DE1263873B

DE1263873B - Einrichtung zur Zaehlung von Fahrzeugen mittels hochfrequenter elektromagnetischer Wellen

Info

Publication number: DE1263873B
Application number: DE1964S0089845
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Preti
Original assignee: Societe de Fabrication dInstruments de Mesure SFIM SA
Current assignee: Societe de Fabrication dInstruments de Mesure SFIM SA
Priority date: 1963-11-28
Filing date: 1964-03-04
Publication date: 1968-03-21

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WTWW!- PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIs

Deutsche Kl.: 21 a4 - 48/53

S89845IXd/21a4
4. März 1964
21. März 1968

Einrichtungen zur Zählung von Fahrzeugen mittels hochfrequenter elektromagnetischer Wellen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, insbesondere sind solche bekannt, die nach dem Dopplerprinzip arbeiten. Dabei werden (vgl. deutsche Auslegeschrift 1010 302, USA.-Patentschrift 2 620470) einerseits unmittelbar vom Sender, andererseits unter Ausnutzung der vom Dopplereffekt' beeinflußten Reflexion der von diesem Sender angestrahlten, am bewegten Fahrzeug reflektierten und danach von der Einrichtung wieder empfangenen elektromagnetischen Wellen in der Einrichtung elektrische Schwingungen unterschiedlicher Phase erzeugt und diese einer Beobachtungseinrichtung zugeführt. Die Beobachtungseinrichtung besteht bei einer bekannten Ausführungsform aus Spulenanordnungen, die ein magnetisches Drehfeld erzeugen, dem ein Anker folgt. Die Winkelgeschwindigkeit dieser Drehbewegung entspricht unter Berücksichtigung des Drehsinns der bewegten sich nähernden oder entfernenden Fahrzeuge. — Daraus ist nicht ohne weiteres herzuleiten, wie man von den beiden elektrischen Schwingungen unterschiedlicher Phase zu einer bloßen Zählung der ankommenden oder abfahrenden Fahrzeuge gelangen kann. Die Zählung der ankommenden oder abgehenden Fahrzeuge ist jedoch für viele Zwecke, beispielsweise an Straßenkreuzungen zur Schaltung von Ampeln, notwendig oder ausreichend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie man bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art auf einfache Weise zu einer Zählung der ankommenden oder abgehenden Fahrzeuge gelangen kann.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zählung von Fahrzeugen mittels hochfrequenter elektrischer Wellen nach dem Dopplerprinzip, bei der zwei elektrische Schwingungen gewonnen werden, deren Phasenunterschied ein Maß für die Größe und Richtung der Geschwindigkeit der Fahrzeuge ist. Die Erfindung besteht darin, daß die beiden Schwingungen einer Phasenvergleichseinrichtung zugeführt sind, deren Ausgangsspannung eine Zählvorrichtung steuert.

Phasenvergleichseinrichtungen der Art, wie sie bei der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen sind, sind an sich bekannt. Auch Zähleinrichtungen für negative oder positive elektrische Impulse gehören zum Stand der Technik. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung gelingt es, mit derartigen an sich bekannten Elementen zu einer Zählung der einer Kreuzung sich nähernden oder abgehenden Fahrzeuge zu gelangen, wie im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels ausführlicher erläutert wird. Es zeigt

Einrichtung zur Zählung von Fahrzeugen
mittels hochfrequenter elektromagnetischer
Wellen

Anmelder:

Societe de Fabrication d'Instruments de Mesure (S. F. I. M.), Massy (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Phys. Dr. W. Andrejewski, Patentanwalt,

4300 Essen, Kettwiger Str. 36

Als Erfinder benannt:

Jean-Claude Preti, Clamart (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 28. November 1963 (955 270)

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 2 eine Abwandlung der Einrichtung nach

Die in den Figuren dargestellte Einrichtung enthält einen Sender 41, welcher mit einer Duplexanordnung 42 verbunden ist und so eine Antenne 43 speist, welche mit einem Hornstrahler versehen ist, welcher der Bahn der Fahrzeuge zugewandt ist, die gezählt werden sollen. Mit der Duplexanordnung 42 sind parallel zwei kristallbestückte Mischer 44 und 45 verbunden. Der Mischer 44 ist mit dem Sender 41 über einen Phasenschieber 46 verbunden, während der Mischer 45 unmittelbar mit dem Sender 41 verbunden ist. Die Mischer 44 und 45 sind mit Verstärkern 47 bzw. 48 verbunden, welche an eine Phasenvergleichseinrichtung 49 angeschlossen sind, welche mit einem Ausgang 50 versehen ist, welcher mit einem bekannten System zur Zählung von Gegenständen oder Fahrzeugen und zur Regelung ihrer Bewegung verbunden werden kann.

Es ist zu bemerken, daß die Mischer 44 und 45 gleiche Teile der von der Duplexanordnung 42 weitergeleiteten Echosignale empfangen. Ebenso liefern die Verstärker 47 und 48 an ihrem Ausgang verstärkte Niederfrequenzsignale.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise einer derartigen Anordnung ist zu bemerken, daß der mathematische Ausdruck eines von der Antenne 43 einer Einrichtung

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zur Zählung von Fahrzeugen mittels hochfrequenter elektrischer Wellen nach dem Dopplerprinzip ausgesandten Signals folgende Form hat:

y —Α-sin co₀t. . (1)

Die in Richtung eines beweglichen Fahrzeuges ausgesandte und von diesem reflektierte Welle wird durch die Radialgeschwindigkeit ν des Fahrzeuges beeinflußt, deren Zeichen negativ oder positiv sein kann, je nachdem, ob es sich von der Antenne entfernt oder dieser nähert. Mittels einer einfachen Überlagerung zwischen den ausgesandten und den empfangenen Wellen kann man über den Geschwindigkeitsvektor nur die Amplitude desselben betreffende Auskünfte erhalten. Das empfangene Signal hat nämlich die Form:

V₁ = 5-sin(co₀ ±

(2)

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In diesem Ausdruck ist ω_α = 2 nF_d, wobei F_ä die von dem Dopplereffekt herrührende Differenzfre- zo

frequenz ist, deren Wert — beträgt, wobei A₀ die Wellenlänge der ausgesendeten Wellen ist, welche gleiche -|- ist, wobei F₀ die Grundfrequenz des Sen-

ders 41 ist. Um den die Information enthaltenden Ausdruck des Nutzsignals zu erhalten, welches einem Mischer entnommen wird, in welchem eine Überlagerung erfolgt, genügt es, das Produkt der vorhandenen Signale zu bilden. Bei Bildung des Produkts der obigen Ausdrücke (1) und (2), wobei das Glied ω_ά als positiv angesehen wird (Annäherung des Fahrzeugs), erhält man unter Vernachlässigung der die Amplitude betreffenden Glieder:

sinO)₀ί·sin(ω₀ + w_d)t *= Jcosiu^i. (3)

Bei einer einer Entfernung des Fahrzeuges von der Antenne entsprechenden negativen Geschwindigkeit kann das Produkt der Ausdrücke (1) und (2) unter den gleichen Bedingungen folgendermaßen geschrieben werden:

sin ω,, t · sin (ω₀ — ω_α) t — J cos ω_α t. (A)

Wie man sieht, ist in beiden Fällen der Ausdruck des für die Messung ausnützbaren Signals genau der gleiche. Bei Einführung einer festen Phasenverschiebung φ, welche an der Sendefrequenz F₀ vorgenommen wird, kann der Ausdruck des Gliedes mit co₀ nach der Phasenverschiebung folgendermaßen geschrieben werden:

y₂ — A sin (<w₀ t + φ). (5)

Der Ausdruck der Schwebung kann dann bei einer Annäherungsgesehwindigkeit folgendermaßen ge^· schrieben werden:

sin ((U₀ t + φ)· sin (ö)₀ + co_d) t — J cos (co_d t — φ) . '.'

(6)

Bei einer negativen Geschwindigkeit wird der Ausdruck der Schwebung folgender:

sin (co₀ 1 + φ)· sin (co₀ — co_d)t = %cos(co_dt + φ).

(7)

Wie man sieht, ändert in den Ausdrücken (6) und (7) der φ das Vorzeichen, je nach der Richtung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges.

Unter diesen Bedingungen hat das aus dem Mischer 45 austretende Signal, welches von der Überlagerung eines unmittelbar dem Sender 41 entnommenen Verr gleichssignäls und des voü der Duplexanordnung 42 kommenden Empfangssignäls herrührt, die durch den obigen Ausdruck (3) gegebene Form.

Das aus dem Mischer 44 austretende Signal, welches von der Überlagerung zwischen einem Vergleichssignal, welches dem Sender 41 entnommen ist, welchem jedoch durch die Einschaltung des Phasenschiebers 46 eine feste Phasenverschiebung φ erteilt wurde, und dem gleichen von der Duplexanordnung 42 übertragenen Empfangssignal herrührt, hat die entweder durch den obigen Ausdruck (6) oder den Ausdruck (7) gegebene Form. Durch die Wirkung der Phasenvergleichseinrichtung 49 erhält man so an dem Ausgang 50 eine Spannung, welche der Geschwindigkeit des Fahrzeuges proportional' ist und deren Vorzeichen von der Richtung dieser Geschwindigkeit abhängt. Diese Spannung kann dann mit ihrem Vorzeichen eine Vorrichtung zur Zählung und Regelung der Bewegung der erwähnten bekannten Art steuern.

Die in Fig. 2 dargestellte Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 weist in gleicherweise einen Sender 51 auf, welcher mit einer Duplexanordnung 52 und einer Antenne 53 mit Hornstrahler kombiniert ist. An Stelle von zwei Mischern enthält diese Anordnung einen einzigen Mischer 54 mit zwei Kristallen in Vierpolschaltung nach Art des »magischen T«, welcher gleichzeitig die von dem Sender 51 kommenden Vergleichssignale und die ebenfalls von der Antenne 53 empfangenen und durch die Duplexanordnung 52 weitergeleiteten Echosignale empfängt. In diesem mit zwei Kristallen bestückten Mischer 54 werden Schwebungen gebildet, welche durch Kanäle übertragen werden, deren elektrische Wege dadurch etwas verschieden sind, daß der eine Schenkel des »magischen T« etwas von dem entgegengesetzten Schenkel verschieden ist Die Ausgänge dieser Kanäle sind mit Verstärkern 57 bzw. 58 verbunden, welche an eine Phasenvergleichseinrichtung 59 angeschlossen sind, dessen Ausgang 60 in der oben angegebenen Weise benutzt wird.

Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels nach F i g. 2 ist die gleiche wie die der oben beschriebenen Ausführung, wobei der gewünschte Phasenunterschied hier nicht mehr von der Einschaltung eines Phasenschiebers, sondern von dem Unterschied der elektrischen Wege herrührt.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Zählung von Fahrzeugen mittels hochfrequenter elektrischer Wellen nach dem Doppierprinzipj bei der zwei elektrische Schwingungen gewonnen werden, deren Phasenunterschied ein Maß für die Größe und Richtung der Geschwindigkeit der Fahrzeuge ist> dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwingungen einer Phasenvergleichseinrichtung (49 bzw. 59) zugeführt sind, deren Ausgangsspannung eine Zählvorrichtung steuert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit einer Duplexanordnung (42) und einer Richtantenne (43) kombinierten Sender (41), wobei die Duplexanordnung (42) parallel· mit einem Paar von Mischern (44, 45) verbunden ist, von denen der eine (45) unmittelbar mit dem Sender (41) verbunden ist, während der andere (44) mit dem Sender (41) unter Zwischen-

schaltung eines Phasenschiebers (46) verbunden ist, wobei die Mischer (44, 45) mit Niederfrequenzverstärkern (47, 48) verbunden sind, welche an die Phasenvergleichseinrichtung (49) angeschlossen sind, an dessen Ausgang (50) ein Zähl- und Steuersignal abgenommen wird (F i g. 1).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit einer Duplexanordnung (52) und einer Richtantenne (53) kombinierten Sender (51), wobei die Duplexanordnung (52) und der Sender (51) mit einem mit zwei Kristallen bestückten Mischer (54) verbunden sind, dessen Ausgänge über elektrisch verschieden lange Leitungen mit Niederfrequenzverstärkern (57, 58) verbunden sind, welche an die Phasenvergleichseinrichtung (59) angeschlossen sind, dessen Ausgang (60) ein Zähl- und Steuersignal liefert.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1010 302;
britische Patentschrift Nr. 615 978;
USA.-Patentschrift Nr. 2 620 470.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen