bei Erstdetektion eines Pegelabfalls ein Zeitfenster mit der Fensterzeit T2. Nach Schliefen des Zeitfensters, d. h. Ablauf der Fensterzeit T2, wird erneut die Pegeländerung des Ausgangssignals des Kategorietiefpasses 12 gemessen. Wird ein Pegelabfall detektiert, so wird ein Signal an den Einstelleingang E1 gegeben, wird ein Pegelanstieg detektiert, wird ein Signal an den Einstelleingang E2 gegeben. Im ersten Fall wird die Schaltzeit des Zeitgliedes 29 verkürzt und im zweiten Fall verlängert.The test unit 25 further comprises a differentiating and adapting unit 31 , which is connected on the input side to the output 112 of the category low pass 12 and on the output side to the two setting inputs E1 and E2 of the timing element 29 . The differentiating and adapting unit 31 detects the level change at the output 112 of the category low pass 12 and opens a time window with the window time T2 when a level drop is first detected. After the time window has closed, ie the window time T2 has elapsed, the level change in the output signal of the category low-pass filter 12 is measured again. If a drop in level is detected, a signal is given to the setting input E1. If a level increase is detected, a signal is given to the setting input E2. In the first case, the switching time of the timer 29 is shortened and extended in the second case.
Um auch das eingangs beschriebene Prüfkriterium für die Kategorie "Fußgänger" zu erfüllen, ist der Zwischenspeicher 21 in Form eines Zählers mit Voreinstellung ausgebildet, der die vom Komparator 18 ausgegebenen, jeweils eine Vorerkennung darstellenden Impulse zählt. Bei Erreichen der voreingestellten Impulszahl steht am Ausgang des Zwischenspeichers 21 ein Zwischenspeicherwert an, der mit dem Einschreibbefehl am Hauptspeicher 24 in diesen als Speicherwert übernommen wird.In order to also meet the test criterion for the “pedestrian” category described at the outset, the buffer store 21 is designed in the form of a counter with a default setting, which counts the pulses output by the comparator 18 , each representing a preliminary recognition. When the preset number of pulses is reached, a buffer value is present at the output of the buffer memory 21 , which is transferred to the main memory 24 as a memory value with the write command.
Die Funktion der vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur Identifizierung von Verkehrsteilnehmern in einem Überwachungsbereich ist wie folgt:The function of the device for Identification of road users in one Monitoring area is as follows:
Das Geophonausgangssignal wird in den Tiefpässen 11 bis 14 tiefpaßgefiltert. An den Ausgängen 111, 112 und 113 der Kategorietiefpässe 11, 12, 13 steht jeweils ein Meßsignal und an dem Ausgang 114 des Referenztiefpasses 14 das Referenzsignal an. In den Addierern 15, 16 wird von dem Meßsignal jeweils die Justiergleichspannung U1, U2, U3, die eine Gleichspannung ist, abgezogen. Damit wird die Amplitude bzw. der Pegel der Meßsignale an die einzelnen Kategorien der Verkehrsteilnehmer angepaßt. In den Komparatoren 18, 19, 20 wird der Pegel der Meßsignale jeweils mit dem Pegel des Referenzsignals verglichen. Übersteigt beispielsweise der justierte Meßpegel am Eingang des Komparators 18 den Referenzpegel, so tritt am Ausgang des Komparators 18 ein Impuls auf, der von dem als Zähler ausgebildeten Zwischenspeicher 21 gezählt wird. Gleichzeitig wird durch diesen Impuls am Ausgang des Komparators 18 das Zeitglied 29 der Prüfeinheit 25 mit der Schaltzeit T1 gestartet. Aufgrund des typischen Schrittmusters eines Fußgängers wird innerhalb der Schaltzeit T1 mehrfach der justierte Meßpegel den Referenzpegel überschreiten, so daß am Ausgang des Komparators 18 mehrere Impulse auftreten. Alle diese Impulse werden gezählt. Wird innerhalb der Schaltzeit T1 der voreingestellte Zählerstand erreicht, so liegt am Ausgang des Zwischenspeichers 21 ein Speicherwert an. Sobald die Einschaltzeit T1 abgelaufen ist, wird über den Ausgang des Zeitgliedes 29 ein Einschreibbefehl am Hauptspeicher 24 ausgelöst, und der Speicherwert vom Zwischenspeicher 21 wird in den Hauptspeicher 24 übernommen. Der Hauptspeicher 24 schaltet die Sendeeinheit 26 ein, und diese meldet den im Hauptspeicher 24 abgespeicherten Speicherwert als Identifizierung eines Fußgängers. Gleichzeitig mit der Ausgabe der Identifizierungsmeldung wird von der Sendeeinheit 26 der Zähler-Zwischenspeicher 21 zurückgesetzt, und der Vorgang kann von neuem beginnen. Ist bei Ablauf der Einschaltzeit T1 des Zeitgliedes 29 der Zählerstand im Zähler-Zwischenspeicher 21 nicht erreicht, so steht am Ausgang des Zähler-Zwischenspeichers 21 kein Zwischenspeicherwert an. Mit Auslösen des Schreibbefehls wird somit kein Speicherwert in den Hauptspeicher 24 eingeschrieben, und es erfolgt auch keine Identifikationsmeldung durch die Sendeeinheit 26.The geophone output signal is low-pass filtered in the low-pass filters 11 to 14 . At the outputs 111 , 112 and 113 of the category low-pass filters 11 , 12 , 13 there is a measurement signal and the reference signal at the output 114 of the reference low-pass filter 14 . In the adders 15 , 16 , the DC adjustment voltage U1, U2, U3, which is a DC voltage, is subtracted from the measurement signal. The amplitude or the level of the measurement signals is thus adapted to the individual categories of road users. In the comparators 18 , 19 , 20 the level of the measurement signals is compared with the level of the reference signal. If, for example, the adjusted measurement level at the input of the comparator 18 exceeds the reference level, a pulse occurs at the output of the comparator 18 , which is counted by the buffer memory 21 designed as a counter. At the same time, this pulse at the output of the comparator 18 starts the timer 29 of the test unit 25 with the switching time T1. Due to the typical step pattern of a pedestrian, the adjusted measurement level will exceed the reference level several times within the switching time T1, so that several pulses occur at the output of the comparator 18 . All of these pulses are counted. If the preset counter reading is reached within the switching time T1, a storage value is present at the output of the buffer store 21 . Once the switch-on time T1 has elapsed, is triggered via the output of the timing element 29, a write command on the main memory 24, and the memory value from the latch 21 is transferred to the main memory 24th The main memory 24 switches on the transmission unit 26 , and this reports the stored value stored in the main memory 24 as identification of a pedestrian. Simultaneously with the issuance of the identification message, the transmitter buffer 26 resets the counter buffer 21 and the process can begin again. If the counter reading in the counter buffer 21 has not been reached when the switch-on time T1 of the timer 29 expires, then no buffer value is present at the output of the counter buffer 21 . When the write command is triggered, no memory value is therefore written into the main memory 24 , and no identification message is sent by the transmission unit 26 .
Passiert beispielsweise ein Radfahrzeug den Überwachungsbereich, so wird sowohl der justierte Meßpegel am Komparator 19 als auch der justierte Meßpegel am Komparator 18 den Referenzpegel übersteigen. Damit tritt sowohl am Ausgang des Komparators 18 als auch am Ausgang des Komparators 19 jeweils ein eine Vorerkennung darstellender Impulse auf. Der Zähler-Zwischenspeicher 21 wird im Zählerstand um Eins erhöht, während in den Zwischenspeicher 22 ein Zwischenspeicherwert eingeschrieben wird, der am Ausgang des Zwischenspeichers 22 ansteht und dort über das ODER-Glied 27 ein Rücksetzen des Zähler-Zwischenspeichers 21 auf den Zählerstand Null bewirkt. Mit dem Impuls am Ausgang des Komparators 18 wird wiederum das Zeitglied 29 der Prüfeinheit 25 mit der Schaltzeit T1 gestartet. Die Differenzier- und Adaptionseinheit 31 differenziert während des ganzen Detektionsvorgangs das Meßsignal am Ausgang 112 des Kategorietiefpasses 12. Wird dabei erstmals ein Pegelabfall detektiert, so wird ein Zeitfenster mit der Fensterzeit T2 geöffnet. Mit Schließen des Zeitfensters, d. h. Ablauf der Fensterzeit T2, wird erneut das Meßsignal am Ausgang 112 des Kategorietiefpasses 12 differenziert. Wird weiterhin ein Pegelabfall erkannt, so wird über den Eingang E1 die Schaltzeit T1 um die Restschaltzeit verkürzt, so daß unmittelbar der Einschreibbefehl ausgelöst wird. Damit wird der eine Vorerkennung darstellende Zwischenspeicherwert aus dem Zwischenspeicher 22 in den Hauptspeicher 24 eingeschrieben und damit die Vorerkennung als "wahr" bestätigt. Die Sendeeinheit 26 wird wiederum eingeschaltet und meldet die Identifizierung eines Leichtfahrzeugs. Wird im Zeitpunkt des Fensterschließens von der Differenzier- und Adaptionseinheit 31 kein Pegelabfall, sondern ein Pegelanstieg erfaßt, so wird die Schaltzeit T1 des Zeitglieds 29 um einen bestimmten Betrag verlängert. Mit Ablauf der Verlängerungszeit wird dann der Einschreibbefehl am Hauptspeicher 24 ausgelöst und der Zwischenspeicherwert am Ausgang des Zwischenspeichers 22, wenn noch vorhanden, eingeschrieben. Die Sendeeinheit 26 wird eingeschaltet und meldet die Identifikation eines Leichtfahrzeugs.If, for example, a wheeled vehicle passes the monitoring area, both the adjusted measurement level at the comparator 19 and the adjusted measurement level at the comparator 18 will exceed the reference level. Thus, a pulse representing pre-detection occurs at both the output of the comparator 18 and at the output of the comparator 19 . The counter buffer 21 is increased by one in the counter reading, while a buffer value is written into the buffer 22 , which is present at the output of the buffer 22 and there causes the counter buffer 21 to be reset to the counter reading zero via the OR gate 27 . With the pulse at the output of the comparator 18 , the timer 29 of the test unit 25 is in turn started with the switching time T1. The differentiating and adapting unit 31 differentiates the measurement signal at the output 112 of the category low pass 12 during the entire detection process. If a drop in level is detected for the first time, a time window with window time T2 is opened. When the time window closes, ie the window time T2 expires, the measurement signal at the output 112 of the category low pass 12 is differentiated again. If a drop in level is also detected, the switching time T1 is shortened by the remaining switching time via the input E1, so that the write-in command is triggered immediately. The buffer value representing a pre-detection is thus written from the buffer 22 into the main memory 24 and the pre-detection is thus confirmed as "true". The transmission unit 26 is switched on again and reports the identification of a light vehicle. If the leveling and adaptation unit 31 does not detect a drop in level but rather an increase in level at the time the window is closed, the switching time T1 of the timer 29 is extended by a certain amount. When the extension time has elapsed, the write-in command is then triggered at the main memory 24 and the buffer value at the output of the buffer 22 , if still present, is written. The transmission unit 26 is switched on and reports the identification of a light vehicle.
Wird der Überwachungsbereich von einem Schwerfahrzeug, also einem Kettenfahrzeug, passiert, so übersteigen die justierten Meßpegel an allen drei Komparatoren 18 bis 20 den jeweiligen Referenzpegel. An allen drei Komparatoren 18 bis 20 tritt ein eine Vorerkennung darstellender Impuls auf. Die Impulse werden in die zugeordneten Zwischenspeicher 21 bis 23 eingeschrieben und stehen an den Ausgängen der Zwischenspeicher 22 und 23 an, während im Zwischenspeicher 21 der Zählerstand um Eins erhöht wird. Durch den Zwischenspeicherwert am Ausgang des Zwischenspeichers 22 wird der Zähler-Zwischenspeicher 21 über das ODER-Glied 27 wieder auf den Zählerstand "Null" zurückgesetzt, und der Zwischenspeicherwert am Ausgang des Zwischenspeichers 23 bewirkt über das ODER-Glied 28 eine Löschung des Zwischenspeichers 22. Mit dem Impuls am Ausgang des Komparators 18 ist wiederum das Zeitglied 29 gestartet worden. In gleicher Weise, wie vorstehend beschrieben, läuft die Funktion der Differenzier- und Adaptionseinheit 31 ab, so daß nach Ablauf der modifizierten Schaltzeit T1 der Zwischenspeicherwert des Zwischenspeichers 23 in den Hauptspeicher 24 übernommen wird. Der Hauptspeicher 24 schaltet die Sendeeinheit 26 ein, und diese meldet die Identifizierung eines Kettenfahrzeugs. Gleichzeitig wird der Zwischenspeicher 23 gelöscht.If the monitoring area is passed by a heavy vehicle, that is to say a tracked vehicle, the adjusted measurement levels on all three comparators 18 to 20 exceed the respective reference level. A pulse representing pre-detection occurs at all three comparators 18 to 20 . The pulses are written into the assigned buffers 21 to 23 and are present at the outputs of the buffers 22 and 23 , while the count in the buffer 21 is increased by one. By means of the buffer value at the output of the buffer 22 , the counter buffer 21 is reset to the counter status "zero" via the OR gate 27 , and the buffer value at the output of the buffer 23 causes the buffer 22 to be deleted via the OR gate 28 . With the pulse at the output of the comparator 18 , the timer 29 has in turn been started. In the same way as described above, the function of the differentiating and adapting unit 31 takes place, so that after the modified switching time T1 the buffer value of the buffer 23 is transferred to the main memory 24 . The main memory 24 switches on the transmission unit 26 and this reports the identification of a tracked vehicle. At the same time, the buffer 23 is deleted.
Für militärische Anwendungen ist es wichtig, daß die Falschalarmrate des Verfahrens bzw. der Vorrichtung möglichst klein ist, und zwar auch unter Umständen, die bei ziviler Anwendung nicht auftreten. So soll weitgehend verhindert werden, daß starke Luftknalle, wie sie bei Artilleriefeuer ausgelöst werden, Fehlalarme durch die Identifikationsvorrichtung bewirkt. Solche Falschalarme sind insofern möglich, als infolge der akustisch seismischen Verkopplung diese Luftschallknalle auch entsprechende seismische Impulse auslösen, die zu einem Ansprechen der Vorrichtung führen.For military applications it is important that the False alarm rate of the method or device is as small as possible, even under circumstances that do not occur in civil applications. So largely prevent strong air blasts, as in Artillery fires are triggered, false alarms by the Identification device causes. Such false alarms are possible in that as a result of the acoustic seismic coupling these airborne sound bangs too trigger corresponding seismic impulses that lead to a Trigger the device.
Dieses Falschalarmproblem wird durch eine Zusatzschaltung umgangen, die ein Mikrofon 32, einen Vorverstärker 36 und einen Knalldetektor 33 aufweist, der wiederum aus einem Differenzierglied 34 und einem Schwellwertschalter 35 besteht. Wird von dem Knalldetektor 33 ein Knallereignis detektiert, so legt dieser ein Sperrsignal an die Sendeeinrichtung 26, das die Ausgabe einer Identifikationsmeldung unterbindet.This false alarm problem is avoided by an additional circuit which has a microphone 32 , a preamplifier 36 and a bang detector 33 , which in turn consists of a differentiating element 34 and a threshold switch 35 . If a bang event is detected by the bang detector 33 , the latter sends a blocking signal to the transmitting device 26 , which prevents the output of an identification message.
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