NO139294B - Transpondersystem for overfoering av signalinformasjon for skinnekjoeretoeyer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et transpondersystem for overføring av signalinformasjon for skinnekjøretøyer, omfattende en spørre-stasjon og en passiv svarestasjon, hvor spørrestasjonen har en pulsgenerator for kontinuerlig overføring av et pulset spørre-signal med gitt bærefrekvens, svarestasjonen har en frekvens-transponeringsinnretning for transponering av mottatte pulser med den gitte bærefrekvens til en harmonisk av denne frekvens, en modulator som er koplet med transponeringsinnretningen, og en informasjonskilde som er koplet med modulatoren for modulasjon av frekvenstransponerte pulser i samsvar med den informasjon som skal overføres til spørrestasjonen, og spørrestasjonen har en detektor for detektering av de mottatte frekvenstransponerte pulser.

Et slikt transpondersystem er vanlig kjent. Et problem ved et slikt system er at kjøretøyer frembringer et stort antall interferenssignaler med høyt nivå. Por å oppnå overføring av riktig informasjon er det absolutt nødvendig at synkronisering oppnås mellom spørrestasjonen og det passive svarestasjon under overføringen av informasjonen.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et billig og meget enkelt transpondersystem med en sikker og for-bedret informasjonsoverføring ved hjelp av utmerket synkronisering, hvilket system omfatter et minimum av komponenter.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at informasjonskilden er koplet med modulatoren via en koplingskrets, at svare-stas jonen har en kodegenerator som via koplingskretsen er koplet med modulatoren for overføring av en kontinuerlig rekke av forhåndsbestemt modulerte svarepulser i samsvar med de mottatte spørrepulser, at spørrestasjonen har en dekoder som er forbundet med detektoren for å identifisere en uavbrutt rekke av et forhåndsbestemt antall av de modulerte svarepulser,

hvilken dekoder er koplet med pulsgeneratoren for innføring av et bestemt startsignal i spørresignalet etter detektering av eb forhåndsbestemt antall modulerte svarepulser, og at svarestasjonen har en startsignaldetektor som er koplet med koplingskretsen for overføring av en svarepulsrekke som er modulert i samsvar med informasjonen som skal overføres, ved mottakning av et startsignal.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av kravene 2 og 3.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et blokkskjema for en spørrestasjon i et transpondersystem ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et koplingsskjema for en svarestasjon i et transpondersystem ifølge oppfinnelsen.

Spørrestasjonen ifølge oppfinnelsen er beregnet på å monteres på et lokomotiv som passerer svarestasjonen som er montert stasjonært langs en jernbanelinje, og når lokomotivet passerer en svarestasjon, kan det fra-denne overføres informasjon, f.eks. med hensyn til maksimal hastighet, stopp etc.

Systemet arbeider med et høyfrekvenssignal som spørresignal og dette frembringes i en høyfrekvenspulsgenerator i spørrestasjonen som er vist på fig. 1. Høyfrekvenssignalet frembringes ved hjelp av oscillatoren 2 med en frekvens f^ fortrinnsvis innenfor mikrobølgeområdet. Dette høyfrekvens-signal moduleres til pulsform ved hjelp av en modulator 3, f.eks. en bryter. Bryteren brytes og sluttes avvekslende i en takt som er bestemt av en multivibrator 4. Hver gang bryteren 3 er sluttet, vil høyfrekvensenergi ledes fra oscillatoren 3 til et filter 5 som undertrykker eventuelle frekvenser som ligger utenfor fQ, for deretter å forbindes med en antenne 6 for overføring til svarestasjonen. Oscillatoren 1 og multivibratoren 4 arbeider kontinuerlig slik at et pulset spørre-signal overføres kontinuerlig, og i foreliggende eksempel er pulslengden lik pulsavstanden.

Når en svarestasjon kommer innenfor rekkevidden av spørresignalet, vil dette bli mottatt i antennen 7 (se fig. 2) og tilført en innretning 8 som inneholder en frekvens-transponeringsinnretning og en modulator hvor frekvensen av spørresignalets bærebølge f.eks. dobles. Disse transponerte spørresignalpulser moduleres med informasjonen som skal over-føres og opptrer på en kontrollklemme 9. Dette modulerte pulssignal sendes tilbake til spørrestasjonen -med den dobbelte bærefrekvens 2f^. Transponeringsinnretningen og modulatoren 8 kan være av den art som er beskrevet i norsk patentsøknad nr. 752540. Transponeringsinnretningen er fortrinnsvis forsynt med to serieresonanskretser 10 og 11 som er parallellforaundet og koplet med antennen 7 og en seriekrets bestående av en diode 12 og en kondensator 13 som er forbundet mellom forbindelses-punktene 14 og 15 mellom kondensatorene 16,17 og selvinduk-sjonene 18,19 i de to resonanskretser 10 og 11. Resonanskretsen 10 er skarpt avstemt til den innkommende frekvens fQ og resonanskretsen 11 er skarpt avstemt til den valgte har-moniske 2fg. Modulatoren er forsynt med en serieresonanskrets 20 som består av en variabel kondensator 21, hvilken serieresonanskrets 20 er parallellforbundet med et element, f.eks. selvinduksjonen 19 i resonanskretsen 11. Modulatoren har videre en sveipegenerator 22 med en styreinngang 23 som er koplet med styreinngangen 9 i innretningen 8. Utgangen 24 fra sveipegeneratoren 22 er forbundet med kondensatoren 21.

Virkemåten er som følger.

Når en spørrepuls mottas, bringes den første resonanskrets 10 til å svinge. Som følge av den ulineære karakteristikk for dioden 12 vil også den andre resonanskrets 11 begynne å svinge. Det således oppnådde frekvenstransponerte pulssignal overføres tilbake til antennen 7. Når dette pulssignal skal moduleres, tilføres en likespenning på styreinngangen 9 slik det skal forklares nærmere nedenfor. Denne likespenning tilføres styreinngangen 23 i sveipegeneratoren 22. Som følge herav vil sveipegeneratoren 22 på utgangen 24 levere en lineært økende spenning til den spenningsavhengige kondensator 21. Frekvensen for resonanskretsen 20 sveipes ved hjelp av denne spenning gjennom et frekvensbånd som omfatter frekvensen 2fQ. Når frekvensen i resonanskretsen 20 er lik 2fg, dempes resonanskretsen 11 slik at den gjenutsendte puls forsynes med en dump.

Pulsene som tilføres styreinngangen 9 som bestemmer modulasjonen av de gjenutsendte pulser, leveres av koplingskretsen 25 som er forsynt med et skyveregister 26 som har en rekke innganger 27, en skyvepulsinngang 28 og en parallell styreinngang 27. Informasjonen som skal sendes tilføres fra informasjonskilden 30 til skyveregisteret 26 i form av likespenninger som kan ha høy eller lav verdi og tilføres et antall parallelle innganger 31. Informasjonslikespenningene kan frembringes på kjent måte f.eks. som beskrevet i norsk patent-søknad nr. 750990. Når en styrepuls tilføres inngangen 29,

vil alle spenninger på inngangene 31 øyeblikkelig overføres til de respektive enheter i registeret 25 og vil innstille disse i en tilstand svarende til den tilførte spenning. Tidspulser på inngangen 2 8 vil på vanlig måte bevirke forskyvning av innholdet i registeret 26, slik at informasjonen som er representert ved innholdet i enhetene i tur og orden vil mates ut på utgangen 32 i den siste enheten. En kodegenerator 33 er forbundet med s e rie inngangen -27. Denne kodegenerator 33 er i foreliggende eksempel en likespenningskilde med høy spenning, slik at ved forskyvning i registeret 26, vil alltid en binær "1" innføres i registeret 26. Styrepulsen på inngangen 29 som på kjent måte gir parallellinnføring av informasjonen som er representert ved spenningene på inngangen 31, leveres fra en startsignaldetektor 34 slik det skal beskrives nærmere nedenfor.

Tidspulsene og de nødvendige likespenninger utledes fra dioden 12 i innretningene 8. En del av energien i strøm-pulsene gjennom dioden 12, tas derfor ut og tilføres en tids-pulsgenerator 35 som inneholder en detektorkrets 36 som be-virker høyfrekvensdetektering av pulsene. Fra kretsen 36 leveres det likespenningspulser i takt med spørrepulsene fra spørrestasjonen. Disse likespenningspulser anvendes som tidspulser i svarestasjonen og tilføres en OG-portkrets 37 med en utgang som er forbundet med tidsstyreinngangen 28 i skyve-registret 26. Likespenningspulsene fra kretsen 36 tilføres også et likerettertrinn 38 som utjevner pulsene til en kontinuerlig likespenning. Den kontinuerlige spenning V+ opptrer på utgangen 39 av trinnet 38 og spenningen er begrenset i amplitude ved hjelp av en zenerdiode 40 og tilføres alle komponenter i svarestasjonen som trenger matespenning. Spenningen fra likerettertrinnet 38 tilføres også en terskelverdikrets 41 som leverer en utgangsspenning til den andre inngang i portkretsen 37- På et nivå av spenningen fra likerettertrinnet 38 som ligger under terskelverdien for kretsen 41, vil denne krets levere spenningen 0 til portkretsen 37 og denne spenning vil holde portkretsen 37 sperret. Når spenningen fra trinnet 38 overskrider terskelverdien, vil spenningen passere terskelverdi-kretsen 4l til portkretsen 37 og vil gjøre denne ledende. Tidspulsene fra detektorkretsen 36 vil da passere portkretsen 37 og bevirke forskyvning av innholdet i skyveregisteret 26. Pulsene som suksessivt forskyves ut av den siste enhet i skyveregisteret 26 vil passere en pulsformings- OG-portkrets \42 i koplingsinnretninten 25. En andre inngang i portkretsen 42 tilføres tidspulser fra portkretsen 37. Pulsene fra portkretsen 42 tilføres sluttelig styreinngangen 9 i innretningen 8 for modulering av de gjenutsendte pulser i samsvar med informasjon fra koplingsinnretningen 25.

Virkemåten for del del av svarestasjonen som er beskrevet ovenfor er følgende.

Før informasjon sendes, sendes et pulset spørre-signal kontinuerlig fra spørrestasjonen. Når en svarestasjon nærmer seg spørrestasjonen og kommer innenfor rekkevidden av spørresignalpulsene, vil tidsstyrepulser frembringes i tidspulsgeneratoren 35 i svarestasjonen og en likespenning begynner å bygges opp i likerettertrinnet 36. Tidspulsene er imidlertid sperret av portkretsen 37 og ingen forskyvning opptrer i skyveregisteret 26. Spenningen på styreinngangen 9 i innretningen 8 er konstant slik at det opptrer en modulasjon av de gjenutsendte pulser hvilken modulasjon svarer til det binære siffer "0". Den gjenutsendte puls i dette øyeblikk vil derfor svare til en rekke binære nuller.

Når spørrestasjonen og svarestasjonen er kommet nærmere hverandre, vil spenningen i utgangen av likerettertrinnet 38 være så stor at terskelverdien for terskelverdi-kretsen 4 overskrides. Tidspulsene vil da bli tilført skyveregisteret 26. Etter et antall forskyvninger, vil bare "en"

innføres i registeret 26 og disse tilføres styreinngangen 9

i innretningen 8. Etter bare å ha gjenutsendt pulser med "0"

i et første tidsrom, vil svarestasjonen begynne å gjenutsende pulser med "1". Dette gir den informasjon til spørrestasjonen at en svarestasjon er kommet innenfor spørresignalområdet og at overføringen er så effektiv, at overføring av informasjon kan begynne.

Svarepulsene mottas av antennen 6 og tilføres et filter 43 som er avstemt til frekvensen 2f . Fra filteret 43 leveres pulser til en detektor 44 som bestemmer om de innkommende pulser er "o" eller "1". Pulser som representerer binært "1" tilføres en særskilt utgang 45 og pulser som representerer binært "0" tilføres en annen utgang 46. Pulsene fra detektoren 44 tilføres en logisk krets 47 for bestemmelse av informasjonen.

Pulsene fra detektoren 7 tilføres også via en ELLER-portkrets 48 til en dekoder 51 som inneholder et skyveregister 49 og en dekodingskrets 50. Skyveregisteret 49 forskyves i takt med de innkommende pulser og vil således ha et innhold som på et hvert tidspunkt svarer tir informasjonen i et antall svarepulser som nettopp er mottatt. Dekoderen 50 er i dette tilfellet følsom for tilstanden i registeret 49 hvor et forhåndsbestemt antall enheter , f.eks. åtte, har informasjon som svarer til binært "1". Når dette skjer, vil dekoderen 51 levere et styresignal til multivibratoren 4 i pulsgeneratoren . Når multivibratoren 4 mottar et styresignal fra dekoderen 51, vil den gi en endring i det utsendte pulsmønster og endringen er en startordre til svarestasjonen og skal her kalles startsignal. Endringen i pulsmønsteret antas å bestå i at etter mottakning av et styresignal fra dekoderen 51, vil den mottatte puls bli forlenget og omfatte to normale pulsperioder pluss det mellomliggende pulsmellomrom. Alternativt kan startsignalet bestå i at en puls i en normal pulsrekke undertrykkes.

Denne endring i det utsendte pulsmønster som represen-terer startsignalet vil også opptre i tidssignalet som leveres av detektorkretsen 36 i tidspulsgeneratoren 35 i svarestasjonen og vil bli detektert av startsignaldetektoren 34. Detektoren 34 kan være en triggbar monostabil flip-flopkrets med så lang innkoplingstid at den innstilles kontinuerlig av en vanlig tids-pulsrekke i spørresignalet. Når imidlertid de nevnte for-lengede pulser opptrer som representerer startsignalet,

vender flip-flopkretsen tilbake etter halvparten av den for-lengede pulsperiode og vil bli trigget igjen ved den bakre flanke av startsignalpulsen. Ved trigging og tilbakestilling av den monostabile flip-flopkrets frembringes en styrepuls som tilføres styreinngangen 29 i skyveregisteret 26. Da vil alle innganger 31 i et kort tidsrom være forbundet med de respektive lagringsenheter i skyveregisteret og informasjonen som er representert ved spenninger på disse innganger vil øyeblikkelig innføres i registeret 26. Umiddelbart deretter vil informasjonene begynne å skyves ut ved hjelp av tidspulsene på skyveinngangen 28 .

For å oppnå kontinuerlig drift, er enhetene i skyveregisteret 26 fylt med informasjon fra kodegeneratoren 33, ved at informasjon fra informasjonskilden 30 skyves ut av skyveregisteret 26. Arbeidsoperasjonen som beskrevet ovenfor gjentas så.

Hver gang et informasjonssignal detekteres og gjen-kjennes av den logiske krets 47, lagres denne informasjon. Etter et antall slike mottatte informasjonssignaler vil den logiske krets ta en majoritetsavgjørelse og sender informasjons-innholdet via utgangen 52 til er ikke vist innretning som vil handle i samsvar med informasjonen.

For å være i stand til å oppdage synkroniserings feil

i svarestasjonen, innenfor selve skyveregisteret 26, f.eks.

som følge av manglende tidspulser kan styresignalet innføres i meddelelsen.

Det antas at meldeingen består av 24 bits og skyveregisteret 26 omfatter således 24 enheter for informasjon som skal sendes ut. Som foreslått kan to ekstra enheter inn-føres etter den åttende enhet, i hvilke ekstra enhetsstyrebits er innført. Etter den sekstende informasjonsenhet er ytterligere to enheter innført for styrebits, etc. Styrebits inn-føres i registeret 26 samtidig med at informasjonen sendes ut.

Innholdet av styrebits kan endres fra tid til annen og kan være forskjellig de enkelte styrebitgrupper. Styrebits i de to første ekstra enheter består i foreliggende eksempel av

to "0", mens styrebits i neste par ekstra enheter er "1".

Ved neste overføring av melding byttes styrebits om, slik at

det første par ekstra enheter er "1" og det andre par "0".

På denne måte vil synkroniseringsfeil, f.eks. syklisk gjen-tatte feil som skylder ranglende tidspulser, som ikke opp-

dages av spørrestasjonen, ikke opptre.

Hvis skyveregisteret 26 deles i et -antall under-registre, kan disse styrebits fortrinnsvis innføres i ekstra-enheter som er anordnet mellom underregistrene. I dette tilfellet er formålet med disse styrebits å muliggjøre feil i den innbyrdes synkronisering av underregistrene som følge av manglende tidspulser i et av registrene. Antallet styrebits kan være vilkårlig og kombinasjonen av disse kan også være vilkårlig. For god virkning er det imidlertid viktig at innholdet i styrebitgruppene endres fra tid til annen. I

det tilfelle må den logiske krets 47 i spørrestasjonen være istand til å detektere uriktige svarsignaler.

Claims (3)

1. - Transpondersystem for o-verføring av signalinformasjon for skinnekjøretøyer, omfattende en spørrestasjon og en passiv svarestasjon, hvor spørrestasjonen har en pulsgenerator for kontinuerlig overføring av et pulset spørresignal med gitt bærefrekvens, svarestasjonen har en frékvenstransponeringsinn-retning for transponering av mottatte pulser med den gitte bærefrekvens til en harmonisk av denne frekvens, en modulator som er koplet med transponeringsinnretningen, og en informasjonskilde som er koplet med modulatoren for modulasjon av de frekvenstransponerte pulser i samsvar med den informasjon som skal overføres til spørrestasjonen, og spørrestasjonen har en detektor for detektering av de mottatte frekvenstransponerte pulser, karakterisert ved at informasjonskilden er koplet med modulatoren via en koplingskrets, at svarestasjonen har en kodegenerator som via koplingskretsen er koplet med modulatoren for overføring av en kontinuerlig rekke av forhåndsbestemt modulerte svarepulser i samsvar med de mottatte spørrepulser, at spørrestasjonen har en dekoder som er forbundet med detektoren for å identifisere en uavbrutt rekke

av et forhåndsbestemt antall av de modulerte svarepulser, hvilken dekoder er koplet med pulsgeneratoren for innføring av et bestemt startsignal i spørresignalet etter detektering av et forhåndsbestemt antall modulerte svarepulser, og at svarestasjonen har en startsignaldetektor som er koplet med koplingskretsen for overføring av en svarepulsrekke som er modulert i samsvar med informasjonen som skal overføres, ved mottakning av et startsignal.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at koplingskretsen er innrettet til å kople kodegeneratoren med modulatoren umiddelbart etter at et informasjonssignal er sendt ut for overføring av den kontinuerlige rekke av forhåndsbestemt modulerte svarepulser.

3. System ifølge krav 1, karakterisert ved at koplingskretsen omfatter et skyveregister og en tids-pulsgenerator som er forbundet med skyveregisterets skyvepulsinngang for å frembringe tidspulser av de mottatte spørre-pulser for styring av skyveregisterets skyveoperasjon, at kodegeneratoren omfatter en likespenningskilde som er forbundet med en rekkeinngang i skyveregisteret for å levere et utgangssignal fra skyveregisteret i form av en rekke styrepulser til modulatoren for å danne en ubrutt rekke av svarepulser, at informasjonskilden er forbundet parallelt med skyveregisterets innganger, og at startsignalgeneratoren er forbundet med en styreinngang i skyveregisteret for innføring av informasjon fra informasjonskilden i samsvar med et detektert svaresignal, hvilken informasjon skyves til utgangen under styring av tidspulsene for modulering av svarepulsene i samsvar med informasjonssignalet.