EP0391775B1 - Einrichtung zur Detektion der Durchfahrt von mindestens einem beweglichen Gegenstand an mindestens einem bestimmten Punkt seiner Bewegung - Google Patents

Einrichtung zur Detektion der Durchfahrt von mindestens einem beweglichen Gegenstand an mindestens einem bestimmten Punkt seiner Bewegung Download PDF

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EP0391775B1
EP0391775B1 EP90400866A EP90400866A EP0391775B1 EP 0391775 B1 EP0391775 B1 EP 0391775B1 EP 90400866 A EP90400866 A EP 90400866A EP 90400866 A EP90400866 A EP 90400866A EP 0391775 B1 EP0391775 B1 EP 0391775B1
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EP
European Patent Office
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responder
signal
passage
frequency
signals
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EP90400866A
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Robert Gabillard
Yann Nguyen
Christian Semet
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Universite de Lille 1 Sciences et Technologies
Original Assignee
Universite de Lille 1 Sciences et Technologies
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/023—Determination of driving direction of vehicle or train
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting the passage of at least one mobile at at least one determined point of its movement along a trajectory inside a space by reference to which the said movements of the mobile.
  • Numerous devices are already known with a view to detecting the passage of at least one mobile in at least one determined area of a space in which said mobile operates (FR-A-2,195,812 and FR-A-2,593,761 ).
  • These devices each include two separate parts, namely an interrogation unit and an answering machine, these two separate parts being one associated with the mobile, the other considered fixed in the space with respect to which the mobile is moving.
  • the interrogation assembly itself comprises a transmission assembly and a reception assembly.
  • circuits for processing the information received as a function of the intended applications which are connected to the reception assembly, and, to perform these functions, this interrogation assembly and the processing circuits are connected to a power supply in electrical energy.
  • the receiver then demodulates this signal and processes its lower frequency component.
  • this device uses a set of interrogation whose dimensions are incompatible with the limits in particular of template imposed in applications to means of transport and above all are sensitive to the presence of the answering machine in a very large space and therefore lack the precision necessary for, for example, setting positioning indicators but again and above all can be disturbed by the means of monitoring a parallel channel, all the more since it gives no information on the direction of movement.
  • the delay line of the various responders has its time constant which is adapted and the phase comparator of the interrogation assembly receives references specific to each possible phase shift.
  • an answering machine comprising two circuits for receiving the signal and which are spaced from one another in a direction parallel to the trajectory of the mobile.
  • An advantageous arrangement known to the receiving circuits of the answering machine is a so-called symmetrical arrangement, that is to say at the same distance on either side of the re-transmitting antenna of the answering machine.
  • the drawbacks of this known device are disturbances by signals from channels parallel to the one being monitored and above all a precision in determining the passage of the moving body to the right of the determined point of its trajectory which is still insufficient taking into account the requirements of the means, in particular computerized resources. to process the information received for example to determine the speed and ensure the registration of the cinemometric sensors.
  • One of the results that the invention aims to obtain is a device of the type mentioned above which is very precise without calling on more expensive or fragile components than the devices known to date.
  • the device 1 for detecting the passage of at least one mobile 2 at at least one determined point 3 of its movement, along a trajectory 4 inside a space by report in which we appreciate the said movements of the mobile conventionally comprises two separate sets 5, 6 namely an interrogation set 5 and an answering machine 6, these two separate sets being one associated with the mobile, the other considered fixed in particular on a support 6 has substantially continuous located along the path along which the mobile moves.
  • the interrogation unit 5 which is associated with the mobile 2 and the answering machine 6 which is fixed but, without departing from the scope of the invention, the interrogation unit can be fixed and the mobile answering machine.
  • the interrogation assembly 5 which itself comprises a transmission assembly 7 and a reception assembly 8, also comprises a means 9 for processing the information received which is connected to the reception assembly 8, and , to perform these functions, this assembly is connected to a source (not shown) of electrical energy supply.
  • the responder 6 is of the so-called passive type because it does not have a supply of clean electrical energy, whether by battery or by connection to a distribution network.
  • the transmission assembly 7 comprises two transmitters 10, 11 the emissions of which are directed substantially towards a point 12 fixed relative to the interrogation assembly where the passage of a point 13 is monitored, meanwhile fixed relative to the answering machine.
  • One (10) of the transmitters 10, 11 transmits a high frequency signal 14 in the form of an electromagnetic wave, the other 11 transmits a lower frequency signal 15.
  • each include a source 16, 17 and an antenna 18, 19 adapted and tuned to the transmitted frequency.
  • the responder 6 mainly comprises elements 20, 21, 22 of antennas adapted and tuned to the reception of the aforementioned signals 14, 15 to which elements is connected a non-linear component 23 such as a diode which, as soon as the responder receives the two aforementioned signals , in a known manner, mixes them and immediately retransmits this mixture, in the form of a modulated carrier 24, to at least one antenna 25 which obviously includes the receiver 8.
  • a non-linear component 23 such as a diode which, as soon as the responder receives the two aforementioned signals , in a known manner, mixes them and immediately retransmits this mixture, in the form of a modulated carrier 24, to at least one antenna 25 which obviously includes the receiver 8.
  • the antenna 18 for transmitting a high frequency signal 14 and the antenna 25 for receiving the modulated carrier 24 are combined and, this fact, these antennas 18, 25 are connected to the high frequency source 16 and to the circuit 26 internal to the receiver 8 by a circulator 27.
  • the device described above also comprises (see FIG. 5) means 28 in order to identify at least one of these mobiles 2 and or at least one of the determined points 3 of the trajectory 4.
  • the answering machine 6 comprises a dual circuit 29 for receiving the same signal (see FIGS. 4 and 5) and the antennas 20, 21 of this dual circuit are separated from one 'other in a direction at least substantially parallel to the path of the mobile.
  • the two antennas 20, 21 of this double circuit 29 of the answering machine are arranged substantially symmetrically, that is to say at the same distance on either side of its retransmission antenna 22.
  • the resulting signal R which, in this case, is an induced electric current, is thus obtained according to the principle of the differential transformer according to which a primary winding 19 sends energy to two secondary windings 20, 21.
  • these secondary windings being associated in opposition and arranged one next to the other along the path of the mobile which carries the primary winding 19, when said primary winding 19 is above one of the secondary windings 20, 21, it makes it possible to obtain in this secondary winding a current 31, 32 of a certain absolute value but always of opposite phase to that which will be created in the other secondary winding in a symmetrical situation of the primary winding.
  • FIGS. 6 to 9 a certain number of graphs (FIGS. 6 to 9) have been plotted as a function of time of the envelope of signals used in the device of the invention, which graphs are calibrated on a same origin of time.
  • the graph of the evolution of the resulting signal R is represented, that is to say the current composed with the two currents 31, 32 induced in the secondary windings 20, 21 also taken in absolute value.
  • FIG. 9 one of the graphs of the signal retransmitted by the answering machine is shown when it is activated by the interrogation unit.
  • the means for measuring the speed of the mobile which influences the pulse generator means is for example of the type based on Doppler kinemometry.
  • the means for processing the interrogation assembly comprises on the one hand at least one means 34 generating pulses according to a predetermined frequency and , on the other hand, at least one means 36 for counting the pulses at least during the duration of at least one of the components of the resulting signal that are the parts R a , R b and the top 30, which are transcribed in the signal 24 emitted by the responder.
  • the frequency of the pulses generated by the above-mentioned means 34 is preferably fixed.
  • the high frequency signal is located among the weakest frequencies in the hyper-frequency band.
  • the high frequency signal is of the order of 1 GHz and its power is very low and, for example, of only 40 mW which limits the risk of creating radio interference and allows the emissions to be located at within the most stringent radio standards in this area.
  • the so-called lower frequency signal it is chosen from the range of medium frequencies of the order of 1 to 10 MHz and, for example, around 4 MHz.
  • the assembly is carried out on a standard printed circuit in epoxy glass.
  • the answering machine For the retransmission by means of a radio link, towards the interrogator, of the signal characteristic of the presence of an answering machine at the right of this one, at the passage of the vehicle in a predetermined place of the course, the answering machine ensures the transposition of its differential characteristic into very high frequency in order to benefit from the properties of electromagnetic radiation and the low powers required.
  • the responder is equipped with a single broadband antenna making it possible to receive a carrier frequency and to retransmit to the interrogator the first harmonics created by the responder.
  • This plated type antenna is placed between the two aforementioned secondary windings in order to make the best use of the large radiation diagram that it provides and to generate it in place of the magnetic field linked to the windings.
  • the responders can be by construction tuned to different medium frequencies so as to create digital words.
  • the medium frequency transmitter will then supply the different frequencies required by means of printed coils.
  • the plated microwave antenna of the dipole type for example.
  • the "antenna" transmission subsystem thus consists of transmission frames excited by one or more medium frequency sources and a single high frequency antenna excited by a suitable source.
  • the coupling of the mid-frequency transmitter and the responder is carried out with the critical coupling in order to allow the assembly to work on a wider frequency band.
  • the means 45 for modulating the signal 24 consists of an oscillator 46 and the message storage means consists of at least one register shift memory and on the other hand, these modulation 45 and storage means 28 draw their operating energy from the lower frequency signal received by the responder.
  • the microwave antenna 22 has a wide radiation diagram which makes it possible to cover the medium frequency and bandwidth fields large enough to allow the spectral lines of the first harmonics to pass.
  • the answering machine circuit is mounted in a plastic casing, transparent to microwave waves and the magnetic field and robust enough to withstand the more or less severe vibrations occurring during the passage of vehicles at high speed as well as projections of all kinds. : water, grease, oil. . .

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Detektieren des Durchtritts mindestens eines beweglichen Gegenstands (2) an mindestens einem vorgegebenen Punkt (3) seiner Bewegung entlang einer Bahn (4) im Inneren eines Raumes, in Bezug auf welchen die Bewegungen des beweglichen Gegenstands ausgewertet werden, wobei die Vorrichtung zwei getrennte Einheiten (5, 6) aufweist, und zwar eine Abfrageeinheit (5) und einen Antwortgeber (6), wovon die eine dieser getrennten Einheiten dem beweglichen Gegenstand zugeordnet ist, und die andere insbesondere als auf einem Träger (6a) fixiert gilt, der im wesentlichen durchgehend entlang der Länge der Bahn (4) angeordnet ist, auf welcher sich der bewegliche Gegenstand bewegt,
       wobei bei dieser Vorrichtung:
    - die Abfrageeinheit (5), welche ihrerseits eine Sendeeinheit (7) und eine Empfangseinheit (8) aufweist, außerdem eine Einrichtung (9) zur Verarbeitung der erhaltenen Information aufweist, welche mit der Empfangseinheit (8) verbunden ist, und zur Sicherstellung dieser Funktionen diese Einheit mit einer Stromversorgungsquelle verbunden ist,
    - der Antwortgeber (6) ein sogenanntes passives Element ist, da es keine eigene Stromversorgung in Form einer Batterie oder durch Anschluß an ein Stromnetz aufweist,
    - die Sendeeinheit (7) zwei Sender (10, 11) aufweist, deren Emissionen im wesentlichen zu einem bezüglich der Abfrageeinheit festen Punkt (12) gerichtet sind, an welchem der Durchtritt eines Punktes (13) überwacht wird, der bezüglich des Antwortgebers seinerseits feststeht, wobei einer (10) der beiden Sender (10, 11) ein Hochfrequenzsignal (14) in Form einer elektromagnetischen Welle aussendet, während der andere ein Signal (15) niedrigerer Frequenz aussendet, und wobei diese Sender jeweils eine an die genannte Frequenz angepaßte und auf diese abgestimmte Quelle (16, 17) aufweisen, und
    - der Antwortgeber (6) folgendes aufweist:
    . eine doppelte Empfangsschaltung (29) zum Empfangen eines gleichen Signals, während die Antennen (20, 21) dieser Doppelschaltung in einer im wesentlichen zur Bahn des beweglichen Gegenstands parallelen Richtung voneinander beabstandet sind, und
    . hauptsächlich Antennenelemente (20, 21, 22), welche für den Empfang der vorgenannten Signale (14, 15) angepaßt und auf diesen abgestimmt sind, wobei mit diesen Elementen ein nichtlinearer Baustein (23) wie eine Diode verbunden ist, die unmittelbar nach dem Empfang der genannten beiden Signale durch den Antwortgeber diese mischt und dieses Mischsignal umgehend in Form einer modulierten Trägerwelle (24) wieder zu mindestens einer Antenne (25) aussendet, welche der Empfänger (8) ebenfalls aufweist,
       und wobei in dieser Vorrichtung gegebenenfalls:
    - die Abfrageeinheit Einrichtungen (28) zum Identifizieren mindestens eines beweglichen Gegenstandes (2) und/oder mindestens eines der vorgegebenen Punkte (3) auf dessen Bahn (4) aufweist, und
    - die Antennen der Doppelschaltung des Antwortgebers im wesentlichen symmetrisch angeordnet sind, also im gleichen Abstand beiderseits von dessen Wiederausstrahlantenne (22),
       dadurch GEKENNZEICHNET, daß
    - einerseits die Doppelschaltung (29) für den Empfang, die im Antwortgeber enthalten ist, zwei Elemente (20, 21) aufweist, die beim Durchtritt des beweglichen Gegenstands an dem überwachten Punkt zwei Signale (31, 32) von im wesentlichen äquivalenter Art erzeugen, und
    - andererseits diese Elemente (20, 21) so ausgelegt und miteinander verbunden sind, daß mindestens eine Charakteristik dieser Signale (31, 32) entgegengesetzte Werte annimmt, welche unter Verbindung miteinander mindestens ein resultierendes Signal (R) bilden, dessen mindestens eine Charakteristik an mindestens einem vorgegebenen Punkt (3, 13) beim Durchtritt des Senders (5) senkrecht zum Antwortgeber (6) sich mit einer Änderungsamplitude stark verändert, die von eventuellen anderen Veränderungen der betrachteten betreffenden Charakteristik des resultierenden Signals (R) so unterscheidbar ist, daß auf diese Weise ein insbesondere elektrisches Phänomen auftritt, das im folgenden als Zackenphänomen (30) bezeichnet wird und in dem resultierenden Signal (R) zwei Abschnitte (Ra, Rb) mit jeweils einer bestimmten Dauer (T₁ bzw. T₂) abgrenzt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    - die Sendeeinheit (7) das Signal niedrigerer Frequenz (15) in Form eines magnetischen Feldes mit Hilfe einer Antenne (19) aussendet, welche eine Primärwicklung (19) bildet, und
    - die beiden Antennen (20, 21) in der Doppelempfangsschaltung (29) des Antwortgebers die an diese Frequenz angepaßt und auf diese abgestimmt sind,
    . einerseits zwei Sekundärwicklungen (20, 21) bilden, die so angesteuert werden, daß beim Durchtritt der Primärwicklung (19) nicht nur jede von ihnen dem von der Primärwicklung ausgehenden Magnetfeld ausgesetzt ist, sondern daß sie auch in einer Zwischenphase alle beide gleichzeitig dem Feld ausgesetzt sind, und
    . andererseits in Gegenüberstellung so zugeordnet sind, daß in der Zwischenphase beim Durchtritt der Primärwicklung (19) in diesen dem Magnetfeld gleichzeitig ausgesetzten Sekundärwicklungen (20, 21) Induktionsströme (31, 32) erzeugt werden, deren absolute Werte im wesentlichen gleich sind, allerdings entgegengesetzte Vorzeichen haben.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungen (20, 21) in der Weise unsymmetrisch sind, daß sie unabängig von der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Gegenstands Signale (31, 32) von unterschiedlicher Dauer erzeugen, um den Abschnitten (Ra, Rb) des resultierenden Signals (R), welche die Zacke (30) umschließen, jeweils verschiedene Dauer (T₁ bzw. T₂) zu geben, so daß sie voneinander unterscheidbar sind, und
    - daß einerseits die Wicklungen (20, 21) jedes auf der Bahn angeordneten Antwortgebers in vorgegebener und von der Abfrageeinheit bekannter Weise so ausgerichtet sind, daß bei der Verarbeitung der Abschnitte (R₁, Rb) des resultierenden Signals (R) durch den Antwortgeber die Bewegungsrichtung der Abfrageeinheit bezüglich des Antwortgebers charakterisiert wird, und
    - andererseits die Verarbeitungseinrichtung (90) der Abfrageeinheit folgendes aufweist:
    . mindestens eine Erzeugungseinrichtung (33, 34), welche Impulse mit vorgegebener Frequenz erzeugt,
    . eine Einrichtung (35, 36) zum Zählen der jeweiligen Anzahl (N₁, N₂) der von der Erzeugungseinrichtung abgegebenen Impulse während der Dauer mindestens einer der Komponenten des resultierenden Signals, welche die Abschnitte (Ra, Rb) und die Zacke (30) darstellen, welche in das vom Antwortgeber ausgesendete Signal (24) einkopiert sind, und
    . mindestens eine Einrichtung (37) zum Vergleichen der Anzahlen (N₁, N₂) gezählter Impulse untereinander und zur Erarbeitung mindestens eines Signals (39), welches den Vergleichszustand wiedergibt und damit die Richtung des Durchtritts des beweglichen Gegenstands charakterisiert .
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der augenblicklichen Geschwindigkeit (V) des Fahrzeugs während seiner Durchfahrt senkrecht zum Antwortgeber die Verarbeitungseinrichtung der Abfrageeinheit einerseits mindestens eine Einrichtung (34) zum Erzeugen von Impulsen vorgegebener Frequenz und andererseits mindestens eine Einrichtung (36) zum Zählen der Impulse zumindest während der Dauer mindestens einer der Komponenten des resultierenden Signals aufweist, welche die Abschnitte (Ra, Rb) und die Zacke (30) darstellen, welche in das vom Antwortgeber ausgesendete Signal (24) einkopiert sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß das Hochfrequenzsignal unter den geringsten Frequenzen im Ultrahochfrequenzbereich liegt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochfrequenzsignal in der Größenordnung von 1 GHz liegt und eine sehr schwache Leistung, beispielsweise von nur 40 mW, aufweist, wodurch die Gefahr der Bildung radioelektrischer Störungen begrenzt wird.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß das sogenannte Signal mit niedrigerer Frequenz im Bereich mittlerer Frequenzen in der Größenordnung von 1 bis 10 MHz und beispielsweise um 4 MHz gewählt wird.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Hochfrequenzantenne des Antwortgebers:
    - zwischen den beiden Sekundärwicklungen (20, 21) angeordnet ist, um die von ihr erfaßte breite Strahlungscharakteristik bestmöglich auszunutzen und diese anstelle des mit den Wicklungen verbundenen Magnetfelds zu generieren, und
    - eine Breitbandantenne ist, welche den Empfang einer Trägerfrequenz und deren erneute Aussendung zur Abfrageeinrichtung für die vom Antwortgeber erzeugten ersten Harmonischen ermöglicht.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß die Empfangseinrichtungen der Abfrageeinrichtung folgendes aufweisen:
    - mindestens eine Einrichtung (47), beispielsweise einen Leistungsteiler, die das durch die Abfrageeinheit vom Antwortgeber empfangene Signal in zwei Kanäle aufteilt,
    - mindestens eine Einrichtung (48, 49), die eine Phasenverschiebung um π/2 zwischen den auf jedem der Kanäle geführten Signale herbeiführt, insbesondere in einer mit dem Hochfrequenzsignal synchronisierten Weise, das von der entsprechenden Quelle (16) erzeugt wird,
    - mindestens eine Einrichtung (50, 51), welche mindestens eine der Charakteristiken jedes Signals ins Quadrat setzt, und
    - mindestens eine Einrichtung (52), welche die Charakteristiken der quadrierten Signale summiert und ein zusammengesetztes Signal erzeugt, das der Verarbeitungseinrichtung (9) der Abfrageeinheit übermittelt wird.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß jeder Antwortgeber folgendes aufweist:
    - mindestens eine Einrichtung (28) zum Speichern mindestens einer insbesondere in numerischer Form vorliegenden Meldung, und
    - mindestens eine Einrichtung (45) zum Modulieren des vom Antwortgeber an die Abfrageeinheit ausgesendeten Signals (24) in Abhängigkeit von der in der Speichereinrichtung abgelegten Meldung.
EP90400866A 1989-04-04 1990-03-29 Einrichtung zur Detektion der Durchfahrt von mindestens einem beweglichen Gegenstand an mindestens einem bestimmten Punkt seiner Bewegung Expired - Lifetime EP0391775B1 (de)

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EP0391775A1 EP0391775A1 (de) 1990-10-10
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