DE69200830T2

DE69200830T2 - System und Verfahren zur Datenübertragung in einem optischen System für bevorrechtigten Verkehr.

Info

Publication number: DE69200830T2
Application number: DE69200830T
Authority: DE
Inventors: Steven M Hamer
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1991-10-24
Filing date: 1992-10-21
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: US5172113A; DE69200830D1; AU2536892A; EP0540226A2; AU662167B2; EP0540226A3; EP0540226B1; JP3579062B2; ES2065135T3; JPH05282594A; CA2079293A1; HK6497A; CA2079293C

Description

Allgemeiner Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein System, das eine Fernsteuerung von Verkehrsampeln ermöglicht, und die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur optischen Datenübertragung von einem optischen Emitter zu einem Detektor, der nahe einer Kreuzung angebracht ist.
Verkehrsampeln werden seit langem zur Regelung des Verkehrsflusses an Kreuzungen verwendet. Im allgemeinen sind Verkehrsampeln bei der Bestimmung, wann die Phase der Verkehrsampellichter zu andern ist, auf Zeitgeber oder Fahrzeugsensoren angewiesen, wodurch für die Verkehrsrichtungen wechselweise angezeigt wird, daß ein Anhalten bzw. ein Weiterfahren erfolgen soll.
Rettungsfahrzeuge, wie etwa Polizeiwagen, Feuerwehrautos und Krankenwagen dürfen eine Kreuzung im allgemeinen auch entgegen einem Ampelsignal überqueren. Die Rettungswagen weisen normalerweise Hupen, Sirenen und Blaulichter auf, um anderen Fahrern, die sich der Kreuzung nähern, anzuzeigen, daß ein Rettungsfahrzeug die Kreuzung überquert. Aufgrund einer Hörbehinderung, Klimaanlagen, Radios und anderen Beeinträchtigungen, erkennt der Fahrer eines sich einer Kreuzung nähernden Fahrzeugs einen von dem sich nähernden Rettungsfahrzeug abgegebenen Alarm jedoch häufig nicht. Dadurch kann es zu einer gefährlichen Situation kommen.
Dieses Problem wurde zuerst erfolgreich in dem U.S. Patent 3.550.078 (Long) angegangen, wobei dieses Patent dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen wurde. In dem Patent an Long wird ein Rettungsfahrzeug mit einem optischen Emitter offenbart, wobei eine Mehrzahl von Photozellen nahe einer Kreuzung angebracht sind, wobei jede Photozelle eine Annhäherung an die Kreuzung beobachtet, mit einer Mehrzahl von Verstärkern, die ein Signal erzeugen, das den Abstand zu dem sich nähernden Rettungsfahrzeug anzeigt, und mit einer Phasenauswahleinrichtung, die das Signal der Verstärker verarbeitet und eine Phasenanforderung an einen Verkehrsampelregler senden kann, um eine normale Ampelfolge bevorrechtigt zu ändern und dem sich nähernden Rettungsfahrzeug Vorrang zu gewähren.
In dem Patent an Long wird offenbart, daß ein Rettungsfahrzeug, wenn es sich einer Kreuzung nähert, eine Bevorrechtigungsanforderung emittiert, die einen Lichtimpulsstrom umfaßt, der mit einer vorbestimmten Folgefrequenz, wie etwa 10 Impulsen pro Sekunde, auftritt, und wobei jeder Impuls eine Dauer von mehreren Mikrosekunden aufweist. Eine Photozelle, die einen Teil eines Detektorkanals bildet, empfängt den von dem sich nähernden Rettungsfahrzeug abgegebenen Lichtimpulsstrom. Eine Ausgabe des Detektorkanals wird von der Phasenauswahleinrichtung verarbeitet, die dann eine Phasenanforderung an einen Verkehrsampelregler sendet, um die Ampel, die die Annäherung des Rettungsfahrzeugs an die Kreuzung steuert, auf Grün umzuschalten bzw. den Grünzustand der Ampel aufrechtzuerhalten.
Das von System von Long hat sich zwar als kommerzieller Erfolg erwiesen, doch wurde auch deutlich, daß das System mit einer besseren Signalunterscheidung versehen werden muß. Das System von Long litt teilweise unter falschen Bewertungen, die als Reaktion auf eine Lichtquelle mit niedriger Impulsfrequenz, Neonschilder, Quecksilberdampflampen und Blitze aufgetreten sind. Ferner wurde festgestellt, daß das System nicht genau zwischen einer Reihe von Lichtimpulsen mit gleichen Abständen und einer Reihe von Lichtimpulsen mit unterschiedlichen Abständen unterschied. Außerdem war die Zeitdauer, die das Impulsanforderungssignal nach der Beendigung der Lichtimpulse aktiv blieb, nicht vorhersehbar und manchmal zu kurz.
Das U.S. Patent 3.831.039 (Henschel), das auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, stellt eine Verbesserung des Systems aus dem Patent an Long dar, wobei eine genauere Unterscheidungsschaltung offenbart wird, die in bezug auf den von einem Rettungsfahrzeug empfangenen Lichtimpulsstrom genauere Anforderungen auferlegt. In dem System von Henschel muß der Lichtimpulsstrom eine genaue Impulstrennung aufweisen und eine vorbestimmte Zeitperiode andauern. Sobald eine Bevorrechtigungsanforderung an den Verkehrsampelregler gesendet worden ist, muß ein Bevorrechtigungsanforderungssignal ferner mindestens über eine vorbestimmte Zeitdauer aktiv bleiben.
Zum Beispiel offenbart Henschel ein Ausführungsbeispiel, bei dem einzelne Lichtimpulse durch nicht mehr als 120 Millisekunden getrennt sein dürfen, wobei der Lichtimpulsstrom mindestens 1,5 Sekunden andauern muß, und nach der Aktivierung muß das Phasenanforderungssignal mindestens 9 Sekunden lang aktiv bleiben. Die von Henschel offenbarte Unterscheidungsschaltung sah eine Verbesserung der von Long offenbarten Unterscheidungsschaltung vor und führte zu weniger fehlerhaften Bewertungen.
In dem ursprünglich von Long offenbarten System wurde zwar nur eine Verwendung des optischen Systems für bevorrechtigen Verkehr für Rettungsfahrzeuge erwägt, doch wurden diese Systeme später auch von anderen authorisierten Fahrzeugen als von Rettungsfahrzeugen verwendet, wie etwa von Bussen und Wartungsfahrzeugen. Folglich ergab sich die Notwendigkeit, die von unterschiedlichen Fahrzeuggruppen stammenden Bevorrechtigungsanforderungen zu prioritisieren. Wenn zum Beispiel ein Bus und ein Krankenwagen jeweils mit einem optischen Emitter ausgerüstet sind, der eine Bevorrechtigungsanforderung übermittelt, und wenn sich beide von verschiedenen Straßen gleichzeitig einer Kreuzung nähern, so muß der Krankenwagen an der Kreuzung Vorrang haben, da es um ein Menschenleben gehen kann. Diese Notwendigkeit wurde durch das U.S. Patent 4.162.477 (Munkberg) berücksichtigt, wobei das Patent auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist.
In dem Patent an Munkberg wird ein optisches System für bevorrechtigten Verkehr offenbart, wobei Fahrzeuge Bevorrechtigungsanforderungen auf unterschiedlichen Prioritätsebenen übermitteln können. Der von Munkberg offenbarte optische Emitter kann Lichtimpulse mit einer vielzahl auswählbarer, vorbestimmter Impulsfrequenzen senden, wobei die ausgewählte Immpulsfrequenz eine Prioritätsstufe anzeigt. Die von Munkberg offenbarte Unterscheidungsschaltung kann zwischen verschiedenen Fahrzeuggruppen unterscheiden und jeder Gruppe eine Prioritätsstufe zuweisen. In Übereinstimmung mit dem Patent an Munkberg gestaltete Systeme definieren normalerweise zwei Stufen; eine niedrige Prioritätsstufe, bei der ungefähr 10 Lichtimpulse pro Sekunde gesendet werden; und eine hohe Prioritätsstufe, bei der ungefähr 14 Lichtimpulse pro Sekunde gesendet werden.
Bei der von Munkberg offenbarten Unterscheidungsschaltung wird eine Verzögerungsschaltung eingesetzt, die durch einen Taktgeber gesteuert wird. Für jede zu erfassende diskrete Impulsfrequenz ist eine Unterscheidungsschaltung erforderlich. Ein von den erfaßten Lichtimpulsen abgeleitet es Signal wird der Verzögerungsschaltung bereitgestellt und über eine Zeitdauer verzögert, die der Dauer der zu erfassenden Impulsfrequenz entspricht. Ein verzögertes Signal der verzögerungsschaltung wird mit dem der Verzögerungsschaltung bereitgestellten Signal verglichen. Wenn die beiden Signale simultane Impulse aufweisen, so können die erfaßten Lichtimpulse als von einem gültigen Emitter des optischen Systems für bevorrechtigten Verkehr angesehen werden.
Die von Munkberg offenbarte Unterscheidungsschaltung unterscheidet genau zwischen den Bevorrechtigungs- Prioritätsstufen. Jedoch sind für dieses System viele diskrete und ausschließlich zugeordnete Schaltungen erforderlich. In dem U.S. Patent 4.734.881 (Klein u.a.) ist eine Unterscheidungsschaltung auf der Basis eines Mikroprozessors offenbart. Der Mikroprozessor verwendet einen Fenstertechnik- Algorithmus zur Validierung, daß Lichtimpulse von einem gültigen Emitter eines optischen Systems für bevorrechtigten Verkehr übermittelt worden sind.
In einem Ausführungsbeispiel bei Klein u.a. umfaßt ein optisches System für bevorrechtigten Verkehr vier Detektorkanäle, die mit einer Ein-Ausgabe-Schaltungsanordnung verbunden sind. Die Ein-Ausgabe-Schaltungsanordnung ist wiederum mit dem Mikroprozessor verbunden. Nach dem Empfang eines "ersten" Lichtimpulses an einem Detektorkanal, tritt der Mikroprozessor in ein Sperrintervall ein. Während dem Sperrintervall werden in keinem der Detektorkanäle Lichtimpulse erkannt. Nach Ablauf des Sperrintervalls tritt ein Fensterintervall in Kraft, in dem es dem Detektorkanal, der zuerst den ersten Lichtimpuls erfaßt hat, möglich ist, einen weiteren Lichtimpuls zu empfangen. Das Fensterintervall ist sehr kurz und um den Zeitpunkt ausgerichtet, zu dem ein Lichtimpuls von einem gültigen Emitter erwartet wird. Wenn während dem Fensterintervall ein Impuls erfaßt wird, kann angenommen werden, daß die Lichtimpulse von einem gültigen Emitter stammen. Das Sperrintervall und das Fensterintervall werden hintereinander wiederholt, wenn die Unterscheidungsschaltung gültige Lichtimpulse empfängt und verfolgt. Wenn während einem Fensterintervall jedoch kein Impuls empfangen wird, so wird die Unterscheidungsschaltung zurückgesetzt und alle Detektorkanäle stehen wieder zum Empfang eines "ersten" Lichtimpulses bereit.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht ein System und Verfahren zur optischen Datenübertragung von einem optischen Emitter zu einem Detektor vor, der nahe einer Kreuzung angebracht ist. In einem ersten Ausführungsbeispiel sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren vor, wobei ein Lichtimpulsstrom mit Prioritätsimpulsen, die mit einer Impulsfrequenz auftreten, und mit Datenimpulsen, die mit den Lichtimpulsen verschachtelt sind, dazu verwendet wird, variable Daten zu übertragen. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Lichtimpulsstrom empfangen, die Prioritätsimpulse und Datenimpulse getrennt sortiert und die von den Prioritätsimpulsen und Datenimpulsen abgeleiteten Daten übersetzt.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel überträgt ein optischer Emitter einen Lichtimpulsstrom, der ein übertragenes Signal darstellt, das eine Bevorrechtigungsvorrichtung und einen Identifikationscode aufweist. Der Identifikationscode identifiziert den optischen Emitter eindeutig.
In einem dritten Ausführungsbeispiel überträgt ein optischer Emitter einen Lichtimpulsstrom, der ein übertragenes Signal darstellt, das einen Versatzcode aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel spricht eine Phasenauswahleinrichtung auf einen Versatzcode dadurch an, daß sie wechselweise Phasenanforderungen an einen Verkehrsampelregler abgibt bzw. von dem Verkehrsampelregler zurückzieht, und zwar auf der Basis des Versatzcodes und der Anzahl der Kanäle, die den Lichtimpulsstrom empfangen haben.
In einem vierten Ausführungsbeispiel überträgt ein optischer Emitter einen Lichtimpulsstrom, der ein übertragenes Signal darstellt, das einen Operationscode aufweist. Als Reaktion auf den Operationscode gibt die Phasenauswahleinrichtung eine Phasenanforderung zur Annahme einer oder mehrerer Phasen ab, und zwar auf der Basis des Operationscodes und ungeachtet des Detektors, der den Lichtimpulsstrom empfangen hat.
In einem fünften Ausführungsbeispiel überträgt der optische Emitter einen Lichtimpulsstrom, der ein übertragenes Signal darstellt, das einen Bereichseinstellungscode aufweist. Eine Phasenauswahleinrichtung spricht auf den Bereichseinstellungscode dadurch an, daß eine Amplitude des Signals mit dem Bereichseinstellungscode bestimmt wird, und wobei die Amplitude als Schwellenwert verwendet wird, mit dem zukünftig empfangene Signale verglichen werden. Auf zukünftig empfangene Signale mit einer Amplitude, die den Schwellenwert überschreitet, wird eingewirkt, während auf zukünftig empfangene Signale, die den Bereichseinstellungscode und eine Amplitude unterhalb des Schwellenwerts aufweisen, nicht eingewirkt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Figur 1 eine Perspektivansicht eines Busses und eines Krankenwagens, die sich einer kennzeichnenden Verkehrskreuzung nähern, wobei der Bus, der Krankenwagen und ein an einem Motorrahd angebrachter Emitter jeweils erfindungsgemäß ein optisches Signal senden;
Figur 2 einen dem Stand der Technik entsprechenden Impulsstrom mit niedriger Priorität und einen Impulsstrom mit hoher Priorität eines optischen Systems für bevorrechtigten Verkehr;
Figur 3 einen Impulsstrom eines erfindungsgemäßen optischen Systems für bevorrechtigten Verkehr;
Figur 4 ein Blockdiagramm der Bestandteile des optischen Systems für bevorrechtigten Verkehr aus Figur 1;
Figur 5 ein Blockdiagramm des in der vorliegenden Erfindung verwirklichten Unterscheidungsalgorithmuses;
Figur 6 ein Blockdiagramm eines Speicherfelds, das Impulsinformationen speichert und von dem Unterscheidungsalgorithmus aus Figur 5 verwendet wird;
Figur 7 ein Flußdiagramm eines der Algorithmusmodule aus Figur 5;
Figur 8 eine Zielfolge-Reihe, die von dem Unterscheidungsalgorithmus in Figur 5 zur Verfolgung von Impulsen verwendet wird, die von einer gemeinsamen Quelle stammen;
Figur 9 ein Flußdiagramm eines der Algorithmusmodule aus Figur 5; und
Figur 10 ein Blockdiagramm eines optischen Emitters, der gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltet ist.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt eine Veranschaulichung einer kennzeichnenden Kreuzung 10 mit Verkehrsampeln 12. Ein Verkehrsampelregler 14 steuert die Folge der Verkehrsampeln 12, so daß der Vekehr wechselweise über die Kreuzung 10 fließen kann. Für die vorliegende Erfindung ist es von besonderer Bedeutung, daß die Kreuzung 10 mit einem optischen System für bevorrechtigten Verkehr versehen ist, wie etwa mit dem Prioritätsregelungssystem Opticom der Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota.
Das optische System für bevorrechtigten Verkehr aus Figur 1 umfaßt die Detektoreinrichtungen 16A und 16B, die optischen Emitter 24A, 24B und 24C und eine Phasenauswahleinrichtung 18. Die Detektoreinrichtungen 16A und 16B sind so stationiert, daß sie Lichtimpulse erfassen, die von authorisierten Fahrzeugen gesendet werden, die sich der Kreuzung 10 nähern. Die Detektoreinrichtungen 16A und 16B stehen in Verbindung mit der Phasenauswahleinrichtung 18, die sich normalerweise in dem gleichen Gehäuse wie der Verkehrsregler 14 befindet.
In Figur 1 nähern sich ein Krankenwagen 20 und ein Bus 22 der Kreuzung 10. Der optische Emitter 24A ist an dem Krankenwagen 20 angebracht, während der optische Emitter 24B an dem Bus 22 angebracht ist. Die optischen Emitter 24A und 24B senden jeweils einen Lichtimpulsstrom mit vorbestimmter Impulsfrequenz. Jeder Lichtimpuls hat eine Dauer von mehreren Mikrosekunden. Die Detektoreinrichtungen 16A und 16B empfangen diese Lichtimpulse und senden ein Ausgabesignal an die Phasenauswahleinrichtung 18. Die Phasenauswahleinrichtung 18 verarbeitet das Ausgabesignal der Detektoreinrichtungen 16A und 16B und sendet eine Phasenanforderung an den Verkehrsampelregler 14, um eine normale Ampelsequenz zu bevorrechtigen.
Die Figur 1 zeigt ferner eine authorisierte Person 21, die einen portablen optischen Emitter 24C bedient, der in der Darstellung an einem Motorrad 23 angebracht ist. In einem Ausführungsbeispiel wird der Emitter 24C dazu verwendet, den Erfassungsbereich des optischen Systems für bevorrechtigten Verkehr einzustellen. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Emitter 24C von der Person 21 dazu verwendet, die Verkehrsampeln 12 in Situationen zu regeln, in denen eine manuelle Regelung der Kreuzung 10 erforderlich ist.
In dem U.S. Patent (4.l62.477> (Munkberg), das auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, ist ein optisches System für bevorrechtigten Verkehr mit mehreren Prioritäten offenbart, wobei eine vorbestimmte Impulsfolge des optischen Emitters dazu verwendet wird, eine Bevorrechtigungs- Prioritätsstufe anzuzeigen. Wenn das optische System für bevorrechtigten Verkehr aus Figur 1 in Übereinstimmung mit dem Patent an Munkberg gestaltet worden wäre, so würde dem Krankenwagen 20 Vorrang gegenüber dem Bus 22 gegeben, da ein Menschenleben auf dem Spiel stehen könnte. Demgemäß würde der Krankenwagen 20 eine Bevorrechtigungsanforderung mit einer vorbestimmten Impulsfrequenz senden, die eine hohe Priorität anzeigt, wie etwa 14 Impulse pro Sekunde, während der Bus 22 eine Bevorrechtigungsanforderung mit einer vorbestimmten Impulsfrequenz senden würde, die eine niedrige Priorität anzeigt, wie etwa 10 Impulse pro Sekunde. Die Phasenauswahleinrichtung 18 würde die Signale mit hoher und niedriger Priorität unterscheiden und den Verkehsampelregler 14 so anweisen, daß dieser bewirkt, daß die Verkehrsampeln 12, die die Annäherung des Krankenwagens an die Kreuzung regeln, auf Grün umschalten bzw. Grün bleiben und daß die Verkehrsampeln 12, die die Annäherung des Busses an die Kreuzung regeln, auf Rot umschalten bzw. Rot bleiben.
Bei früheren Opticom -Systemen wurden zwei Ebenen der Signalunterscheidung verwendet. In der ersten Ebene wurde einfach nur festgestellt, ob der Lichtimpulsstrom von einem zulässigen Opticom -Emitter abgestrahlt worden ist. Dies ist in den U.S. Patenten US-A-3.550.078 (Long) und US-A-3.831.039 (Henschel) offenbart, die beide auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen wurden. Wie dies von Munkberg offenbart worden ist, sah die zweite Ebene der Signalunterscheidung die Möglichkeit vor, mehrere Prioritätsstufen in dem Opticom -Signal zu codieren, wobei vorbestimmte Impulsstrom-Folgefrequenzen eingesetzt wurden, welche die Prioritätsstufen anzeigten. Diese Erfindung fügt eine dritte Ebene der Signalunterscheidung hinzu, nämlich die Möglichkeit zur Codierung und Unterscheidung variabler Daten in dem Lichtimpulsstrom.
Die Codierung variabler Daten in den Lichtimpulsstrom ermöglicht eine vielzahl neuer Optionen für optische Systeme für bevorrechtigten Verkehr. In einem Ausführungsbeispiel übertragen gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltete optische Emitter einen Identifikationscode, der den optischen Emitter eindeutig identifiziert. Bei einer Ausführungsart dieses Ausführungsbeispiels wird der Identifikationscode in einen Anwendercode und einen Fahrzeugklassifizierungscode unterteilt. Bei dieser Ausführungsart überträgt zum Beispiel der Bus 22 aus Figur 1 einen Fahrzeugklassifizierungscode, der den Bus 22 als Massentransportfahrzeug identifiziert, und einen Anwendercode, der den Bus 22 von anderen Fahrzeugen unterscheidet, die den gleichen Fahrzeugklassifizierungscode aufweisen. In ähnlicher Weise überträgt der Krankenwagen 20 einen Fahrzeugklassifizierungscode, der den Krankenwagen als Rettungsfahrzeug identifiziert, und einen Anwendercode, der den bestimmten Krankenwagen kennzeichnet. Bei anderen Ausführungsarten kann der Anwender den Identifikationscode so definieren, daß dieser die authorisierten Fahrzeuge nach Wunsch des Anwenders darstellt.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung gestalteten Phasenauswahleinrichtungen können so konfiguriert sein, daß sie einen Identifikationscode auf verschiedene Art und Weise verwenden. Bei einer Ausführungsart ist die Phasenauswahleinrichtung 18 mit einer Liste authorisierter Identifikationscodes versehen. Bei dieser Ausführungsart bestätigt die Phasenauswahleinrichtung 18, daß das Fahrzeug tatsächlich authorisiert ist, in die normale Ampelfolge bevorrechtigt einzugreifen. Wenn der gesendete Code nicht mit einem der authorisierten Codes auf der Liste übereinstimmt, erfolgt keine Bevorrechtigung. Diese Ausführungsart ist besonders dabei nützlich, es unberechtigten Anwendern unmöglich zu machen, die normale Verkehrsampelregelung bevorrechtigt zu ändern.
Bei einer anderen Ausführung protokolliert die Phasenauswahleinrichtung 18 sämtliche Bevorrechtigungsanforderungen, wobei der Zeitpunkt der Bevorrechtigung, die Richtung der Bevorrechtigung, die Dauer der Bevorrechtigung, der Identifikationscode und die Bestätigung über die Durchfahrt eines anfordernden Fahrzeugs innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eines Detektors aufgezeichnet werden. Bei dieser Ausführungsart kann eine falsche Benutzung eines optischen Systems für bevorrechtigten Verkehr durch Überprüfung der protokollierten Information festgestellt werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unterstützt ein optisches System für bevorrechtigten Verkehr den Betrieb eines Massenbeförderungssystems auf effizientere Weise. Ein authorisiertes Massentransportfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen optischen Emitter, wie etwa der Bus 22 aus Figur 1, wartet hierbei nicht mehr so lange an Verkehrsampeln, wodurch Kraftstoff gespart wird und wobei das Massentransportfahrzeug eine größere Fahrstrecke zurücklegen kann. Dadurch werden auch mehr Menschen zur Benutzung von Massentransportmitteln an Stelle von privaten Kraftfahrzeugen angeregt, da authorisierte Massentransportfahrzeuge verstopfte Stadtbereiche schneller durchfahren als andere Fahrzeuge.
Im Gegensatz zu einem Rettungsfahrzeug ist für ein mit einem optischen Emitter ausgerüstetes Massentransportfahrzeug keine allgemeine Bevorrechtigung erforderlich. Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein Ampelsignalversatz dazu verwendet, einem Massentransportfahrzeug Vorfahrt zu gewähren, während auch alle anderen Annäherungen an die Kreuzung weiterhin abgearbeitet werden. Ein Verkehrsampelregler, der normalerweise über die halbe Zeit einen Verkehrsfluß in jede Richtung erlaubt, spricht auf wiederholte Phasenanforderungen der Phasenauswahleinrichtung zum Beispiel dadurch an, daß der Verkehrsfluß in der Richtung des Massentransportfahrzeugs 65 Prozent der Zeit Vorrang hat, während der Verkehrsfluß in die andere Richtung während den verbleibenden 35 Prozent der Zeit fließt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der tatsächliche Versatz so festgesetzt, daß das Massentransportfahrzeug einen vorhersehbaren Vorteil aufweist.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Versatz variabel. Ein variabler Versatz ermöglicht es dem Massentransportfahrzeug, den Fahrplan einzuhalten. In diesem Ausführungsbeispiel wird einem verspäteten Massentransportfahrzeug ein Versatz gewährt, wobei das Ausmaß des Versatzes proportional zu der Höhe der Verspätung des Massentransportfahrzeugs ist. Einem pünktlichen Massentransportfahrzeug bzw. einem Massentransportfahrzeug, das dem Fahrplan voraus ist, wird kein Versatz zuteil. Dadurch, daß das Ausmaß des Versatzes auf der Verspätung eines Massentransportfahrzeugs basiert, tendiert das Massenfahrzeug dazu, den Fahrplan einzuhalten.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Versatz durch die Bedienungsperson des Massentransportfahrzeugs manuell auswählbar, und zwar durch eine Blocktastatur, einen Joystick, einen Kipphebelschalter oder eine andere Eingabevorrichtung, die mit dem Emitter gekoppelt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Ausmaß des Versatzes in dem optischen Signal codiert. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Versatz automatisch in Verbindung mit einem System bestimmt, das feststellt, ob das Massentransportfahrzeug den Fahrplan einhält. Ein solches System kann sich an dem Massentransportfahrzeug befinden, wobei das Ausmaß des Versatzes in dem optischen Signal codiert ist, oder es kann sich in dem gleichen Gehäusekasten wie der Verkehrsampelregler befinden, wobei das System dann nur voraussetzt, daß der Fahrzeugidentifikationscode in dem optischen Signal übertragen wird. Ein Opticom -System regelt eine Verkehrskreuzung nicht wirklich. Statt dessen sendet die Phasenauswahleinrichtung wechselweise Phasenanforderungen an den Verkehrsampelregler und ruft Phasenanforderungen von dem Verkehrsampelregler ab, und der Verkehrsampelregler bestimmt, ob die Phasenanforderungen gewährt werden können. Der Verkehrsampelregler kann ebenso Phasenanforderungen empfangen, die von anderen Quellen ausgehen, wie etwa von einem nahegelegenden Schienenübergang, wobei der Verkehrsampelregler dann bestimmt, daß die Phasenanforderung der anderen Quelle Vorrang vor der Phasenanforderung einer Opticom - Phasenauswahleinrichtung hat. In der Praxis kann ein Opticom - System durch die Überwachung der Verkehrsampelreglerfolge und die wiederholte Übermittlung von Phasenanforderungen, die höchst wahrscheinlich gewährt werden, eine Verkehrskreuzung beeinflussen und einen Verkehrsampelversatz erzeugen.
Durch die Verwendung dieses Verfahrens sieht ein Opticom -System, das variable Daten übertragen kann, eine Vielzahl neuer Optionen für die Fernsteuerung von Verkehrsampeln vor. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine authorisierte Person (wie etwa die Person 2l aus Figur 1) eine Verkehrskreuzung unter Verwendung eines Opticom -Emitters in Situationen fernsteuern, in denen eine manuelle Verkehrsregelung erforderlich ist, wie etwa bei Beerdigungen, Paraden oder Sportereignissen. In diesem Ausführungsbeispiel umfaßt der Emitter eine Blocktastatur, einen Joystick, einen Kipphebelschalter oder ein anderes Eingabegerät, das die authorisierte Person dazu verwendet, die Verkehrsampelphasen auszuwählen. Der Emitter überträgt als Reaktion auf die über das Eingabegerät eingegebene Information einen Lichtimpulsstrom, der einen Operationscode umfaßt, der die ausgewählten Verkehrsampelphasen darstellt. Als Reaktion auf den Operationscode gibt die Phasenauswahleinrichtung Phasenanforderungen an den Verkehrsampelregler ab, der dann wahrscheinlich die verlangten Phasen annimmt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Opticom -Emitter, der variable Daten übertragen kann, von Außenarbeitern zur Einstellung der Opticom -Parameter verwendet, wie etwa zur Einstellung des effektiven Bereichs eines Opticom -Systems Der Bereich früherer Opticom -Systeme wurde dadurch eingestellt, daß ein arbeitender Opticom -Emitter in dem verlangten Bereich plaziert und der Phasenauswahleinrichtung zugeordnete Potentiometer eingestellt wurden, bis sich das System an der Erkennungsschwelle des Lichtimpulsstroms befand. Bei diesem Ausführungsbeispiel positioniert ein Wartungsarbeiter einen Opticom -Emitter jedoch einfach nur in dem verlangten Bereich und überträgt einen Bereichseinstellungscode. Die Phasenauswahleinrichtung bestimmt dann die Amplitude des optischen Signals und verwendet diese Amplitude als Schwellenwert für zukünftige Opticom -Übertragungen, mit Ausnahme der Übertragungen mit einem Bereichseinstellungscode.
Die Figur 2 zeigt zwei frühere Opticom -Impulsströme gemäß dem von Munkberg offenbarten Format. Ein Opticom -Impulsstrom wird durch einen äußerst genauen Kristallschwinger gesteuert. Die Taktung zwischen den Impulsen ist dafür erforderlich, zu bestimmen, daß das Signal von einem Opticom -Emitter stammt. Bei einem Impulsstrom mit hoher Priorität 26 handelt es sich um einen Impulsstrom mit sehr kurzen Impulsen (weniger als 10 um) mit gleichmäßigen Zwischenabständen, die mit einer Impulsfrequenz von ungefähr 14 Impulsen pro Sekunde auftreten. Bei einem Impulsstrom mit niedriger Priorität 28 handelt es sich um einen Strom gleich kurzer Impulse, die mit einer Impulsfrequenz von ungefähr 10 Impulsen pro Sekunde auftreten.
Das Datenübertragungsmuster der vorliegenden Erfindung funktioniert in einem Signal mit hoher Priorität und einem Signal mit niedriger Priorität auf identische Weise. Zu Zwecken der Veranschaulichung wird das Datenübertragungsmuster in bezug auf ein Signal mit niedriger Priorität und einer Impulsfrequenz von 10 Impulsen pro Sekunde beschrieben.
Die Figur 3 zeigt ein Segment eines erfindungsgemäßen Impulsstroms 30. Die Impulse 32 müsen anzeigen, daß eine optische Übertragung von einem Opticom -Emitter stammt. Da die Impulse 32 eine Priorität anzeigen und die vorliegende Erfindung zu früheren Opticom -Prioritätssteuerungssystem kompatibel machen, werden die Impulse 32 als Prioritätsimpulse bezeichnet.
Die Datenimpulsschlitze 34 stellen Positionen dar, an denen Datenimpulse mit Prioritätsimpulsen verschachtelt werden können. Jeder Datenimpulsschlitz ist mit gleichem Abstand zwischen einem Paar von Prioritätsimpulsen angeordnet. Das Vorhandensein eines Datenimpulses in einem Datenimpulsschlitz stellt einen ersten Logikzustand dar, während das Fehlen eines Datenimpulses in einem Datenimpulsschlitz einen zweiten Logikzustand darstellt. Bei anderen Ausführungsbeispielen können verschiedene Datenimpulsschlitze 34 zwischen jedem konsekutiven Paar von Prioritätsimpulsen 32 positioniert werden, wodurch sich die Datenübertragungskapazität des Signalformats erhöht, während die Kompatibilität mit früheren Opticom -Systemen aufrechterhalten bleibt. Frühere Opticom -Systeme, wie sie etwa von Munkberg sowie Klein u.a. offenbart werden, erwarten das Auftreten eines Impulses in genau vorbestimmten Folgefrequenzen. Da Lichtimpulse auch von anderen Quellen stammen können, waren die früheren Opticom - Systeme so gestaltet, daß sie zusätzliche Impulse in dem Impulsstrom ignorieren.
Eine frühere Opticom -Phasenauswahleinrichtung kann zwar keine in einer Opticom -Übertragung codierten variablen Daten erkennen, doch kann sie das Signal als Opticom -Übertragung erkennen. Ein Opticom -Signal mit variablen Daten, gemäß der vorliegenden Erfindung, weist immer noch genau getaktete Prioritätsimpulse auf, die eine Opticom -Übertragung anzeigen, wobei die Prioritätsstufe durch die vorbestimmte Folgefrequenz der Impulse angezeigt wird. Ferner kann eine erfindungsgemäß gestaltete Opticom -Phasenauswahleinrichtung ein Signal von einem Opticom - Emitter empfangen und erkennen, obwohl dieses Signal keine variablen Daten aufweist.
Für die Übertragung erkennbarer Informationen von einem optischen Emitter ist ein Datenübertragungsformat erforderlich. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Datenübertragungsformat als Rahmensegment definiert, das i konsekutive erste oder zweite Logikzustände umfaßt; als ein Startsegment, das als j konsekutive erste oder zweite Logikzustände definiert ist; und als ein Datensegment, das als k konsekutive variable Logikzustände definiert ist, wobei es sich bei jedem variablen Logikzustand entweder um einen ersten oder einen zweiten Logikzustand handelt.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird dieses Datenformat dazu verwendet, ein Datenpaket mit n Datenbits zu bilden, das insgesamt 2n+1 Datenschlitze voraussetzt. Das Rahmensegment umfaßt n zweite Logikzustände; das Startsegment umfaßt einen einzigen ersten Logikzustand; und das Datensegment umfaßt n variable Logikzustände, wobei das Vorhandensein eines Datenimpulses in einem Datenschlitz den ersten Logikzustand darstellt, während das Fehlen eines Datenimpulses in einem Datenschlitz den zweiten Logikzustand anzeigt. Dieses Datenpaketformat gewährleistet, daß alle 2n+1 Datenschlitze mindestens ein Datenimpuls (der Startimpuls) übertragen wird. Wenn eine Phasenauswahleinrichtung nach 2n+1 Datenschlitzen keinen Datenimpuls erkennt, so kann die Phasenauswahleinrichtung annehmen, daß in dem optischen Signal keine Datenimpulse vorhanden sind. Das Rahmensegment, das n zweite Logikzustände umfaßt, ermöglicht der Phasenauswahleinrichtung die Erkennung des Startsegments und des Datensegments.
Der Wert von n muß ausreichend hoch sein, um ein genügend Codes zur Verwirklichung aller gewünschten Optionen zu verwirklichen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist n = 17, wodurch 131.072 Codes vorgesehen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Datencodes in 100.000 definierbare Anwendercodes und 31.072 Systemcodes unterteilt. Die Anwendercodes können so definiert werden, daß sie die Anforderungen des Anwenders darstellen. Bei einer Ausführungsart sind die Anwendercodes in 10 Fahrzeugklassen unterteilt, wobei jede Klasse 10.000 Codes umfaßt. Die Systemcodes werden zur Ausführung von Systemfunktionen verwendet, wie etwa für die Einstellung des Bereichs eines Opticom -Systems mit einem Opticom -Emitter Bei diesem Ausführungsbeispiel kann ein einzelnes Datenpaket entweder einen Anwendercode oder einen Systemcode, aber nicht beide darstellen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Datenpaket so definiert, daß einige der Datenschlitze des Datensegments für die Systemcodes und die verbleibenden Datenschlitze des Datensegments für die Anwendercodes reserviert sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Anwender- und Systeminformationen mit jedem Datenpaket gesendet.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete bevorzugte Unterscheidungsalgorithmus unterscheidet sich von den in früheren Opticom -Systemen verwendeten Unterscheidungsverfahren. Der von Klein u.a. offenbarte Fenstertechnik-Algorithmus ist nur zur Erfassung und Verfolgung einer Opticom -Übertragung je Detektorkanal geeignet, da die Sperrperiode der Unterscheidungsschaltung die Erfassung von Impulsen anderer Quellen unmöglich macht. Wenn bei der vorliegenden Erfindung jedoch etwa eine Protokollierung von Identifikationscodes verwirklicht werden soll, so muß eine Erfassung und Verfolgung von mehr als einer Opticom -Übertragung je Kanal möglich sein.
Die Figur 4 zeigt ein Blockdiagramm, das das optische System für bevorrechtigten Verkehr aus Figur 1 darstellt. In Figur 4 werden von dem optischen Emittern 24B und 24C stammende Lichtimpulse von der Detektoreinrichtung 16A empfangen, die mit einem Kanal Eins der Phasenauswahleinrichtung 18 verbunden ist. Von dem optischen Emitter 24A stammende Lichtimpulse werden von der Detektoreinrichtung 16B empfangen, die mit einem Kanal Zwei der Phasenauswahleinrichtung 18 verbunden ist.
Die Phasenauswahleinrichtung 18 umfaßt die beiden Kanäle, wobei jeder Kanal einen Signalverarbeitungsstromkreis (36A und 36B) und einen Kanal-Mikroprozessor (38A und 38B), einen Hauptphasenauswahleinrichtungs-Mikroprozessor 40, einen Langzeitspeicher 42, einen externen Datenanschluß 43 und eine Echtzeituhr 44 umfaßt. Der Hauptphasenauswahleinrichtungs- Mikroprozessor 40 steht in Verbindung mit dem Verkehrsampelregler 14, der wiederum die Verkehrsampeln 12 regelt.
In bezug auf Kanal Eins empfängt der Signalverarbeitungsstromkreis 36A ein analoges Signal von der Detektoreinrichtung 16A. Der Signalverarbeitungsstromkreis 36A verarbeitet das analoge Signal und erzeugt ein digitales Signal, das von dem Kanal-Mikroprozessor 38A empfangen wird. Der Kanal- Mikroprozessor 38A fragt Daten aus dem digitalen Signal ab und führt diese Daten dem Haupthasenauswahleinrichtungs- Mikroprozessor 40 zu. Der Kanal Zwei ist auf ähnliche Weise konfiguriert, wobei die Detektoreinrichtung 16B mit dem Signalverarbeitungsstromkreis 36B gekoppelt ist, der wiederum mit dem Kanal-Mikroprozessor 38B gekoppelt ist.
Der Langzeitspeicher 42 wird unter Verwendung eines elektronisch löschbaren programmierbaren Festwertspeichers (EEPROM) verwirklicht. Der Langzeitspeicher 42 ist mit dem Hauptphasenauswahleinrichtungs-Mikroprozessor 40 gekoppelt und wird zur Speicherung einer Liste authorisierter Identifikationsdaten und zur Datenprotokollierung verwendet.
Der externe Datenanschluß 43 wird zur Kopplung der Phasenauswahleinrichtung 18 mit einem Computer verwendet. Bei einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem externen Datenanschluß 43 um einen seriellen Anschluß R5232. Normalerweise werden bei der Außenarbeit für den Datenaustausch mit einer Phasenauswahleinrichtung und zur Konfiguration der Phasenauswahleinrichtung tragbare Computer verwendet. Protokollierte Daten werden über den externen Datenanschluß 43 aus der Phasenauswahleinrichtung 18 entfernt, und eine Liste von authorisierten Identifikationscodes wird über den externen Datenanschluß 43 in der Phasenauswahleinrichtung 18 gespeichert. Auf den externen Datenanschluß 43 kann auch unter verwendung eines Modems, eines lokalen Netzwerks oder einer ähnlichen Vorrichtung auch aus der Ferne zugegriffen werden.
Die Echtzeituhr 44 sieht die tatsächliche Zeit für den Hauptphasenauswahleinrichtungs-Mikroprozessor 40 vor. Die Echtzeituhr 44 sieht Zeitstempel vor, die in dem Langzeitspeicher 42 protokolliert werden und zur Taktung anderer Ereignisse verwendet werden können.
Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Algorithmus verwendet, der es jedem Detektorkanal ermöglicht, gleichzeitig verschiedene Opticom -Übertragungen zu erfassen und zu verfolgen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Algorithmus durch jeden Kanal- Mikroprozessor (38A und 38B in Figur 4) ausgeführt. Die Hauptkomponenten des Algorithmuses sind in Figur 5 in bezug auf den Kanal-Mikroprozessor 38A von Kanal Eins als Blockdiagramm dargestellt.
Ein Modul 46 nimmt Impulsinformationen von dem digitalen Signal des Signalverarbeitungsstromkreises 36A aus Figur 4 auf. Wenn das Modul 46 Impulsinformationen empfängt, speichert ein Modul 48 einen relativen Zeitstempel in einem Speicherfeld. Der relative Zeitstempel dient als Datensatz eines empfangenen Impulses, wobei die Zeit des Empfangs des Impulses im Verhältnis zu anderen empfangenen Impulsen angezeigt wird. Jedesmal wenn in dem Modul 48 ein relativer Zeitstempel gespeichert wird, tastet ein Modul 50 das Speicherfeld ab und vergleicht den gerade gespeicherten Zeitstempel mit den Zeitstempeln, die vorher empfangene Impulse darstellen. Wenn ein vorher empfangener Impuls von dem gerade empfangenen Impuls durch ein vorbestimmtes Intervall getrennt ist, so wird die Impulsinformation durch das Modul 52 in einem Ziel folge-Feld gespeichert.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt eine Übertragung mit niedriger Priorität Prioritätsimpulse mit einer Folgefrequenz von 9,639 Hz, während eine Übertragung mit hoher Priorität Prioritätsimpulse mit einer Folgefrequenz von 14,035 Hz umfaßt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel existieren vier mögliche vorbestimmte Zeitintervalle, welche die gültigen Opticom -Impulse trennen, und zwar ein erstes Intervall von 0,07125 Sekunden, das sequentielle Opticom -Prioritätsimpulse mit hoher Priorität trennt, ein zweites Intervall von 0,03563 Sekunden, das einen Opticom -Prioritätsimpuls mit hoher Priorität von einem benachbarten Opticom -Datenimpuls mit hoher Priorität trennt, ein drittes Intervall von 0,10375 Sekunden, das sequentielle Opticom -Prioritätsimpulse mit niedriger Priorität trennt und ein viertes Intervall von 0,05187 Sekunden, das einen Opticom - Prioritätsimpuls mit niedriger Priorität von einem benachbarten Opticom -Datenimpuls mit niedriger Priorität trennt.
Bei anderen Ausführungsbeispielen mit mehr als einem Datenimpulsschlitz zwischen konsekutiven Prioritätsimpulsen, stellen die vorbestimmten Intervalle Bruchteile der Perioden der vorbestimmten Impulsfrequenzen dar. Bei einem Ausführungsbeispiel mit einem Signalformat mit zwei Datenimpulsschlitzen, die sich in gleichen Abständen zwischen jedem konsekutiven Paar von Prioritätsimpulsen befinden, existieren für jede Folgefrequenz drei vorbestimmte Intervalle. Ein erstes Intervall, das die Periode der Folgefrequenz darstellt, ein zweites Intervall, das ein Drittel der Periode der Folgefrequenz darstellt und ein drittes Intervall, das zwei Drittel der Periode der Folgefrequenz darstellt.
Das Modul 52 sieht eine Vorerfassungsanzeige an den Hauptphasenauswahleinrichtungs-Mikroprozessor 40 vor, nachdem es anfangs die Verfolgung eines von einer gemeinsamen Quelle stammenden Lichtimpulsstroms beginnt. Danach sieht das Modul 52 assemblierte Datenpakete und fortlaufend Erfassungsanzeigen an den Hauptphasenauswahleinrichtungs-Mikroprozessor 40 vor. Wenn das Modul 50 bestimmt, daß keiner der Prioritätsimpulse durch ein vorbestimmtes Intervall von dem empfangenen Impuls getrennt ist, so kehrt die Steuerung zu dem Modul 46 zurück.
Bei der Figur 6 handelt es sich um ein Blockdiagramm eines Speicherfelds 54, das von den Modulen 50 und 52 verwendet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Speicherfeld 54 um eine First-in-first-out-Warteschlange, die physikalisch als Umlaufzugriffsspeicherfeld mit 25 Einträgen verwirklicht ist, wobei jeder Eintrag einen einzelnen empfangenen Impuls darstellen kann. Der erste Eintrag enthält Informationen über den gerade empfangenen Impuls. Die restlichen Einträge sind leer oder enthalten Informationen über vorher empfangene Impulse. Das Speicherfeld 54 muß genug Einträge aufweisen, um zwei Impulse jeder zu verfolgenden Opticom -Quelle darzustellen, sowie zusätzliche Einträge zum Speichern von Störimpulsen von anderen Quellen. Impulse können nur dann als Störimpulse identifiziert werden, wenn folgende Impulse empfangen worden sind, so daß Störimpulse also gespeichert werden müssen.
Jeder Eintrag des Speicherfelds 54 weist eine Breite von 16 Bit auf. Drei Bits werden für ein Identifizierungskennzeichen-Feld reserviert, während 13 Bits für einen relativen Zeitstempel reserviert werden. Das Identifizierungskennzeichen-Feld identifiziert Impulse, die von einem gemeinsamen Opticom -Emitter stammen und es wird auch als Index verwendet, der ein Zielfolge- Feld identifiziert. Der relative Zeitstempel stellt den Zeitpunkt dar, zu dem der Impuls im Verhältnis zu vorher empfangenen Impulsen empfangen worden ist. Ein relativer Zeitstempel mit 13 Bits kann 8.192 unterschiedliche Zeitpunkte darstellen. Da das längste in Betracht kommende Intervall geringfügig größer ist als das größte Opticom -Zeitintervall, sieht der Zeitstempel eine Auflösung von ungefähr 13,33 Mikrosekunden vor.
Bei der Figur 7 handelt es sich um ein Flußdiagramm des Moduls 50. In dem Schritt 56 wird ein Index, der einen Eintrag des Speicherfelds 54 darstellt, auf Zwei initialisiert. In dem Schritt 58 wird festgestellt, ob das Zeitintervall, das den gerade empfangenen Impuls (Impuls(1)) von dem durch den Index dargestellten Impuls (Impuls(Index)) trennt, gleich einem Opticom -Zeitintervall ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Impulse dann durch eines der Opticom -Zeitintervalle getrennt, wenn die Größe der Differenz zwischen einem durch den Impuls(1) und den Impuls(Index) dargestellten Intervall und einem der Opticom -Intervalle geringer ist als ein Fenster- Zeitintervall. Ein erfindungsgemäß gestaltetes optisches System für bevorrechtigten Verkehr kann ein Fenster-Zeitintervall aufweisen, das nur 75 Mikrosekunden groß ist. Um jedoch die Kompatibilität zu früheren Opticom -Emittern aufrechtzuerhalten, ist ein größeres Fenster-Zeitintervall von 350 Mikrosekunden erforderlich.
Ein früherer Opticom -Emitter gibt keine Datenimpulse ab. Bei einem Ausführungsbeispiel wird diese Tatsache dazu verwendet, frühere Opticom -Emitter von erfindungsgemäß gestalteten optischen Emittern zu trennen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Fenster-Zeitintervall variabel, wobei in dem Schritt 58 ein kleineres Fenster-Zeitintervall (bis zu 75 Mikrosekunden kurz) dazu verwendet wird, Lichtimpulse zu isolieren, die von einem Emitter stammen, der Datenimpulse abgibt, und wobei ein größeres Fenster-Zeitintervall (wie etwa 350 Mikrosekunden) dazu verwendet wird, Lichtimpulse zu isolieren, die von einem Emitter stammen, der keine Datenimpulse überträgt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Fenster- Zeitintervall konstant. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein größeres Fenster-Zeitintervall (wie etwa 350 Mikrosekunden) dazu verwendet, gleichzeitig frühere Opticom -Emitter und erfindungsgemäß gestaltete Emitter zu berücksichtigen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein kleineres Fenster-Zeitintervall (wie etwa 75 Mikrosekunden) in Situationen verwendet, in denen keine früheren Opticom -Emitter verwendet werden.
Wenn in dem Schritt 58 festgestellt wird, daß das Zeitintervall, das Impuls(1) von Impuls(Index) trennt, gleich einem Opticom - Zeitintervall ist, so wird in dem Schritt 59 die Priorität bestimmt, die durch das Opticom -Zeitintervall dargestellt ist, und in dem Schritt 60 wird festgestellt, ob Impuls(Index) ein Identifizierungskennzeichen aufweist. Wenn Impuls(Index) ein Identifizierungskennzeichen aufweist, so wird in dem Schritt 61 festgestellt, ob die in dem Schritt 59 bestimmte Priorität der Priorität entspricht, die dem Ziel folge-Feld zugewiesen ist, das durch das Identifizierungskennzeichen von Impuls (Index) identifiziert wird. Wenn die Prioritäten gleich sind, wird das Identifizierungskennzeichen von Impuls(Index) in dem Schritt 62 dem Impuls(1) zugewiesen und die Steuerung geht zu dem Modul 52 über. Wenn die Prioritäten nicht gleich sind, wird das durch das Identifizierungskennzeichen von Impuls (Index) identifizierte Zielfolge-Feld zurückgesetzt, und in dem Schritt 64 wird dem Impuls(1) ein neues Identifizierungskennzeichen zugewiesen und die Steuerung geht zu dem Modul 52 über. Wenn Impuls(Index) in dem Schritt 60 kein Identifizierungskennzeichen aufweist, was der Fall ist, wenn Impuls(Index) den ersten von einem Emitter empfangenen Impuls darstellt, so wird Impuls(1) in dem Schritt 64 ein neues Identifizierungskennzeichen zugewiesen und die Steuerung geht zu dem Modul 52 über.
Wenn in dem Schritt 58 das Zeitintervall, das Impuls(1) von Impuls(Index) trennt, nicht gleich einem Opticom -Zeitintervall ist, dann wird in drei Schritten (66, 68 und 69) festgestellt, ob das Speicherfeld 54 aus Figur 6 vollständig verarbeitet worden ist. In dem Schritt 66 wird festgestellt, ob das Zeitintervall, das Impuls(1) von Impuls(Index) trennt, größer ist als das größte Opticom -Zeitintervall Wenn dies der Fall ist, kehrt die Steuerung zu dem Modul 46 zurück, und wenn dies nicht der Fall ist, wird in dem Schritt 68 bestimmt, ob der Index 25 erreicht hat, was in diesem Ausführungsbeispiel den letzten Eintrag in dem Speicherfeld 54 darstellt. Wenn der Index 25 erreicht hat, kehrt die Steuerung zu dem Modul 46 zurück. Wenn der Index 25 nicht erreicht hat, wird in dem Schritt 69 festgestellt, ob die restlichen Einträge leer sind. Wenn diese leer sind, kehrt die Steuerung zu dem Modul 46 zurück. Wenn diese jedoch nicht leer sind, wurde das Speicherfeld nicht vollständig abgetastet, und in dem Schritt 70 wird der Index um 1 erhöht und der Schritt 58 wird wiederholt.
Für das Modul 50 müssen zwei Impulse des gleichen Opticom - Emitters in dem Speicherfeld 54 gespeichert sein, bevor das Modul eine Opticom -Übertragung identifizieren kann. Wenn ein "erster" Impuls von einem Emitter in dem Speicherfeld 54 gespeichert wird, wird ein Zeitstempel gespeichert, jedoch kann kein Identifizierungskennzeichen zugewiesen werden. Bei einem ersten Impuls könnte es sich um einen Störimpuls handeln. Wenn ein "zweiter" Impuls empfangen wird und dieser Impuls von dem ersten Impuls durch ein Zeitintervall getrennt ist, das ein Opticom - Impulspaar anzeigt, so wird dem zweiten Impuls ein Identifizierungskennzeichen zugewiesen und das Modul 50 sendet Informationen über den zweiten Impuls an das entsprechende Zielfolge-Feld in dem Modul 52. Das entsprechende Zielfolge-Feld wird durch das Identifizierungskennzeichen identifiziert, und die gesendeten Informationen umfassen eine Impulsanzeige, das Opticom -Zeitintervall, das in diesem Ausführungsbeispiel einen von vier Werten darstellen kann, und die Impulsamplitude. Wenn das Modul 50 einen dritten Impuls mit geeigneter Taktung zu dem zweiten Impuls identifiziert, wird das Identifizierungskennzeichen des zweiten Impulses in das Identifizierungskennzeichen-Feld des dritten Impulses kopiert. Durch dieses Verfahren kann das Modul 50 die empfangenen Impulse auf der Basis der Opticom -Quelle, von der jeder Impuls stammt, trennen und verfolgen.
Bei der Figur 8 handelt es sich um ein Blockdiagramm eines Zielfolge-Feldes 72, das von dem Modul 52 aus Figur 5 verwendet wird. Für jeden zu verfolgenden Opticom -Emitter ist ein Zielfolge-Feld 72 erforderlich. Bei diesem Ausführungsbeispiel existieren vier Zielfolge-Felder 72. Jedes Zielfolge-Feld 72 weist verschiedene Teilfelder auf; ein Amplitudenfeld 74, das die Amplitude des zuletzt empfangenen Impulses erhält; ein Halbbit-Feld 76 zum Aussortieren der Prioritätsimpulse von den Datenimpulsen; ein Zählfeld 78, das die Anzahl der empfangenen Prioritätsimpulse speichert; ein Prioritätsfeld 80, das die Priorität der optischen Übertragung darstellt; und ein Datenfeld 82, das zur Assemblierung eines Datenpakets bei dessen Empfang verwendet wird. Das Datenfeld 82 stellt eine First-in-first-out- Warteschlange mit einer Breite von einem Bit und einer Tiefe von 35 Bits dar, die physikalisch als Umlaufzugriffsspeicherfeld verwirklicht ist. In anderen Ausführungsbeispielen mit unterschiedlichen Datenpaketgrößen, ist das Datenfeld 82 2n+1 Bits tief, wobei n die Anzahl der in dem Datenpaket übertragenen Datenbits darstellt
Wenn das Modul 50 dem zweiten von dem gleichen Opticom -Emitter empfangenen Impuls ein Identifizierungskennzeichen zuweist, wird die Priorität der Übertragung begründet und in dem Prioritätsfeld 80 gespeichert. Eine Eins zeigt eine niedrige Priorität an und eine Zwei steht für eine hohe Priorität. Wenn das Modul 52 optische Übertragungen von vier Emittern verfolgt, und das Modul 50 einen fünften Emitter erkennt, der mit hoher Priorität überträgt, so versucht das Modul 50 den fünften Emitter dadurch zu verfolgen, daß ein Emitter mit niedriger Priorität aus einem Zielfolge-Feld 72 fallengelassen wird. Der fünfte Emitter wird ignoriert, wenn alle Zielfolge-Felder 72 Emittern mit hoher Priorität zugewiesen sind. Ein Prioritätsfeld 80 mit einem Wert von Null zeigt an, daß das Ziel folge-Feld für die Zuweisung an einen Opticom -Emitter zur Verfügung steht.
Bei der Figur 9 handelt es sich um ein Flußdiagramm des Moduls 52. In dem Schritt 84 werden eine Impulsanzeige, ein Opticom - Intervall und eine Impulsamplitude empfangen und die Impulsamplitude wird in dem Amplitudenfeld 74 gespeichert. In diesem Ausführungsbeispiel stellt das Amplitudenfeld 74 die Amplitude des zuletzt empfangenen Impulses dar. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Amplitude des zuletzt empfangenen Impulses mit dem vorherigen, in dem Amplitudenwert 74 gespeicherten Wert kombiniert werden, um ein gewichtetes Mittel des zuletzt empfangenen Impulses und des vorher empfangenen Impulses zu erzeugen.
In dem Schritt 86 wird festgestellt, ob das Zeitintervall zwischen dem empfangenen Impuls und dem vorher empfangenen Impuls gleich dem Zeitintervall zwischen einem Paar von Prioritätsimpulsen (einem vollständigen Impulsintervall) oder der Zeit zwischen einem Datenimpuls und einem Prioritätsintervall (einem halben Impulsintervall) ist. Wenn das Zeitintervall ein volles Impulsintervall darstellt, so wird das Zählfeld 78 in dem Schritt 88 um Eins erhöht, wobei das Halbbit-Feld 76 gelöscht und ein zweiter Logikzustand in das Datenfeld 82 geschrieben wird.
Wenn in dem Schritt 86 festgestellt wird, daß es sich bei dem Zeitintervall um ein halbes Impulsintervall handelt, so wird das Halbbit-Feld 76 in dem Schritt 90 geprüft. Wenn das Halbbit-Feld 76 leer ist, so wird das Halbbild-Feld 76 in dem Schritt 92 eingestellt und die Steuerung kehrt zu dem Modul 46 zurück. Wenn das Halbbild-Feld 76 jedoch eingestellt ist, wird das Zählfeld 78 in dem Schritt 94 um Eins erhöht; das Halbbild-Feld 76 wird gelöscht und ein erster Logikzustand wird in das Datenfeld 82 geschrieben.
Nachdem in den Schritten 88 bzw. 94 ein Logikzustand in das Datenfeld 82 geschrieben worden ist, wird in dem Schritt 96 festgestellt, ob das Zählfeld gleich Sechs ist und ob eine Vorerfassungsanzeige nicht bereits übermittelt worden ist. Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, wird in dem Schritt 98 eine Vorerfassungsanzeige an den Hauptphasenauswahleinrichtungs- Mikroprozessor 40 aus Figur 4 übertragen. Die Vorerfassungsanzeige umfaßt die in dem Amplitudenfeld 74 und dem Prioritätsfeld 80 gespeicherten Werte und die Kanalnummer (Eins oder Zwei aus Figur 4), die das optische Signal empfängt.
In diesem Ausführungsbeispiel sind 35 Prioritätsimpulse erforderlich, um ein vollständiges Datenpaket zu erfassen und zu assemblieren, wobei das Vorhandensein eines Opticom -Signals wesentlich früher begründet werden kann. Die Vorerfassungsanzeige ist von Bedeutung. Bei einem Emitter mit hoher Priorität, der eine Impulsfrequenz von ungefähr 14 Impulsen pro Sekunde aufweist, dauert der Empfang eines vollständigen Datenpakets ungefähr 2,5 Sekunden. Die Vorerfassungsanzeige kann in weniger als einer halben Sekunde nach der Erkennung einer Opticom - Übertragung abgegeben werden. Wenn ein Opticom -System auf einer Straße eingesetzt wird, auf der es wahrscheinlich ist, daß sich ein Rettungsfahrzeug einer Kreuzung mit hoher Geschwindigkeit nähert, sollte es ein Anliegen der für die Konfiguration des Systems verantwortlichen Person sein, daß das System mit der Bevorrechtigung der Ampelschaltungsfolge beginnt, bevor die Phasenauswahleinrichtung den Identifikationscode des Fahrzeugs feststellen kann. Bei einer solchen Konfiguration würde das Opticom -System die Verkehrsampelfolge basierend auf dem Vorhandensein einer Opticom -Übertragung bevorrechtigt regeln und nicht auf der Basis einer verarbeiteten Bestätigung eines authorisierten Anwenders. Jedoch können alle Anwender, die eine Bevorrechtigungsanforderung stellen, weiterhin protokolliert und das System weiterhin bezüglich einer falschen Benutzung überwacht werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Vorerfassungsanzeige selbstverständlich auch nach der Erfassung einer beliebigen Anzahl von Prioritätsimpulsen ausgegeben werden.
Wenn in dem Schritt 96 festgestellt wird, daß die Vorerfassungsanzeige übermittelt worden, oder daß das Zählfeld 78 ungleich 6 ist, wird in dem Schritt 100 festgestellt, ob das Zählfeld gleich 35 ist, wobei 35 die Anzahl der zur Übermittlung eines Datenpaketes erforderlichen Prioritätsimpulse darstellt. Wenn das Zählfeld 78 ungleich 35 ist, kehrt die Steuerung zu dem Modul 46 zurück.
Wenn das Zählfeld 78 gleich 35 ist, wird das Datenfeld 82 in dem Schritt 102 abgetastet, um festzustellen, ob das Datenfeld 82 ein Rahmensegment umfaßt, auf das ein Startsegment folgt. Wenn dies der Fall ist, wird in dem Schritt 106 ein Datenpaket aus dem Datenfeld 82 abgerufen und das Datenpaket und eine fortlaufende Erfassungsanzeige an den Hauptphasenauswahleinrichtungs- Mikroprozessor 40 übermittelt. Diese fortlaufende Erfassungsanzeige umfaßt die in dem Amplitudenfeld 74 und dem Prioritätsfeld 80 gespeicherten Werte und die Kanalnummer (Eins oder Zwei aus Figur 4), die das optische Signal empfängt. In dem Schritt 106 wird dann das Zählfeld 78 gelöscht und die Steuerung kehrt zu dem Modul 46 zurück.
Wenn das Datenfeld 82 kein Rahmensegment umfaßt, auf das ein Startsegment folgt, so wird in dem Schritt 104 eine fortlaufende Erfassungsanzeige an den Hauptphasenauswahleinrichtungs- Mikroprozessor 40 gesendet. In dem Schritt 104 kann jedoch kein Datenpaket übermittelt werden, da sich in dem Datenfeld 82 keine erkennbaren Daten befinden. In dem Schritt 104 wird dann das Zählfeld 78 gelöscht und die Steuerung kehrt zurück zu dem Modul 46.
Dadurch, daß nach dem Rahmensegment überall in dem Datenfeld 82 gesucht wird, erfolgt in dem Schritt 106 mit großer Wahrscheinlichkeit eine Kombination eines Teils eines Datensegments von einem vorherigen Datenpaket mit einem Teil eines Datensegments von einem gerade empfangenen Datenpaket, wodurch gewährleistet wird, daß ein Datenpaket von einem Opticom -Emitter nach 35 Prioritätsimpulsen empfangen und assembliert werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch auch davon ausgegangen, daß alle Datenpakete die gleichen Daten aufweisen. Wenn ein Opticom -Emitter Datenpakete übertragen müßte, die Datensegmente aufweisen, die sich von Paket zu Paket unterscheiden, so könnten die Daten nicht unter Verwendung von Datensegmenten von zwei unterschiedlichen Datenpaketen abgerufen werden. Die Daten könnten nur dann abgerufen werden, wenn das Rahmensegment das rechte Ende des Datenfelds 82, Figur 8, erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt würde das linke Ende des Datenfelds ein Datensegment von einem einzelnen Datenpaket aufweisen.
Die Figur 10 zeigt einen erfindungsgemäß gestalteten optischen Emitter 108. Der Emitter 108 entspricht funktional den in den Figuren 1 und 4 dargestellten optischen Emittern 24A, 24B und 24C. Der Emitter 108 weist eine Anwendereingabe 110, einen Emitter-Mikroprozessor 112, einen Speicher 114, eine Impulsschaltung 116, eine Leistungsquelle 118 und eine Gasentladelampe 120 auf.
Die Anwendereingabe 110 ermöglicht es dem Anwender Daten zuzuführen, wodurch das von der Lampe 120 übertragene optische Signal beeinflußt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel, wie etwa bei dem Emitter 24A, der in Figur 1 an dem Krankenwagen 20 angebracht ist, umfaßt die Anwendereingabe 110 einen Schalter, der die Priorität der optischen Übertragung bestimmt und eine Reihe von BCD-Schaltern, die für die Eingabe des Identifikationscodes verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Anwendereingabe 110 anfangs so konfiguriert, daß der Krankenwagen 20 identifiziert wird und sie muß nur dann geändert werden, wenn sich der Identifikationscode des Krankenwagens 20 ändert.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, wie etwa bei dem Emitter 24C, der in Figur 1 von einer authorisierten Person 21 betätigt wird, umfaßt die Anwendereingabe eine Vorrichtung, wie etwa eine Blocktastatur, einen Joystick oder einen Kipphebelschalter, die es ermöglicht, Daten fortlaufend auf einfache Weise einzugeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel verändern sich die über die Anwendereingabe 110 vorgesehenen Daten fortlaufend.
Der Speicher 114 stellt einen temporären Speicher dar und speichert ein Programm für den Emitter-Mikroprozessor 112. Der Speicher 112 umfaßt einen RAM-Speicher und einen ROM-Speicher. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Speicher 112 in der gleichen integrierten Schaltung wie der Emitter-Mikroprozessor 112 gespeichert.
Der Emitter-Mikroprozessor 112 führt ein in dem Speicher 114 gespeichertes Programm aus. Das Programm benutzt die über die Anwendereingabe 110 bereitgestellten Daten und sieht ein Taktsignal an die Impulsschaltung 116 vor. Die Impulsschaltung 116 moduliert ein Leistungssignal der Leistungsquelle 118, um zu bewirken, daß die Lampe 120 erfindungsgemäß ein optisches Signal überträgt.
Es ist zwar unwahrscheinlich, jedoch möglich, daß sich zwei Opticom -Signale mit der gleichen Impulsfrequenz überlagern, so daß der Unterscheidungsalgorithmus aus Figur 5 die beiden Signale nicht unterscheiden kann. In einer solchen Situation würde der Unterscheidungsalgorithmus die beiden Signale als ein einziges Opticom -Signal erkennen. Es ist wahrscheinlich, daß sich zwei überlagernde Signale gegenseitig verstümmeln und der Unterscheidungsalgorithmus keine variablen Daten aus dem Signalgemisch abrufen kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind erfindungsgemäß gestaltete Opticom -Emitter mit einem Koinzidenzvermeidungsmechanismus versehen, um eine Überlagerung von zwei Signalen zu vermeiden. Der Koinzidenzvermeidungsmechanismus verändert die Taktung der von einem optischen Emitter ausgestrahlten Lichtimpulse geringfügig, so daß von zwei Emittern abgegebene, sich überlagernde Signale dazu neigen, zu divergieren. Die Veränderung der Taktung ist von Emitter zu Emitter verschieden.
Das Modul 50 aus Figur 4 identifiziert ein Signal von einer Opticom -Quelle, wenn sich das Signal innerhalb eines minimalen Fenster-Zeitintervalls von 75 Mikrosekunden der erwarteten Opticom -Taktung befindet, wobei ein Fehlerbereich von 25 Mikrosekunden verbleibt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel beträgt das Fenster-Zeitintervall für frühere Opticom -Emitter 350 Mikrosekunden, wobei ein großer Fehlerbereich verbleibt, um den Koinzidenzvermeidungsmechanismus zu unterstützen. Außerdem mißt das Modul 50 nur die Zeit zwischen sequentiellen Impulsen, so daß aus dem kleinen Fehler durch den Koinzidenzvermeidungsmechanismus kein großer Fehler wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Koinzidenzvermeidungsmechanismus dadurch vorgesehen, daß die Impulsfrequenz in eine variable Komponente und eine vorbestimmte konstante Komponente zerlegt wird. Die variable Komponente ist von Emitter zu Emitter verschieden und die vorbestimmte konstante Komponente ändert sich im Gegensatz dazu nicht von Emitter zu Emitter.
Die variable Komponente kann durch jedes geeignete Mittel bestimmt werden, das eine hohe Wahrscheinlichkeit vorsieht, so daß sich die variable Komponente von Emitter zu Emitter ändert. Bei einem Ausführungsbeispiel wurde festgestellt, daß sich der Inhalt des physikalischen Speichers , der den RAM-Teil des Speichers 114 umfaßt, von Einschaltzustand zu Einschaltzustand ändert. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Emitter 108 aus Figur 10 eingeschaltet wird, wird an dem Ausgangszustand des RAM- Speicherteils 114 durch den Emitter-Mikroprozessor 112 eine Acht- Bit-Quersummenkontrolle ausgeführt. Der Emitter-Mikroprozessor 112 führt dann ein exklusives Oder der Acht-Bit- Quersummenkontrolle und der von der Anwendereingabe 110 vorgesehenen Daten aus. Da die Anwendereingabe 110 höchstwahrscheinlich für einen Identifikationscode konfiguriert ist, unterscheiden sich die von der Anwendereingabe 110 bereitgestellten Daten höchstwahrscheinlich von einem Opticom - Emitter zu dem anderen, die in dem gleichen Stadtgebiet betrieben werden.
Sechs Bits des Ergebnisses der exklusiven Oder-Funktion werden gehalten und sehen eine ganze Sechs-Bit-Zahl mit Vorzeichen vor. Eine Zufallszahl zwischen -48 und 48 wird durch Multiplikation der ganzen Sechs-Bit-Zahl mit vorzeichen mit einem Umrechnungsfaktor von 1,5 versehen, was zu einer variablen Komponente zwischen -48 und 48 Mikrosekunden führt.
Wenn die variable Komponente zu der vorbestimmten konstanten Komponente hinzugefügt wird, emittiert der Emitter 108 einen Lichtimpulsstrom mit einer Impulsfrequenz, die sich so gut wie sicher von den Impulsfrequenzen anderer Emitter unterscheidet. Da der Emitter 108 eine Impulsfrequenz aufweist, die sich von der anderer Emitter unterscheidet, neigen sich überlagernde optische Übertragungen dazu, zu divergieren. Der von dem Emitter 108 emittierte Lichtimpulsstrom wird jedoch weiterhin genau von erfindungsgemäß gestalteten Phasenauswahleinrichtungen und Opticom -Phasenauswahleinrichtungen empfangen, da die Impulsfrequenz Impulse vorsieht, die sich klar innerhalb des Fenster-Zeitintervalls befinden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird an bestimmten Punkten in dem Lichtimpulsstrom eine Zufallsverschiebung eingefügt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird von dem Emitter-Mikroprozessor 112 eine Pseudozufallszahl erzeugt, die eine Zufallsverschiebung darstellt, und diese wird an nicht kritischen Punkten in den Lichtimpulsstrom eingefügt, wie etwa an dem Ende jedes Datenpakets.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Zufallsverschiebung jeden Wert zwischen -1 Millisekunde und 1 Millisekunde annehmen. Dadurch, daß zwei Opticom -Emitter vorgesehen sind, die getrennte Lichtimpulsströme emittieren, wobei jeder Emitter nach jedem Datenpaket eine Zufallsverschiebung einfügt, neigen die Lichtimpulsströme dazu, zu divergieren, und der Algorithmus aus Figur 5 kann die beiden Emitter einzeln verfolgen.
Die vorliegende Erfindung sieht eine starke Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik vor, wobei ein Übertragungsformat verwendet wird, das variable Daten übertragen und gleichzeitig die Signalformatkompatibilität mit früheren Opticom -Systemen aufrechterhalten kann. Durch Codierung variabler Daten in den Lichtimpulsstrom kann eine Phasenauswahleinrichtung einen optischen Emitter eindeutig identifizieren. Eine Phasenauswahleinrichtung, die einen Emitter eindeutig identifiziert, kann so konfiguriert sein, daß sie eine verarbeitete Bestätigung eines authorisierten Emitters vorsieht und die relevanten Daten protokolliert, wie etwa den Identifikationscode, den Zeitpunkt der Bevorrechtigungsanforderung, die Richtung der Bevorrechtigungsanforderung, die Dauer der Bevorrechtigungsanforderung und die Bestätigung der Durchfahrt eines anfordernden Fahrzeugs innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eines Detektors.
Die vorliegende Erfindung schafft neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Massenbeförderungseffizienz. Ein Verkehrsampelversatz verleiht einem Massentransportfahrzeug bei der Fahrt durch verstopfte Bereiche einen Vorteil. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Versatz konstant und schafft einen vorhersehbaren Vorteil, der es einem Massentransportfahrzeug ermöglicht eine größere Fahrstrecke zurückzulegen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Versatz variabel und kann dazu verwendet werden, dafür zu sorgen, daß das Massentransportfahrzeug den Fahrplan einhält, und zwar dadurch, daß das Ausmaß des Versatzes auf der Verspätung des Massentransportfahrzeugs basiert.
Die vorliegende Erfindung schafft neue Möglichkeiten zur Fernsteuerung von Verkehrskreuzungen. Ein Emitter mit einem Eingabegerät, wie etwa einer Blocktastatur, einem Joystick oder einem Kipphebelschalter, kann die Phase von Verkehrsampeln an einer Kreuzung dadurch beeinflussen, daß von einem authorisierten Anwender ausgewählte Phasenanforderungen in ein optisches Signal kodiert werden. Als Reaktion auf das optische Signal übermittelt eine Phasenauswahleinrichtung die ausgewählten Phasenanforderungen an einen Verkehrsampelregler. Der Verkehrsampelregler sorgt dafür, daß die Verkehrsampeln die ausgewählten Phasen annehmen. Dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist besonders in den Situationen nützlich, in denen eine manuelle Verkehrsregelung erforderlich ist, wie etwa bei Beerdigungen, Paraden oder Sportereignissen.
Die vorliegende Erfindung schafft neue Möglichkeiten zur Fernkonfiguration optischer Systeme für bevorrechtigten Verkehr. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Bereich eines Opticom von einem Wartungsarbeiter festgelegt, der einen optischen Emitter in dem gewünschten Bereich positioniert und einen Bereichseinstellungscode überträgt. Die Phasenauswahleinrichtung ermittelt aus den übertragenen Impulsen eine Amplitude und verwendet diese Amplitude als Schwellenwert, mit dem zukünftige optische Übertragungen verglichen werden. Bei früheren Opticom - Emittern war es erforderlich, daß ein Wartungsarbeiter einen langwierigen, manuellen vorgang ausführt.
Die vorliegende Erfindung definiert neue Übertragungs- und Unterscheidungsalgorithmen. Die erfindungsgemäß gestalteten Emitter sind mit einem Übertragungsalgorithmus versehen, der einen Koinzidenzvermeidungsmechanismus aufweist, der es ermöglicht, daß von unterschiedlichen Emittern stammende, sich überlagernde Impulsströme, divergieren. Die erfindungsgemäß gestalteten Phasenauswahleinrichtungen sind mit einem Unterscheidungsalgorithmus versehen, der optische Signale von verschiedenen einzelnen optischen Emittern in dem gleichen Zeitintervall verfolgen kann, während von jedem optischen Signal Daten abgerufen werden.

Claims

1. Optisches Datenübertragungssystem zur Verwendung in einem Verkehrsampel-Steuersystem mit einem Verkehrsampelregler zur Steuerung der Verkehrsampellichter, die den Verkehrsfluß an einer Verkehrskreuzung steuern, wobei das optische Datenübertragungssystem folgendes umfaßt:

einen Emitter (24) mit einer Einrichtung zur Übertragung eines Stroms von Lichtimpulsen (30), die mit einer Impulsfrequenz auftretende Prioritätsimpulse (32) sowie Datenimpulse (34) umfassen;

einen Detektor (16) mit einer Einrichtung zum Empfang des Lichtimpulsstroms und zur Erzeugung eines Empfangssignals, das den Lichtimpulsstrom darstellt; und

einer Phasenauswahleinrichtung (18) mit: einer Einrichtung (38) zur Identifizierung empfangener Prioritätsimpulse; einer Einrichtung (40, 42) zur Identifizierung von Datenimpulsen; und einer Einrichtung zur Zusammensetzung von aus den Datenimpulsen hergeleiteter Daten.

2. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei der Emitter (24) eine Einrichtung zur Übertragung der mit den Prioritätsimpulsen verschachtelten Datenimpulse umfaßt, wobei jeder Lichtimpuls durch eines von n vorbestimmten Zeitintervallen weiter von einem angrenzenden Lichtimpuls getrennt ist, und wobei die Phasenauswahleinrichtung eine Einrichtung zur Identifizierung der empfangenen Lichtimpulse umfaßt, die voneinander durch eines von n vorbestimmten Zeitintervallen getrennt sind, und ferner mit einer Einrichtung zum Aussortieren der Datenimpulse von den Prioritätsimpulsen, und zwar auf der Basis der vorbestimmten Zeitintervalle, welche die identifizierten Lichtimpulse trennen, und mit einer Einrichtung zur Zusammensetzung von Daten, basierend auf den Datenimpulsen in Kombination mit den Prioritätsimpulsen und den vorbestimmten Zeitintervallen.

3. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei der Emitter folgendes umfaßt:

eine Einrichtung zur Auswahl einer variablen Komponente der Impulsfrequenz vor der Emission des Lichtimpulsstroms;

eine Einrichtung zur Auswahl einer vorbestimmten konstanten Komponente der Impulsfrequenz vor der Emission des Lichtimpulsstroms; und

eine Einrichtung zur Addition der variablen Komponente der Impulsfrequenz zu der vorbestimmten konstanten Komponente der Impulsfrequenz, so daß die Impulsfrequenz gebildet wird.

4. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Übertragung eines Lichtimpulsstroms des Emitters folgendes umfaßt:

eine Einrichtung zur Darstellung eines ersten Logikzustands durch Emission eines Datenimpulses zwischen aufeinanderfolgenden Prioritätsimpulsen; und

eine Einrichtung zur Darstellung eines zweiten Logikzustands durch die Nicht-Emission eines Datenimpulses an einer vorbestimmten Stelle zwischen aufeinanderfolgenden Prioritätsimpulsen.

5. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung zur Übertragung eines Lichtimpulsstroms von dem Emitter eine Einrichtung zur Anordnung der Datenimpulse in einem Datenpacket umfaßt.

6. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 5, wobei die Einrichtung zur Anordnung der Datenimpulse in einem Datenpacket folgendes umfaßt:

eine Einrichtung zur Definierung eines Rahmensegments mit i aufeinanderfolgenden ersten bzw. zweiten Logikzuständen;

eine Einrichtung zur Definierung eines Startsegments mit j aufeinanderfolgenden ersten bzw. zweiten Logikzuständen; und

eine Einrichtung zur Definierung eines Datensegments mit k aufeinanderfolgenden variablen Logikzuständen, wobei es sich bei jedem variablen Logikzustand entweder um einen ersten oder um einen zweiten Logikzustand handelt.

7. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Übertragung eines Lichtimpulsstroms von dem Emitter eine Einrichtung zur Darstellung eines Übertragungssignals in dem Lichtimpulsstrom umfaßt, wobei das Übertragungssignal einen Identifikationscode aufweist, der den Emitter eindeutig identifiziert, und wobei die Einrichtung zur Zusammensetzung von Daten der Phasenauswahleinrichtung eine Einrichtung zur Abfrage des Identifikationscodes aus dem Empfangssignal umfaßt.

8. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 7, wobei der Verkehrsampelregler auf Phasenanforderungen anspricht, wobei die Einrichtung zur Übertragung eines Lichtimpulsstroms von dem Emitter eine Einrichtung zur Darstellung eines Übertragungssignals in dem Lichtimpulsstrom umfaßt, wobei das Übertragungssignal eine Bevorrechtigungsanforderung aufweist, wobei die Einrichtung zur Zusammensetzung von Daten der Phasenauswahleinrichtung eine Einrichtung zur Abfrage der Bevorrechtigungsanforderung aus dem Empfangssignal umfaßt, und wobei die Phasenauswahleinrichtung eine Einrichtung zur Abgabe einer Phasenanforderung an den Verkehrsampelregler aufweist.

9. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 8, wobei die Phasenauswahleinrichtung ferner folgendes umfaßt:

eine Datenspeichereinrichtung zur Speicherung einer Liste authorisierter Identifikationscodes;

eine Einrichtung zum Vergleichen des aus dem Empfangssignal abgefragten Identifikationscode mit den authorisierten Identifikationscodes, die in der Datenspeichereinrichtung gespeichert sind; und

eine Einrichtung zur Abgabe einer Phasenanforderung, und zwar nur dann, wenn der von dem Empfangssignal abgefragte Identifikationscode einem der authorisierten Identifikationscodes gleicht, die in der Datenspeichereinrichtung gespeichert sind.

10. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Phasenauswahleinrichtung folgendes umfaßt:

eine Datenspeichereinrichtung; und

eine Einrichtung zum Einschreiben von Informationen in die Datenspeichereinrichtung, und zwar als Reaktion auf den Empfang eines Empfangssignals von dem Detektor.

11. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei der Verkehrsampelregler auf Phasenanforderungen anspricht, um wenigstens eine von m Phasen anzunehmen, wobei die Einrichtung zur Übertragung eines Lichtimpulsstroms des Emitters eine Einrichtung zur Darstellung eines Übertragungssignals in dem Lichtimpulsstrom umfaßt, wobei das Übertragungssignal einen Versatzcode aufweist, wobei das optische Datenübertragungssystem mindestens einen zusätzlichen Detektor umfaßt, wobei jeder Detektor so stationiert ist, daß er den Lichtimpulsstrom von einer Annäherung an die Kreuzung empfängt, wobei die Phasenauswahleinrichtung eine Mehrzahl von Phasenauswahlkanälen umfaßt, wobei jeder Phasenauswahlkanal eine Kanalnummer aufweist und mit mindestens einem Detektor gekoppelt ist, wobei die Einrichtung zur Zusammensetzung von Daten der Phasenauswahleinrichtung eine Einrichtung zur Abfrage der Versatzcodes aus den Empfangssignalen aufweist, und wobei die Phasenauswahleinrichtung ferner eine Einrichtung zur wechselweisen Abgabe und zum Zurückziehen von Phasenanforderungen an und von dem Verkehrsampelregler aufweist, und zwar basierend auf einem Versatzcode, der aus einem der Empfangssignale abgefragt wird, und basierend auf der Kanalnummer des Phasenauswahlkanals, der mit dem Detektor gekoppelt ist, der den Lichtimpulsstrom empfangen hat, der das Übertragungssignal darstellt, das den Versatzcode umfaßt.

12. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung zur wechselweisen Abgabe von Phasenanforderungen der Phasenauswahleinrichtung folgendes umfaßt:

eine Einrichtung zur Erzeugung eines Versatzes in bezug auf eine normale Verkehrsampelsequenz, wobei der Versatz dazu neigt, für eine Annäherung an die Kreuzung für eine längere Zeit ein grünes Licht als bei der normalen Verkehrsampelsequenz vorzusehen.

13. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 12, wobei der Emitter eine Einrichtung zur Auswahl einer Größe des Versatzes und eine Einrichtung zur Darstellung der Größe des Versatzcodes umfaßt, und wobei die Einrichtung zur Erzeugung eines Versatzes des Phasenauswahleinrichtung die Erzeugung eines Versatzes umfaßt, der die in dem Versatzcode vorhandene Größe aufweist.

14. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei der Verkehrsampelregler auf Phasenanforderungen anspricht, um eine von m Phasen anzunehmen, wobei die Einrichtung zur Übertragung eines Lichtimpulsstroms von dem Emitter eine Einrichtung zur Darstellung eines Übertragungssignals in dem Lichtimpulsstrom umfaßt, wobei das Übertragungssignal einen Funktionscode aufweist, wobei das optische Datenübertragungssystem mindestens einen zusätzlichen Detektor aufweist, wobei jeder Detektor so stationiert ist, daß er von einer Annäherung an die Kreuzung den Lichtimpulsstrom empfängt, wobei die Phasenauswahleinrichtung eine Mehrzahl von Phasenauswahlkanälen umfaßt, wobei jeder Phasenauswahlkanal mit mindestens einem Detektor gekoppelt ist, wobei die Einrichtung zur Zusammensetzung von Daten der Phasenauswahleinrichtung eine Einrichtung zur Abfrage von Funktionscodes aus den Empfangssignalen umfaßt, und wobei die Phasenauswahleinrichtung eine Einrichtung zur Abgabe einer Phasenanforderung an den Verkehrsampelregler umfaßt, um mindestens eine von m Phasen anzunehmen, und zwar basierend auf dem Funktionscode, der aus einem der Empfangssignale abgefragt worden ist und ungeachtet des Detektors, der den Lichtimpulsstrom empfangen hat, der das Übertragungssignal darstellt, das den Funktionscode umfaßt.

15. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Übertragung eines Lichtimpulsstroms von dem Emitter eine Einrichtung zur Darstellung eines Übertragungssignals in dem Lichtimpulsstrom umfaßt, wobei das Übertragungssignal einen Bereichseinstellungscode aufweist, wobei die Einrichtung zur Zusammensetzung von Daten der Phasenauswahleinrichtung eine Einrichtung zur Abfrage des Bereichseinstellungscodes von dem Empfangssignal umfaßt, und wobei die Phasenauswahleinrichtung eine Einrichtung zur Reaktion auf den Bereichseinstellungscode aufweist, und zwar durch Bestimmung einer Amplitude auf der Basis des Empfangssignals, und mit einer Einrichtung zur verwendung der Amplitude als Schwellenwert, mit dem zukünftig empfangene Signale verglichen werden, wobei auf zukünftig empfangene Signale, die eine Amplitude aufweisen, welche den Schwellenwert überschreitet, eingewirkt wird, wobei auf zukünftig empfangene Signale mit einer Amplitude, die den Schwellenwert unterschreitet und die den Bereichseinstellungscode nicht umfassen, nicht eingewirkt wird.