DE1212320B

DE1212320B - Method for determining the relative speed of a moving body according to size and direction

Info

Publication number: DE1212320B
Application number: DET21040A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Sigurd Leine
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1961-10-28
Filing date: 1961-10-28
Publication date: 1966-03-10

Description

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.Method for determining the relative speed of a moving vehicle Body by size and direction The invention relates to a method for determination the relative speed of a moving body in terms of size and direction in relation to a place of observation by means of that sent out by it and by itself moving body of reflected electromagnetic waves using the Doppler principle.

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. In such a known method are used to determine the Direction of movement of the body, d. H. the direction of its relative speed, two Doppler frequencies at the same time by mixing the receiving and transmitting frequencies generated, whereby the one Doppler frequency is generated by simply superimposing the receiving is obtained with the transmission oscillation, while the second Doppler frequency thereby what is obtained is that one of the two oscillations to be superimposed is in phase around +900 or 900 is shifted before the superposition, so that the phases of the two obtained Doppler frequencies are shifted from each other by 900. The sign this phase shift is dependent on the direction of movement of the reflective Target.

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.These two Doppler frequencies are used in the known method fed to the field windings of a two-phase synchronous motor, so that in the motor a Rotating field is generated whose direction of rotation depends on the direction of movement of the reflective Depends on the goal. The moves in the same direction as the rotating field Engine armature; This means that the direction of rotation of the motor is dependent on the direction of movement of the target in relation to the observation site and the speed of rotation of the Motor is a measure of the speed of the targeted target.

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. The invention is based on this known method. During execution It has been found, however, that when Doppler frequencies occur, higher than approx. 3 Hz, the synchronous motor does not start up safely. Doppler frequencies However, above 3 Hz occur predominantly because lower Doppler frequencies are extreme correspond to low relative speeds.

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. The invention is based on the object of a method of the above indicated type to indicate the disadvantage of the known method with as possible avoids low economic effort.

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. The invention consists in a type of known method working method for determining the relative speed of a moving Body in terms of size and direction in relation to an observation site that instead of a two-phase synchronous motors an asynchronous rotor for display of the rotating field is used.

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. Needless to say, the phase shift between the two needs Doppler frequencies do not necessarily have to be 900, although this value is preferable is; multiples of 900 phase shift can also be provided.

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. According to a further development of the invention, it is expedient to use the asynchronous rotor to act against a spring, so that the deflection of the asynchronous rotor after Magnitude and direction a measure of the speed of the reasonable moving Body by size and direction.

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. Especially when a mechanical display device, for example using an asynchronous motor, it is useful not to use the Doppler frequency of the transmitted signal directly, but this - Signal to modulate an alternating voltage with a low frequency. After demodulation the carrier wave modulated in this way can also be changed by the Doppler shift the modulation frequency determine the speed of the moving body. However, due to the lower frequency of the modulation, the Doppler frequency is also here correspondingly lower, so that there is then again mechanical display devices let use. The use of frequency modulation should be particularly advantageous here because then there are amplitude fluctuations that occur on the transmission path, for example arise through phase loss, do not make them noticeable in a disturbing way.

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. In one embodiment of the invention, it is possible that the invention Method of determination the absolute speed of a vehicle, for example a motor vehicle, from another one that is also in motion To determine vehicle, for example a motor vehicle driving behind, wherein under absolute speed the speed with respect to a fixed reference point in contrast to the relative speed of the two vehicles with respect to each other is understood. For this it is only necessary to set the absolute speed of the measuring vehicle with respect to this fixed reference point in per se known Way to determine and the relative speed to the appropriate vehicle means of the method according to the invention; there is only one with the correct sign To add the two determined speeds in the measuring vehicle, the absolute speed of the appropriate vehicle in terms of size and direction compared to the fixed reference point.

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. A particular advantage of the method according to the invention is that that it can be used to set up devices that automatically threaten collisions from vehicles or used directly to avoid such collisions can be. For this purpose, for example, the asynchronous rotor of the described Asynchronous motor contacts actuated, through which a warning signal is controlled.

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. With reference to the drawing are in the following for a more detailed explanation the invention preferred embodiments of arrangements for performing the Method according to the invention described in detail. Here, FIG. 1 a Block diagram of an arrangement for carrying out the method according to the invention and FIG. 2 .a corresponding to the block diagram of FIG. 1, but in detail outgoing circuit diagram.

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. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, one is in the centimeter wave region working oscillator 9 the voltage of an oscillating at a lower frequency Oscillator 10 modulated. The signal from the oscillator 9 passes through a decoupling element 11 and an antenna 12 for radiation in the direction of the observed moving Body from which the signal is reflected. The antenna 12 catches the reflected Signal on, the decoupling element 11, the reflected signal from the emitted Signal separates and a demodulator 13 supplies. The demodulated signal arrives to two mixers 14 and 15, the mixer 14 also from the signal of the Oscillator 10 is fed directly, while the mixer 15 receives the signal from the oscillator 10 is fed via a phase shifter 16, which changes the phase of the signal by 900 shifts. Alternating voltages arise as mixed products at mixing stages 14 and 15, the frequency of which corresponds to the double shift of the signal from the oscillator 10. The phase of the two mixed products is shifted by 900 against each other and are fed to the coils of an asynchronous motor 17, which are offset by 900. Are the If the voltage on the coils is constant over the frequency, this is the torque of the asynchronous motor only depends on the frequency of the applied voltage.

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.To measure the torque and thus the frequency of the in the asynchronous motor 17 generated rotating field is on the axis of the asynchronous motor a spring 18 attached, against which the asynchronous rotor acts, so that the deflection of the axis is a measure for is the frequency of the mixed products. Depending on whether through the Doppler shift an increase or decrease in the frequency of the reflected signal occurs, the rotating field in the asynchronous motor 17 runs in the opposite direction. Positive or negative deflections of the asynchronous motor show, for example, positive ones or negative speed of the moving body with respect to the observation site at.

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. In Fig. 2 is a practical embodiment for the in Fig. 1 shown phase shifter 16, the Mischstufenl4 and 15 and the asynchronous motor 17 shown. The circuit can be used for a frequency of about 1 MHz. The voltage of the oscillator 10 reaches two phase shifters via a transformer 19 20-21 and 22-23, in which the phase is rotated once by +450 and once by 450-. The voltages pass from the phase shifters via windings 24 and 25 of one Transformer 26, through which the voltage of the reflected from the moving body Signal with frequency fr is added to mixer diodes 27 and 28. Two capacitors 29 and 30 sift out the mixed product. Amplify transistors 31 and 32 and 33 and 34 the tension of the mixed product. The transistors 32 and 34 are together with the resistors 35, 36, 37 and 38 built into bridge circuits, respectively the coils 39 and 40 of an asynchronous motor are fed.

Claims

Claims: 1. Method for determining the relative speed of a moving body in terms of size - and direction in relation to an observation site by means of this emitted and reflected by the moving body electromagnetic waves using the Doppler principle, being emitted by the or two waves, preferably 900 out of phase, of the reflected wave derived and mixed with the reflected or emitted wave and the two Mixed products are sieved out and put together to form a rotating magnetic field, g e k e n n - characterized by the use of an asynchronous rotor to display the Rotating field.

2. The method according to claim 1, characterized in that the asynchronous rotor acts against a spring, so that the deflection of the asynchronous rotor is a measure of the The speed of rotation of the rotating field and the direction of deflection is the direction of rotation of the rotating field.

3. The method according to claim 1, characterized in that the sent Wave serves as a carrier wave for an alternating voltage whose frequency is lower than that of the carrier wave, and that the alternating voltage instead of the carrier wave for generation of the rotating field is used.

4. The method according to claim 3, characterized by the application a frequency or phase modulation of the carrier wave by the alternating voltage.

5. The method according to claim 1, characterized in that one of the frequency of the mixed products or derived from the rotational speed of the rotating field, the relative speed of the moving body proportional size with a Sign depending on the direction of rotation of the rotating field for one of the absolute speed the observation station proportional size is added, so that one of the absolute speed of moving body proportional size arises.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 010 302; "Interavia" magazine, issue 6/1960, p. 736; Electronics magazine, from May 1, 1959, p. 62; Journal »Archive for Technical Measurement«, sheet J 162-1 from March 1935, p. T 40.