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DE4434789A1 - GPS (Global positioning system)-supported safety system for roads - Google Patents

GPS (Global positioning system)-supported safety system for roads

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DE4434789A1
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DE
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system
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vehicles
supported
danger
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DE19944434789
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Dieter Dipl Phys Dr Zwingel
Adolf Dipl Ing Weber
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ZWINGEL, DIETER, DIPL.-PHYS. DR., 59427 UNNA, DE
Original Assignee
ZWINGEL, DIETER, DR. DIPL.-PHYS., 91245 SIMMELSDORF, DE
ZWINGEL DIETER DR DIPL PHYS
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    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/0009Transmission of position information to remote stations
    • G01S5/0072Transmission between mobile stations, e.g. anti-collision systems

Abstract

Each of the vehicles (1, 2) involved determines it s own position by a satellite-supported nagivation system and this position information is exchanged by radio communication. The mutual distance separating the vehicles is obtained by a calculator or processor, along with the instantaneous movement vector. If there is danger of collision, warning signals are produced and counter measures undertaken to prevent this occurring. Each vehicle is equipped with transmitter/receiver (3, 4) and antennas.

Description

1.1 Problemstellung - Stand der Technik 1.1 The problem - state of the art

Zur Vermeidung von Kollisionen auf Verkehrswegen, die von mehreren Fahrzeugen gleichzeitig genutzt werden, wird ein Sicherheitssystem beschrieben, welches es ermöglicht, potentielle Gefahrensituationen automatisch zu erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten. To avoid collisions on roads that are used by multiple vehicles at the same time, a security system is described which makes it possible to recognize potentially dangerous driving situations and initiate appropriate countermeasures. Wesentliche Anwendungsgebiete hierfür sind der Eisenbahnverkehr auf eingleisigen Strecken sowie der Kfz-Verkehr, insbesondere auf Autobahnen mit dem Ziel der Vermeidung von Auffahrunfällen. Substantial areas of application for this are the railway traffic on single-track lines as well as vehicle traffic, especially on highways with the aim of avoiding rear-end collisions.

In beiden Anwendungsgebieten sind die derzeit angewandten Sicherheitsmaßnahmen entweder mit hohen Installationskosten der Systeme verbunden oder technisch noch nicht hinreichend ausgereift: In both applications, the security measures currently used are either associated with high installation costs of systems or technically yet sufficiently developed:

Im Bereich des Schienenverkehrs werden zur Sicherung eingleisiger Strecken entweder festinstallierte Sicherungs- und Zugbeeinflussungssysteme verwendet oder es kommen Sicherungsverfahren zum Einsatz, die auf die Mitwirkung von Bedienungspersonal angewiesen sind (Zugbahnfunk oder Meldesysteme). In the field of rail transport, either permanently installed backup and automatic train control systems are used to secure single-track routes or come assurance procedures used, which are dependent on the participation of an operator (or train radio alarm systems).

Im Bereich des Straßenverkehrs wurden verschiedene Systeme erprobt, deren Funktion auf einer gegenseitigen Abstandsmessung der Fahrzeuge durch Radar oder optische Systeme beruht. In the field of road traffic, various systems have been tried, whose function is based on a mutual measurement distance of the vehicle by radar or optical systems. Infolge der sehr stark variierenden Einsatzbedin gungen und der vielfältigen Umgebungseinflüsse sind solche Systeme bisher noch nicht zu einem praxisreifen Entwicklungsstand gebracht worden. Due to the highly varying Einsatzbedin conditions and the various environmental effects have not yet been brought to such systems a practical mature stage of development.

Die hier beschriebene Erfindung nutzt eine Kombination neuer Technologien, um ein einfaches und kostengünstiges Sicherheitssystem zu realisieren. The invention described here uses a combination of new technologies, in order to realize a simple and cost-effective security system.

Dabei liegt der Gedanke zugrunde, daß es heute sehr leicht möglich ist, mittels eines Satelliten-Ortungssystems (zum Beispiel GPS ≡ Global Positioning System) die Position eines Objektes mit einer Genauigkeit von <50 m festzustellen. In this case, the underlying idea is that it is very possible today, by means of a satellite positioning system (eg GPS ≡ Global Positioning System) to determine the position of an object with an accuracy of <50 m. Bei Fahrzeu gen, die sich auf definierten Verkehrwegen bewegen, also entweder auf Schienen strecken oder Fernstraßen und Autobahnen, ist es möglich, die relative Position von solchen Fahrzeugen, die sich in einem definierten gegenseitigen Abstand von weniger als einigen Kilometern befinden, mit einer noch höherer Genauigkeit von typischer weise einigen Metern festzustellen. In Fahrzeu gen moving on defined roads, so stretch either on rails or roads and motorways, it is possible the relative position of such vehicles that are located in a defined mutual distance of less than a few kilometers, with an even higher accuracy of typically determine a few meters. Hierzu muß jedes der beteiligten Fahrzeuge mit einem GPS-Empfänger ausgerüstet sein sowie mit einer Einrichtung zum gegenseiti gen Austausch der Positionsdaten. To this end, each of the vehicles involved must be equipped with a GPS receiver and means for gegenseiti gen exchange of position data. In jedem Fahrzeug wird in einem Bordcomputer überprüft, ob sich ein anderes Fahrzeug innerhalb eines bestimmten Sicherheitsberei ches befindet und ob dessen momentaner Abstand, Bewegungsvektor oder die Ände rungsrate beider Parameter zu einer gefährlichen Situation führen könnten. In each vehicle is checked in an onboard computer, whether another vehicle is within a certain security preparation ches and whether its instantaneous distance, motion vector or the rate of amendments of both parameters to a hazardous situation could result.

Im Gefahrenfall wird entweder ein Warnsignal gegeben oder es werden aktive Maßnahmen zur Vermeidung der Gefahrensituation in die Wege geleitet. In case of danger, a warning signal is either given or be directed active measures to prevent the dangerous situation in the way.

1.2 Gegenstand der Erfindung 1.2 Purpose of the invention

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine neuartige Kombination eines satelliten gestützten Ortungssystems (z. B. GPS-System) mit einem Funk-Kommunikations system. Ziel ist die Vermeidung von Kollisionen auf einspurig genutzten Verkehrswe gen. The invention is characterized by a novel combination of a satellite-based positioning system (e.g., GPS system.) Gene with a radio communication system. The aim is to avoid collisions on one lane used Verkehrswe.

Als charakteristische, primäre Anwendungen werden im folgenden beschrieben: As a characteristic, primary applications are described below:
Einsatz auf einspurig befahrenen Eisenbahnstrecken; Use on single-lane traffic Railroads;
Einsatz zur Vermeidung von Auffahrunfällen auf Autobahnen. Insert to prevent rear-end collisions on motorways.

1.2.1 Einspurig befahrene Eisenbahnstrecken 1.2.1 One lane traffic Railroads

Die Funktionsweise wird anhand der Fig. 1 erklärt: The operation is explained with reference to FIG. 1:

Die Triebfahrzeuge 1 und 2 sind jeweils mit einem Empfänger 3 beziehungsweise 6 für das satellitengestützte Navigationssystem GPS ausgestattet. The traction units 1 and 2 are each provided with a receiver 3 and 6, respectively for the satellite-supported navigation system GPS. Die von den Satelliten 8 , 9 , 10 übermittelten Positionsdaten werden dekodiert und in bestimmten Zeitinterval len über eine Funkstrecke 7 ausgetauscht. The position data received from the satellite 8, 9, 10 are decoded and in certain time interval len over a radio path 7 replaced. Triebfahrzeug 1 und 2 ist dazu jeweils mit einem kombinierten Sende-/Empfangsgerät 4 beziehungsweise 5 ausgerüstet. Train 1 and 2 to each equipped with a combined transmitting / receiving apparatus 4 5, respectively. Die Funkverbindung kann auch unter Einbeziehung eines ortsfest installierten Sender 11 über die Funkstrecke 12 geschehen. The radio connection may be done via the radio link 12 also including a fixed station installed. 11 In Fahrzeug 1 und 2 werden die empfangenen Positionsdaten des jeweils anderen Fahrzeugs mit der eigenen Position verglichen und es wird der Betrag des Abstandsvektors der Fahrzeuge 1 und 2 errechnet. In vehicle 1 and 2, the received position data of the other vehicle are compared with one's own position, and it is the magnitude of the distance vector of the vehicles 1 and 2 is calculated. Wenn diese Größe, welche etwa der Luftlinien-Entfernung beider Fahrzeuge entspricht, erstens kontinuierlich abnimmt und dabei zweitens einen bestimmten minimalen Sicherheitswert erreicht, wird entweder ein Signal auf dem Führerstand ausgelöst oder es werden automatische Gegenmaßnahmen eingeleitet. If this size, which corresponds approximately to the air-line distance of the two vehicles, firstly decreases continuously while secondly reaches a certain minimum security value, either a signal is triggered in the driver's cab or are initiated automatic countermeasures. Diese können beispielsweise in einer Zwangsbremsung der Fahrzeuge bestehen. This may, for example in an automatic braking of the vehicles.

Durch die Überwachung der Geschwindigkeit und Änderungstendenz des Abstandes (kontinuierliche Abnahme des Abstandes als Kriterium für Alarmsignal) wird vermie den, daß das Sicherheitssystem bei parallel fahrenden Triebfahrzeugen - etwa bei Schiebebetrieb oder bei Doppeltraktion - anspricht. By monitoring the speed and change tendency of the distance (continuous decrease in the distance as a criterion for an alarm signal) is vermie the fact that the security system in parallel traveling drive vehicles - such as the shift operation or double traction - responsive. Das System muß folglich in sol chen besonderen Betriebsarten nicht deaktiviert werden (was ein prinzipielles Sicher heitsproblem darstellen würde). Consequently, the system must not be disabled in sol chen special operating modes (which would represent a fundamental Sure integrated problem).

Natürlich ist das Sicherheitssystem nicht auf 2 Fahrzeuge beschränkt, sondern ist ebenso für mehrere Fahrzeuge einsetzbar, die sich zu gleicher Zeit innerhalb eines bestimmten Gebietes aufhalten. Of course, the security system is not limited to two vehicles, but is also used for several vehicles, staying at the same time within a certain area. Dies wird durch eine geeignete Kodierung der ausge sandten und empfangenen Funksignale möglich (siehe 2.1.3). This is made possible by an appropriate coding of the transmitted and received radio signals (see 2.1.3).

Ein Flußdiagramm des Gesamtsystems eines Fahrzeugs ist in Fig. 3 gezeigt. A flow chart of the overall system of a vehicle is shown in Fig. 3.

Das System generiert bei allen in einer potentiellen Kollisionssituation befindlichen und entsprechend ausgerüsteten Fahrzeugen ein Warnsignal. The system generates contained in all in a potential collision situation and equipped vehicles a warning signal. Es ist daher prinzipiell redundant. It is therefore in principle redundant.

Das System erfordert außerdem keine externe Unterstützung, Infrastruktur oder Energieversorgung. The system also requires no external support, infrastructure and energy supply. Aufgrund der Preissituation entsprechender Komponenten ist es sehr kostengünstig zu realisieren. Due to the price situation of respective components, it is very inexpensive to implement.

1.2.1.1. 1.2.1.1. Realisierung der Funkübertragung Realization of the radio transmission

Bei der Funkverbindung muß grundsätzlich eine ständige Kommunikation zwischen jedem Paar der am jeweiligen Netz beteiligten Fahrzeuge möglich sein. In the radio link principle constant communication between each pair of the vehicles involved in the respective network must be possible. Wenn die Zahl der beteiligten Fahrzeuge begrenzt und bekannt ist, - wie beispielsweise bei Triebfahr zeugen einer bestimmten Bahnverwaltung - geschieht dies in einfacher Weise durch eine Zeit-multiplexe Funkverbindung. If the number of vehicles involved is limited and known - such as in engine driving testify a particular railway administration - this is done simply by a time-multiplexed radio link.

Die Funktionsweise wird anhand von Fig. 2 beschrieben: The operation is described with reference to FIG. 2:

Bei einer Anzahl n beteiligter Fahrzeuge wird dabei ein definierter Zeitraum Δt von etwa 5 Sekunden in n Segmente unterteilt. For a number n of vehicles involved doing a defined period of time .DELTA.t of about 5 seconds is divided into n segments. Der Beginn eines Zeitinkrementes Δt wird über das von allen Teilnehmern empfangene GPS-Signal synchronisiert (z. B. bei jeder modulo 5 teilbaren Sekundenzeit). The beginning of a time increment .DELTA.t is the signal received by all the participants GPS signal synchronized (z. B. at each modulo 5 divisible seconds). Jedes teilnehmende Fahrzeug ist während eines bestimmten Segmentes δt = Δt/n als Sender aktiv; Each participating vehicle during a particular segment delta T = delta / n active as a transmitter; die restliche Zeit von (n-1)*δt ist es auf derselben Frequenz auf Empfang geschaltet. the remaining time of (n-1) * .DELTA.t it is connected on the same frequency to receive. Bei einer Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h würde ein solcher Zyklus Δt der Datenabfrage einer Fahrstrecke von 22 m entsprechen; At a speed of 80 km / h such .DELTA.t cycle would correspond to the data query a driving distance of 22 m; auf einer Fahrstrecke von 1 km ergibt das 50 Positionsabfragen, was für eine rechtzeitige Erkennung einer Gefahrensituation ausreichend erscheint. on a driving distance of 1km which gives 50 position queries, which appears sufficient for timely detection of a dangerous situation. Natürlich kann die Länge des Zeitintervalles At den jeweiligen Betriebsverhältnissen angepaßt werden. Of course, the length of the time interval At can be adapted to the respective operating conditions.

Als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme dient eine Überwachung der von anderen Teilnehmerfahrzeugen empfangenen Feldstärke des Funksignals 7 . As an additional security measure, a monitoring of the received from other subscriber vehicles field strength of the radio signal 7 is used. Wenn diese über einen bestimmten Pegel ansteigt, wird ein zusätzliches Warnsignal akti viert. If this rises above a certain level, an additional warning signal is fourth acti.

1.2.1.2 Diskussion von Sonderfällen 1.2.1.2 discussion of special cases

Da in den Triebfahrzeugen stets die eigenen absoluten Positionswerte bekannt sind, kann auch ein Begegnungsverkehr in Bahnhöfen oder an Ausweichstellen automatisch und ohne Behinderung zugelassen werden, indem an solchen - räumlich genau be kannten - Stellen die Warnfunktion ausgeschaltet oder auf eine "Systemkontrolle" reduziert wird. Since the own absolute position values ​​are always known in the traction units, also an oncoming traffic in railway stations or sidings can be approved automatically and without disabilities by at such - off the warning function points or is reduced to a "system check" - exactly spatially be known. Systemkontrolle bedeutet, daß zwar die Warnfunktion ausgeführt wird, nicht jedoch eine Schnellbremsung eingeleitet wird. System control means that although the warning function is executed, but not an emergency braking is initiated.

Bei einer Unterbrechung des Funkkontaktes zum GPS-System erfolgt eine entspre chende Warnung; At an interruption of the radio contact with the GPS system, a warning is entspre sponding; die Software ist so ausgelegt, daß der momentane Bewegungs vektor konstant weiter extrapoliert wird, bis der Funkkontakt wieder aufgenommen wird. the software is designed so that the current motion vector is further extrapolated constant until the radio contact is resumed. Bei dem jetzigen Stand der Technik ist davon auszugehen, daß dieser Fall nur in Tunneln und bei kurzen "Abschabungen" eine Rolle spielt, so daß die Systemfunktion nicht beeinträchtigt wird. In the current state of technology it can be assumed that this case plays a role only in tunnels and in short "scrapings" so that the system function is not impaired.

1.2.1.3 Systemerweiterungen 1.2.1.3 Extensions 1.2.1.3.1 Sicherung temporärer Gefahrenstellen wie z. 1.2.1.3.1 securing temporary danger spots such. B. beweglicher Baustellen B. mobile construction sites

Hier kann mittels eines tragbaren Gerätes, welches völlig analog dem Fahrzeug- installierten Gerät arbeitet, ein Warnsignal sowohl auf dem Fahrzeug als auch an der Baustelle erzeugt werden. Here, a warning signal can be generated both on the vehicle and on the building site by means of a portable device, which device is installed completely analogous to the working vehicle. Durch einen Zusatz im Kodierungswort des an der Bau stelle aufgestellten Gerätes kann in einem solchen Fall verhindert werden, daß eine Zwangsbremsung bis zum Stillstand erfolgt. An addition in the encoding of the word location of the construction set out device can be prevented in such a case that an emergency brake to a stop is carried out. Es kann vielmehr nach Abbremsen auf eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit eine Weiterfahrt erlaubt sein. Rather, it can be allowed to decelerate to a certain minimum speed to continue driving. Diese Funktion erfordert allerdings die Übertragung der Geschwindigkeitsinformation auf das fahr zeugfeste Gerät. However, this function requires the transmission of the speed information to the on-vehicle device fixed. Als weitere Sicherheitsmaßnahme kann die Unterdrückung der automatischen Zwangsbremsung von der Quittierung des Warnsignals am baustellen festen Gerät abhängig gemacht werden: Wenn eine solche Quittierung durch das Sicherheitspersonal an der Baustelle nicht erfolgt, würde bei Unterschreiten des Sicherheitsabstandes eine Zwangsbremsung bis zum Stillstand ausgelöst. As a further safety measure the suppression of the automatic emergency braking of the acknowledgment of the warning signal can be made dependent on construction sites solid device: When such an acknowledgment by the security personnel is not made at the building site, would be triggered emergency braking to a standstill when falling below the safety distance.

1.2.1.3.2 Sicherung von Bahnübergängen 1.2.1.3.2 safety of level crossings

In ähnlicher Weise ist eine Funktionsüberwachung von gesicherten Bahnübergängen möglich, ohne daß spezielle visuelle Rückmeldesignale am Bahnkörper erforderlich sind: die Funktion der Sicherheitseinrichtungen kann als entsprechend kodiertes Signal über ein am Übergang installiertes Standard-Modul dem sich nähernden Fahrzeug übermittelt werden. Similarly, a function monitoring of secured crossings is possible without special visual feedback signals are required at the sheet body: the function of the safety devices can be used as corresponding encoded signal over an installed at the transition standard module are transmitted to the approaching vehicle. Damit kann eine Fehlfunktion der Sicherheitssysteme (Schranken, Blinklichter) am Bahnübergang eine Zwangsbremsung auslösen. So can trigger the emergency brakes at the railroad crossing a malfunction of the safety systems (barriers, flashing lights). Ebenso kann mittels geeigneter Sensoren wie beispielsweise Lichtschranken sichergestellt werden, daß ein durch ein defektes Straßenfahrzeug blockierter Übergang zu einem Nothalt der Schienenfahrzeuge führt. Similarly, such as light barriers can be ensured that a blocked by a defective road vehicle transition leads to an emergency stop of the rail vehicles by means of suitable sensors.

1.2.1.3.3 Weiträumige Streckenüberwachung 1.2.1.3.3 Long-range distance monitoring

Wenn die Funksignale der Triebfahrzeuge an einem oder mehreren Punkten von Feststationen empfangen und einer Auswerte-Einheit zugeführt werden, kann die momentane Position sämtlicher Fahrzeuge zentral überwacht und auf einem entspre chenden Lageplot (z. B. Monitor eines PC) dargestellt werden. When the radio signals of the traction units are received at one or more points of fixed stations and fed to an evaluation unit, the current position of all vehicles can be monitored and on a entspre sponding Lageplot (z. B. monitor of a PC) are presented. Damit ist nicht nur eine zusätzliche Sicherheitskontrolle möglich, sondern es kann auch der reguläre Betriebsablauf kontinuierlich überwacht werden. Thus, not only an additional security check is possible, but it can also be the regular operation are continuously monitored.

1.2.2 Vermeidung von Auffahrunfällen 1.2.2 prevent rear

Das gleiche System ist dazu geeignet, Kollisionen auf Straßen zu vermeiden, die von den Fahrzeugen in der gleichen Richtung befahren werden, wie es beispielsweise auf Autobahnen der Fall ist. The same system is capable of avoiding collisions on roads that are traveled by vehicles in the same direction, as is the case for example on highways. Eine Erweiterung für Anwendung bei in beiden Richtungen befahrenen Straßen ist möglich und wird in Absatz 2.2.1 beschrieben. An extension for use in busy streets in both directions is possible and is described in paragraph 2.2.1.

Das Sicherungssystem für Straßenfahrzeuge wird prinzipiell in derselben Weise ausgeführt, wie es bei der Anwendung für Schienenfahrzeuge beschrieben wurde: The security system for road vehicles is carried out in principle in the same manner as described in the application for rail vehicles:

Jedes Fahrzeug erkennt aufgrund des Satelliten-Navigationssystems seine Position und kommuniziert mit anderen Fahrzeugen innerhalb einer gewissen Umgebung. Each vehicle detects due to the satellite navigation system's position and communicates with other vehicles within a certain environment. Ein Bordrechner erkennt aufgrund bestimmter Vorgaben, ob eine kri tische Gefahrensituation vorliegt. An on-board computer detects due to certain requirements if a kri tables hazardous situation exists. Ein Stau wird beispielsweise daran erkannt, daß sich der Abstand zu mehreren anderen Fahrzeugen mit derselben Ände rungsrate vermindert. A jam is, for example, recognized by the fact that the distance to a plurality of other vehicles with the same Ände decreases approaching rate.

Bei Erkennung einer solchen Gefahrensituation wird dem Fahrer ein Warnhin weis gegeben; Upon detection of such a hazardous situation to the driver a warning information is given to setting; soweit es zulässig ist, kann auch ein direkter Eingriff in die Fahr zeugsteuerung - z. To the extent permitted, including direct intervention into the driving control can convincing - z. B. Auslösung eines Bremsmanövers - erfolgen. B. triggering a braking maneuver - done.

Im Gegensatz zu der Anwendung bei Schienenfahrzeugen ist die Anzahl der mög lichen beteiligten Fahrzeuge erheblich größer. In contrast to the use in rail vehicles, the number of vehicles involved mög union is much greater. Das Funk-Kommunikationssystem ist daher so auszulegen, daß trotzdem ein zuverlässiger Datenaustausch gewährleistet ist: The radio communication system is, therefore, to be construed as nevertheless a reliable data transfer is guaranteed:

Die Auswahl unter der sehr hohen Anzahl möglicher beteiligter Fahrzeuge wird im einfachsten Fall durch die Reichweite der Fahrzeug-Fahrzeug-Funkverbindung gegeben. The selection among the very high number of possible vehicles involved is given in the simplest case by the range of vehicle-to-vehicle radio communication. Innerhalb der Fahrzeuggruppe, die im Bereich einer einwandfreien Funk verbindung liegt, wird durch eine rechnergesteuerte Synchronisation der Datenüber mittlung sichergestellt, daß Sende- und Empfangsintervalle der Kommunikations systeme der beteiligten Fahrzeuge so abgestimmt sind, daß eine sichere Daten übermittlung gewährleistet ist. Within the vehicle group, which is in the range of a proper wireless connection, mediation is provided by a computer-controlled synchronization of the data that transmit and receive intervals of the communication are systems of the vehicles involved tuned to a secure data is guaranteed transmission. Diese Synchronisation wird kontinuierlich der momen tanen Verkehrssituation angepaßt. This synchronization is continuously adapted to the momen tanen traffic situation. Solche Änderungen der Verkehrssituation entste hen beispielsweise dadurch, daß durch Überholvorgänge ständig Fahrzeuge in den Sicherheitsbereich eines Fahrzeuges eintreten oder diesen verlassen. Such changes in the traffic situation entste hen, for example, by the fact that constantly enter through overtaking vehicles in the security area of ​​a vehicle or leave it.

1.2.2.1 Diskussion von Sonderfällen 1.2.2.1 discussion of special cases 1.2.2.1.1 Überholvorgänge und Spurwechsel 1.2.2.1.1 overtaking and lane changes

Im Gegensatz zu Schienenfahrzeugen muß im Straßenverkehr mit überholenden Fahrzeugen und mit Situationen, an denen spurwechselnde Fahrzeuge beteiligt sind, gerechnet werden. Unlike rail vehicles must be calculated on the road with overtaking vehicles and situations where lane changing vehicles are involved. Da jedoch der Bordrechner nicht nur die Position und Geschwin digkeit eines Fahrzeugs, sondern auch seinen momentanen Bewegungsvektor kennt, können solche Situationen jederzeit analysiert und auf eventuelle Gefährlichkeit über prüft werden. However, since the on-board computer not only the position on specific track speed of a vehicle but also knows its current motion vector, such situations can always be analyzed and checked for possible danger over.

1.2.2.1.2 Gegenverkehr 1.2.2.1.2 oncoming traffic

Aus der Kenntnis des momentanen Bewegungsvektors aller beteiligten Fahrzeuge kann auch auf Straßen, welche in beiden Richtungen befahren werden, eine mögliche Gefährdung aufgrund des Begegnungsverkehrs - z. From a knowledge of the current motion vector of all vehicles involved a potential risk may also on roads that are traveled in both directions, due to encounter traffic - z. B. bei Überholvorgängen - erkannt und in die Überwachung einbezogen werden. As when overtaking - are recognized and included in the monitoring. Speziell auf Autobahnen ist es damit auch möglich, Fahrzeuge, die eine Fahrspur irrtümlich in Gegenrichtung befahren ("Geisterfahrer") von Fahrzeugen des Gegenverkehrs getrennt zu identifizieren und entsprechende Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Especially on motorways, it is thus possible vehicles driving lane by mistake in the opposite direction to identify ( "ghost driver") of vehicles of oncoming traffic separated and take appropriate countermeasures.

1.2.2.2 Systemerweiterungen 1.2.2.2 Extensions

Durch Verwendung einer ortsfest installierten oder transportablen Version des Siche rungssystems ist es möglich, vor besonderen Gefahrenstellen - wie etwa Baustellen - zu warnen. By using a fixed installed or portable version of the hedging system it is possible to face special danger spots - to warn - such as construction sites. Diese transportable Version besteht ebenso wie die im Fahrzeug instal lierte Version aus einem Empfänger für Satellitenkommunikation und einem Sende- Empfänger zur Kommunikation mit Fahrzeugen. This portable version is just like the in-vehicle instal profiled version of a receiver for satellite communications and a transmitter receiver for communication with vehicles. Die Energieversorgung erfolgt durch Batterien, Akkus oder mittels einer solargespeisten Energiequelle. Power is supplied by batteries or by means of a solar powered energy source. Durch geeignete Kodierung des jeweils von dem an einem solchen Gefahrenpunkt installierten Gerät gesendeten Signals ist es weiter möglich, Informationen wie Geschwindigkeitsbe grenzungen oder andere Sicherheitshinweise an die Fahrzeuge zu übermitteln. By appropriate coding of the transmitted of the installed in such a danger point device at a time signal, it is further possible to obtain information such as demarcations Geschwindigkeitsbe or transmit other safety instructions to the vehicles. Mittels eines ortsfest installierten Warnsystems kann ein Befahren von Autobahnauffahrten in falscher Richtung detektiert werden und es kann ein Warnhinweis in dem betreffenden Fahrzeug, sowie bei allen anderen im Erfassungsbereich des Warnsystems befindli chen Fahrzeugen gegeben werden. By means of a warning system fixedly installed can be detected, a driving on highway access ramps in the wrong direction, and it may be a warning in the subject vehicle, and are given to all other in the detection range of the warning system befindli chen vehicles.

Claims (9)

  1. 1. Die Erfindung umfaßt ein System zur gegenseitigen Positionsinformation von Fahrzeugen auf einspurig nutzbaren Verkehrswegen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beteiligten Fahrzeuge seine eigene Ortsposition durch ein satelli tengestütztes Navigationssystem (zum Beispiel GPS-System) ermittelt und daß diese Positionsinformation über eine Funkstrecke oder ähnliche Kommunikations wege zwischen den Fahrzeugen ausgetauscht wird, daß in einem Fahrzeug-inte grierten Rechner der gegenseitige Abstand der Fahrzeuge sowie der momentane Bewegungsvektor berechnet werden und bei Gefahr einer Kollision entsprechende Warn- und Gegenmaßnahmen getroffen werden. 1. The invention includes a system for the mutual position information of vehicles on single track useable traffic routes, characterized in that each of the vehicles involved determines its own location position by a Satelli tengestütztes navigation system (e.g., GPS system), and that this position information related to a radio link or communication paths is exchanged between the vehicles, that the mutual spacing of the vehicles as well as the current motion vector are calculated in a vehicle-inte grated computer and be taken at risk of a collision warning and appropriate countermeasures. Das System eignet sich insbesondere für die Verwendung bei Triebfahrzeugen und Zügen auf eingleisigen Schienenstrecken sowie bei Straßenfahrzeugen zur Vermeidung von Auffahr unfällen auf Autobahnen. The system is particularly suitable for use in locomotives and trains on single-track lines and for road vehicles to avoid drive-on accidents on highways.
    Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß aufgrund der ständig vorhandenen Kenntnis der Ortsposition Streckenabschnitte wie Ausweichstellen oder Bahnhöfe beziehungsweise Rastanlagen und Parkplätze bei Straßenfahrzeugen automatisch aus der Sicherheitsüberwachung ausgenommen werden beziehungs weise kann die Art der zu ergreifenden Maßnahmen an solchen Stellen entspre chend geändert werden. Another feature of the invention that due to the ever-existing knowledge of the spatial position sections as passing places or stations or rest areas and parking areas for road vehicles are automatically excluded from the security monitoring relationship instance, the type of are actions to be taken in such places be amended.
    Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß ortsfest installierte Einheiten oder transportable Einheiten, welche mir einer eigenen Energieversorgung ausgerüstet sind, zur Sicherung von besonderen Gefahrenstellen eingesetzt werden. Another feature of the invention that fixedly installed units or portable units which are equipped me its own energy supply, be used to secure special hazards. Dies be zieht sich insbesondere auf die Sicherung von Baustellen und Bahnübergängen. This be going forward notably on the safety of construction sites and level crossings. Die Sicherungsfunktion wird dadurch realisiert, daß die ortsfesten oder transpor tablen Einheiten mit den Fahrzeug-installierten Systemen in der gleichen Weise Positions- und Informationsdaten austauschen wie die Fahrzeug-installierten Systeme untereinander. The security function is realized in that the fixed or transported TableN units communicate with the vehicle-installed systems in the same manner and position information data such as the vehicle-installed systems with each other. Hierbei sind durch geeignete Modulation des Funksignals weitere Funktionen möglich (beispielsweise Bestätigung des Warnsignals durch Sicherungspersonal einer Baustelle oder die Übermittlung von Zusatz informationen wie Geschwindigkeitsbeschränkungen bei Straßenfahrzeugen). Here, additional functions are possible (for example, confirmation of the warning signal by securing staff of a construction site or the transmission of additional information such as speed limits for road vehicles) by appropriate modulation of the radio signal.
  2. 2. System nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auf andere Fahrzeuge ange wendet wird, welche zeitweise einen gemeinsamen, nur in einer Richtung von ei nem Fahrzeug befahrbaren Verkehrsweg benutzen. 2. A system according to 1, characterized in that it belongs to other vehicles turns is that temporarily use a common, drivable only in a direction from egg nem vehicle traffic route. Beispiele hierfür sind Schiffe in Kanälen, Eisenbahnfahrzeuge an einspurigen Baustellen, Motor- und Segel flugzeuge bei Benutzung von Start- und Landebahnen bzw. eines begrenzten Luftraumes mit einer bekannten Anzahl von Teilnehmern. Examples include ships in channels railway vehicles on single-lane construction, motor and sail planes for the use of runways and a limited air space with a known number of participants. Ein solcher Fall ist bei spielsweise gegeben, wenn Mitglieder einer Luftsport-Vereinigung einen gemein samen, vereinseigenen Flugplatz benutzen. Such a case is given when playing as if members of an Air Sports Federation seed a common use club's airfield.
  3. 3. Systeme nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in Straßenfahrzeugen installiert ist, welche sich auf den Richtungsfahrbahnen einer Autobahn oder einer ähn lichen Straße in der gleichen Richtung bewegen. 3. systems according to 1, characterized in that it is installed in road vehicles which move on the carriageways of a motorway or road similarity union in the same direction. Der Austausch der Positions information erfolgt dabei jeweils innerhalb einer Gruppe von Fahrzeugen, die sich in einem definierten Abstand, der durch den erforderlichen Anhalteweg bestimmt wird, befinden. is effected, the exchange of the position information respectively in a group of vehicles which are located at a defined distance which is determined by the required stopping distance. Die Zeitintervalle der Sende- und Empfangsperioden der Fahr zeuge einer solchen Gruppe werden dabei adaptiv rechnergesteuert so aufeinan der synchronisiert, daß eine optimale Kommunikation möglich ist. The time intervals of the transmit and receive periods of driving vehicles of such a group are doing adaptive computer-controlled aufeinan synchronizes that optimum communication is possible. Die Reichweite der Funkverbindung wird so ausgelegt, daß der Gefahrenbereich etwa einer Strecke entspricht, innerhalb derer ein sicheres Anhalten der Fahrzeuge möglich ist. The range of the radio link is designed so that the danger area corresponds approximately to a range within which a reliable stopping of the vehicles is possible.
  4. 4. Systeme nach 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation zwi schen den Fahrzeugen unter Mitbenutzung von stationären Funkstationen und Kommunikationssystemen geschieht, wie sie beispielsweise für den Mobilfunk oder ähnliche Dienste eingerichtet sind. 4. systems after 1 and 3, characterized in that the communication Zvi rule the vehicles under joint use of stationary radio stations and communication systems takes place, as they are set up, for example, for mobile or similar services.
  5. 5. Systeme nach 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch mobile Über wachungsgeräte, die im wesentlichen den Fahrzeug-installierten Einheiten iden tisch sind, die Fahrzeuge vor Gefahrenpunkten wie Baustellen, Bahnübergängen oder Unfallstellen gewarnt werden. 5. systems after 1, 3 and 4, characterized in that monitoring instruments by mobile About which are identical shows the vehicle-installed units are substantially the vehicles to be warned of danger points, such as construction sites, railway crossings or accident locations. Ein weiteres Merkmal ist, daß die Kommuni kation entsprechender Systeme von Straßen- und Schienenfahrzeugen an Bahn übergängen oder ähnlichen, von Schienenfahrzeugen und Straßenfahrzeugen gemeinsam benutzten Verkehrsflächen in das System einbezogen wird. Another feature is that the communi cation corresponding systems of road and rail vehicles transitions of web or the like, shared rail vehicles and road vehicles traffic areas is included in the system. Außerdem werden an solchen Stellen durch geeignete Kodierung des Signals Zusatzinfor mationen wie etwa Geschwindigkeitsbegrenzungen an die Fahrzeuge übermittelt. Furthermore, by appropriate encoding of the signal Zusatzinfor mation such as speed limits to the vehicles at such sites transmitted.
  6. 6. Systeme nach 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Sonderfahrzeugen wie Rettungsfahrzeugen, Feuerwehrfahrzeugen oder Gefahrguttransportern installiert sind und durch eine zusätzliche Kodierung des emittierten Signals einen Warnhinweis an andere Verkehrsteilnehmer aussenden. 6. systems after 1 and 3, characterized in that they are installed in special vehicles such as ambulances, fire engines or vehicles carrying dangerous goods and send a warning to other traffic participants by an additional coding of the emitted signal.
  7. 7. Systeme nach 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bordrechner den jewei ligen Bewegungsvektor des Fahrzeugs berechnen und per Funk an die anderen, im Bereich der Reichweite des Kommunikationssystems befindlichen Fahrzeuge übermitteln. 7. systems of Figures 1 and 3, characterized in that the on-board computer calculate the time jewei motion vector of the vehicle and transmit to the other, located in the region of the reach of the communication system vehicles by radio. Aus der Analyse des eigenen Bewegungsvektors und des Bewe gungsvektors der anderen Fahrzeuge werden auch auf Straßen, die im Gegen verkehr befahren werden, Gefahrensituationen - beispielsweise bei Überhol vorgängen - erkannt und es werden eine Warnfunktion oder Gegenmaßnahmen eingeleitet. From the analysis of its own motion vector and the vector BEWE supply of other vehicles dangerous situations on roads subject to traffic counter traffic, - operations for example, in overtaking - and will generate initiated a warning function or countermeasures.
  8. 8. System nach 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation zwischen den Teilnehmern mittels anderer Übertragungsmedien, beispielsweise durch opti sche Datenübertragung, erfolgt. 8. A system according to 1 to 7, characterized in that the communication between the users by means of other transmission media, for example by opti cal data transmission takes place.
  9. 9. Systeme nach 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation zwischen den beteiligten Fahrzeugen durch Mitverwendung bestehender Kommunikations systeme - wie beispielsweise Funktelefon oder ähnliche Kommunikationswege - erfolgt. 9. systems according to 1 to 7, characterized in that the communication between the participating vehicles by co-existing systems of communication - such as radio telephone or similar communication channels - occurs.
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