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Verfahren zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit eines sich bewegenden
Körpers nach Größe und Richtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung
der Relativgeschwindigkeit eines sich bewegenden Körpers nach Größe ünd Richtung
in bezug auf einen Beobachtungsort mittels von diesem ausgesandter und von dem sich
bewegenden Körper reflektierter elektromagnetischer Wellen unter Anwendung des Dopplerprinzips.
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Bei einem derartigen bekannten Verfahren werden zur Bestimmung der
Bewegungsrichtung des Körpers, d. h. der Richtung seiner Relativgeschwindigkeit,
zwei Dopplerfrequenzen gleichzeitig durch Mischung von Empfangs- und Sendefrequenz
erzeugt, wobei die eine Dopplerfrequenz durch einfache Überlagerung der Empfangs-
mit der Sendeschwingung gewonnen wird, während die zweite Dopplerfrequenz dadurch
erhalten wird, daß eine der beiden zu überlagernden Schwingungen in der Phase um
+900 oder 900 vor der Überlagerung verschoben wird, so daß die Phasen der beiden
gewonnenen Dopplerfrequenzen gegeneinander um 900 verschoben sind. Das Vorzeichen
dieser Phasenverschiebung ist -abhängig von der Bewegungsrichtung des reflektierenden
Zieles.
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Diese beiden Dopplerfrequenzen werden bei dem bekannten Verfahren
den Feldwicklungen eines Zwei-Phasen-Synchronmotors zugeführt, so daß im Motor ein
Drehfeld erzeugt wird, dessen Drehsinn von der Bewegungsrichtung des reflektierenden
Zieles abhängig ist. In gleicher Richtung wie das Drehfeld bewegt sich auch der
Anker des Motors; dadurch ist der Drehsinn des Motors abhängig von der Bewegungsrichtung
des Zieles in bezug auf den Beobachtungsort und die Umdrehungsgeschwindigkeit des
Motors ein Maß für die Geschwindigkeit des angestrahlten Zieles.
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Von diesem bekannten Verfahren geht die Erfindung aus. Bei der Durchführung
desselben hat sich jedoch herausgestellt, daß bei Auftreten von Dopplerfrequenzen,
die höher als etwa 3 Hz sind, der Synchronmotor nicht sicher anläuft. Dopplerfrequenzen
über 3 Hz treten jedoch überwiegend auf, da niedrigere Dopplerfrequenzen extrem
geringen Relativgeschwindigkeiten entsprechen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
angegebenen Art anzugeben, das den Nachteil des bekannten Verfahrens mit möglichst
geringem wirtschaftlichen-Aufwand vermeidet.
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Die Erfindung besteht bei einem nach Art des bekannten Verfahrens
arbeitenden Verfahren zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit eines sich bewegenden
Körpers nach Größe und Richtung in bezug auf einen Beobachtungsort im wesentlichen
darin, daß an Stelle eines Zwei-Phasen-Synchron-
motors ein Asynchronläufer zur Anzeige
des Drehfeldes Verwendung findet.
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Selbstverständlich braucht die Phasenverschiebung zwischen den beiden
Dopplerfrequenzen nicht unbedingt 900 zu betragen, obwohl dieser Wert vorzuziehen
ist; es können auch Vielfache von 900 Phasenverschiebung vorgesehen werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es zweckmäßig, den Asynchronläufer
gegen eine Feder wirken zu lassen, so daß der Ausschlag des Asynchronläufers nach
Größe und Richtung ein Maß für die Geschwindigkeit des angemessenen sich bewegenden
Körpers nach Größe und Richtung darstellt.
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Besonders dann, wenn eine mechanische Anzeigevorrichtung, beispielsweise
unter Verwendung eines Asynchronmotors, verwendet wirkt, ist es zweckmäßig, nicht
die Dopplerfrequenz des-ausgesandten Signals direkt auszunutzen, sondern diesem
- Signal eine Wechselspannung mit niedriger Frequenz aufzumodulieren. Nach Demodulation
der in solcher Weise modulierten Trägerwelle läßt sich auch durch die Dopplerverschiebung
der Modulationsfrequenz die Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers bestimmen.
Jedoch ist hierbei durch die geringere Frequenz der Modulation auch die Dopplerfrequenz
entsprechend niedriger, so daß sich dann wieder mechanische Anzeigevorrichtungen
verwenden lassen. Besonders vorteilhaft dürfte hierbei die Verwendung von Frequenzmodulation
sein, weil sich dann Amplitudenschwankungen, die auf dem tÇbertragungsweg beispielsweise
durch Phasenschwund entstehen, nicht störend bemerkbar machen.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, das erfindungsgemäße
Verfahren zur Bestimmung
der absoluten Geschwindigkeit eines Fahrzeuges,
beispielsweise eines Kraftwagens, von einem ebenfalls in Bewegung befindlichen weiteren
Fahrzeug, beispielsweise einem hinterherfahrenden Kraftwagen, zu bestimmen, wobei
unter absoluter Geschwindigkeit die Geschwindigkeit gegenüber einem festen Bezugspunkt
im Gegensatz zur relativen Geschwindigkeit der beiden Fahrzeuge in bezug aufeinander
verstanden ist. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Absolutgeschwindigkeit
des messenden Fahrzeuges gegenüber diesem festen Bezugspunkt in an sich bekannter
Weise zu bestimmen und die relative Geschwindigkeit zum angemessenen Fahrzeug mittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens; daraufhin ist lediglich eine vorzeichenrichtige
Addition der beiden ermittelten Geschwindigkeiten im messenden Fahrzeug durchzuführen,
um die Absolutgeschwindigkeit des angemessenen Fahrzeuges nach Größe und Richtung
gegenüber dem festen Bezugspunkt zu erhalten.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß sich mit ihm Geräte aufbauen lassen, die vollautomatisch drohende Zusammenstöße
von Fahrzeugen anzeigen oder direkt zur Vermeidung solcher Zusammenstöße herangezogen
werden können. Dazu werden beispielsweise von dem Asynchronläufer des beschriebenen
Asynchronmotors Kontakte betätigt, durch die ein Warnsignal gesteuert wird.
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An Hand der Zeichnung seien im folgenden zur näheren Erläuterung
der Erfindung bevorzugte Ausführungsbeispiele von Anordnungen zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens im einzelnen beschrieben. Hierbei zeigt F i g. 1 ein
Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und Fig.2 .ein dem Blockschaltbild nach Fig. 1 entsprechendes, jedoch ins Detail
gehendes Schaltbild.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird einem im Zentimeterwellengebiet
arbeitenden Oszillator 9 die Spannung eines auf einer niedrigeren Frequenz schwingenden
Oszillators 10 aufmoduliert. Das Signal des Oszillators 9 gelangt über ein Entkopplungsglied
11 und eine Antenne 12 zur Abstrahlung in Richtung auf den beobachteten sich bewegenden
Körper, von dem das Signal- reflektiert wird. Die Antenne 12 fängt das reflektierte
Signal auf, wobei das Entkopplungsglied 11 das reflektierte Signal von dem ausgesandten
Signal trennt und einem Demodulator 13 zuführt. Das demodulierte Signal gelangt
an zwei Mischstufen 14 und 15, wobei die Mischstufe 14 außerdem von dem Signal des
Oszillators 10 direkt gespeist wird, während der Mischstufe 15 das Signal des Oszillators
10 über einen Phasenschieber 16 zugeführt wird, der die Phase des Signals um 900
verschiebt. Als Mischprodukte entstehen an den Mischstufen 14 und 15 Wechselspannungen,
deren Frequenz der Doppelverschiebung des Signals des Oszillators 10 entspricht.
Die beiden Mischprodukte sind in ihrer Phase um 900 gegeneinander verschoben und
werden den um 900 versetzten Spulen eines Asynchronmotors 17 zugeführt. Sind die
Spannungen an den Spulen über die Frequenz konstant, so ist das Drehmoment des Asynchronmotors
lediglich von der Frequenz der angelegten Spannung abhängig.
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Zur Messung des Drehmoments und damit der Frequenz des in dem Asynchronmotor
17 erzeugten Drehfeldes ist an der Achse des Asynchronmotors
eine Feder 18 angebracht,
gegen die der Asynchronläufer wirkt, so daß der Ausschlag der Achse ein Maß für
die Frequenz der Mischprodukte ist. Je nachdem, ob durch die Dopplerverschiebung
eine Erhöhung oder Erniedrigung der Frequenz des reflektierten Signals auftritt,
läuft das Drehfeld in dem Asynchronmotor 17 in entgegengesetzter Richtung um. Positive
oder negative Ausschläge des Asynchronmotors zeigen also beispielsweise positive
oder negative Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers in bezug auf den Beobachtungsort
an.
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In F i g. 2 ist ein praktisches Ausführungsbeispiel für den in Fig.
1 dargestellten Phasenschieber 16, die Mischstufenl4 und 15 sowie den Asynchronmotor
17 dargestellt. Die Schaltung ist für eine Frequenz von etwa 1 MHz gut brauchbar.
Die Spannung des Oszillators 10 gelangt über einen Transformator 19 an zwei Phasenschieber
20-21 und 22-23, in denen die Phase einmal um +450 und einmal um 450- gedreht wird.
Von den Phasenschiebern gelangen die Spannungen über Wicklungen 24 und 25 eines
Transformators 26, durch die die Spannung des von dem sich bewegenden Körpers reflektierten
Signals mit der Frequenz fr hinzugefügt wird, an Mischdioden 27 und 28. Zwei Kondensatoren
29 und 30 sieben das Mischprodukt aus. Transistoren 31 und 32 sowie 33 und 34 verstärken
die Spannung des Mischprodukts. Dabei sind die Transistoren 32 und 34 zusammen mit
den Widerständen 35, 36, 37 und 38 jeweils in Brückenschaltungen eingebaut, durch
die Spulen 39 und 40 eines Asynchronmotors gespeist werden.