DE2006581A1

DE2006581A1 - Verfahren zum vollautomatischen Leiten von Fahrzeugen entlang einer vorgegebenen Fahrstrecke

Info

Publication number: DE2006581A1
Application number: DE19702006581
Authority: DE
Inventors: H Dr Ing 3000 Hannover Martin
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1970-02-13
Filing date: 1970-02-13
Publication date: 1971-08-19
Also published as: CH514883A; CA951411A; NL7101762A; SE365626B; ES386688A1; US3696882A; AT310044B; FR2072255A5; BE758603A; GB1296939A

Description

K a b e 1 - und M eta 11 w e r k Gutehoffnungshittte Aktiengesellschsft

1 1021 10. a, 70

Verfahren zum vollautomatischen Leiten von Fahrzeugen entlang einer vorgegebenen Fahrstrecke

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, welches dazu verwendet werden soll, Fahrzeuge vollautomatisch entlang '%

einer vorgegebenen Fahrstrecke zu leiten· Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein.Verfahren zum Leiten von Kraftfahrzeugen entlang von Autostraßen. Es werden bei dem Verfahren längs der Fahrstrecken verlegte Hochfrequenzleitungen verwendet, welche ein partielles Außenfeld besitzen.

Das Problem, welches der Erfindung zugrundeliegt, besteht im wesentlichen in der immer höher werdenden Verkehrsdichte und den zunehmenden Anforderungen an die Verkehrssicherheit. Es soll mittels der Erfindung ermöglicht werden, Fahrzeuge wie beispielsweise Personenkraftwagen - vollautomatisch auf Straßen oder Autobahnen zu leiten, ohne daß der Fahrzeugfüh- | rer das Fahrzeug aktiv führen muß. Ein solches Verfahren muß sicherstellen, daß das Fahrzeug einerseits seine Spur einwandfrei hält, daß aber andererseits alle auf einer Spur fahrenden Fahrzeuge mit der gleichen Geschwindigkeit fahren und hierbei einen Sicherheitsabstand voneinander haben. Ein solches Verfahren und die entsprechenden Vorrichtungen werden zwar für die heutigen Autobahnen und Schnellstraßen einige Investitionen verlangen» welche jedoch im Sinne der Verkehrssicherheit auf die Dauer nicht mehr zu umgehen sein werden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem Fahrzeuge ohne großen Aufwand vollautomatisch entlang von vorgegebenen Fahrstrecken geleitet werden können. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß in die Hochfrequenzleitung von beiden Endpunkten aus Hochfrequenzenergie mittels zweier Sender eingespeist wird, deren unterschiedliche Frequenzen nahezu Subharmonische einer gemeinsamen Oberschwingung sind, die von einem gemeinsamen Frequenznormal abgeleitet ist, daß die Subharmonischen von einer in Fahrzeugen angebrachten Empfangseinrichtung empfangen und getrennt verstärkt werden und die gemeinsame Oberschwingung rückgebildet wird, daß in der Empfangseinrichtung ein Phasenvergleich der beiden getrennt zurückgebildeten Oberschwingungen zur Ermittlung diskreter Punkte mit bestimmten Phasenunterschieden, auf welche die Fahrzeuge durch Regelung eingestellt werden, durchgeführt wird und daß wenigstens eine der beiden Frequenzen der Sender um soviel von der Subharmonischen abweicht, daß die diskreten Punkte und damit auch die Fahrzeuge mit einer gewünschten Geschwindigkeit entlang der Fahrstrecke bewegt werden.

Die Empfangseinrichtungen in den Fahrzeugen sind demnach so eingestellt, daß sie dem Befehl, sich an die diskreten Punkte der Hochfrequenzenergie zu halten, gehorchen. Die diskreten Punkte werden vorteilhafterweise durch die Phasendifferenzen von 90° oder 270° der gemeinsamen Oberschwingung gewählt, da sich diese Werte am einfachsten einstellen bzw. ermitteln lassen. Durch Veränderung der Frequenz eines der Sender können diese Punkte in Bewegung gesetzt werden und zwar mit einer frei wählbaren Geschwindigkeit.

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Das Verfahren nach der Erfindung wird wie folgt durchgeführt:

Entlang einer Autobahn wird die beliebig gestaltete Hochfrequenzleitung mit partiellem Außenfeld beispielsweise in der Fahrbahn oder über der Fahrbahn verlegt. An einem Ende der Leitung wird ein Sender angebracht, welcher beispielsweise eine Frequenz von f /5 in die Leitung einspeist. Am anderen Ende der Leitung befindet sich, ein Sender, welcher eine Frequenz von f /6 in die Leitung einspeist. Die gemeinsame Oberschwingung beider Sendefrequenzen liegt demnach bei f , welche als Leitfrequenz gedacht ist und auf welche die Empfangseinrichtungen in den Fahrzeugen eingestellt sind. Die gemeinsame Oberschwingung f wird von einem gemeinsamen Frequenznormal als Räumstrahlung oder über Draht ausgesandt, ah beiden Sendeorten empfangen und den Sendern zugeleitet, welche dann die Subharmonischen bilden und in die Höchfrequenzleituhg einspeisen. Hierdurch wird sichergestellt, daß die beiden Subharmonischen exakt auf die gemeinsame Oberschiringung zurückgeführt werden können. Hierzu ist weiter erforderlich, daß die Hochfrequettzleitung eine gute Längshomogenität besitzt, da sich anderenfalls die diskreten Punkte ungleichmäßig schnell fortbewegen.

Die Empfangseinrichtung im Fahrzeug besteht - ähnlich wie bei dem aus der Flugzeugortung her bekannten Decca-Verfahren aus zwei Empfängern, welche die Frequenzen der-beiden Sender getrennt empfangen, auf die Frequenz f der Oberschwingung transformieren und anschließend den Phasenvergleich durchführen. An die Empfangseinrichtung ist eine Regeleinrichtung gekoppelt, welche die Benzinzufuhr an den Vergaser des Fahrzeugs steuert und so die Geschwindigkeit des Fahrzeuges auf die Geschwindigkeit der durch den Phasenvergleich ermittelten diskreten Punkte einstellt*

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Die Geschwindigkeit der diskreten Punkte wird, wie schon weiter oben erwähnt, dadurch bestimmt, daß die Frequenz des einen Senders um eine der Gleichung

2f . v. *

Δ-. η k I * II η ν ο

genügende Differenz verändert wird. Hierbei sind f die Frequenz des Senders, ν die gewünschte Geschwindigkeit

/ des Fahrzeuges und ν die Ausbreitungsgeschwindigkeit der fe Hochfrequenz auf der Leitung. Es kann nun so vorgegangen werden, daß beispielsweise die Frequenz des Senders in Fahrtrichtung um den Betrag Δ f vermindert wird. Genauso gut ist es jedoch auch möglich, die Frequenz des anderen Senders um den gleichen Betrag zu erhöhen oder die Frequenz beider Sender gegensinnig um den halben Betrag von Af zu verändern. Am einfachsten wird es jedoch sein, wenn nur die Frequenz eines Senders verändert wird, da dann die konstante Frequenz dee anderen Senders auch als Bezugsfrequenz dienen kann. Die erforderliche Frequenzänderung des Senders, die sehr klein ist, kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß in be» kannter Weise ein magnetisches Hochfrequenzdrehfeld erzeugt \ wird. In diesem.Drehfeld ist senkrecht zum Feld eine Spule P angeordnet, welche mechanisch in langsame Rotation versetzt werden kann. In der rotierenden Spule wird eine Spannung induziert, deren Frequenz die Summe der Senderfrequenz und der mechanischen Rotationsfrequenz darstellt, die nun zum Aussteuern der Leistungsstufe des Senders benutzt wird.

Zur Vermeidung von Auffahrunfällen ist es erforderlich, daß die in einer Spur fahrenden Fahrzeuge einen Sicherheitsabstand voneinander besitzen. Dieser Sicherheitsabstand kann durch den Abstand der diskreten Punkte voneinander festgelegt

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werden, welcher von der Frequenz f der Oberschwingung abhängig ist. Die Frequenz der Oberschwingung ist daher gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung möglichst so zu wählen, daß sie der Gleichung

genügt, wobei s der gewünschte Abstand von Fahrzeug zu Fahrzeug ist.

In scharfen Kurven, an Steigungen und bei Ausfahrten aus Autobahnen bzw. Schnellstraßen dürfen die Geschwindigkeiten häufig nicht so hoch sein wie auf geraden Strecken., Ein weiterer Gedanke der Erfindung sieht daher vor, die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Hochfrequenzenergie in der Hochfrequenzleitung durch Einbringen von ferromagnetischem Material in das Dielektrikum zu vermindern bzw* durch andere bekannte Maßnahmen ganz "allgemein das Produkt aus Leitungsinduktivität und -kapazität so zu vergrößern, daß dadurch die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Hochfrequenzenergie und damit auch die Geschwindigkeit der diskreten Punkte relativ zur übrigen Strecke um einen gewünschten Wert vermindert wird. Dement— sprechend wird an diesen Stellen auch die Geschwindigkeit der Fahrzeuge vollautomatisch auf den erforderlichen Wert herabgesetzt, wobei sich auch der Abstand der Fahrzeuge vollautomatisch vermindert, da mit der Herabsetzung der Geschwindigkeit der diskreten Punkte auch deren Abstand kleiner wird. Die Spurhaltung der Fahrzeuge erfolgt beispielsweise mit aus Versuchsstrecken bekannten Mitteln, indem in dem Fahrzeug zwei Spulen angebracht werden, welche die Stärke des von der Hochfrequenzleitung gelieferten Feldes messen und vergleichen, und über eine Regeleinrichtung ,welche auf das Steuer des Fahrzeuges einwirkt, das Fahrzeug dementsprechend über oder bei Ober-

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leitungen unter der durch die Hochfrequenzleitung gegebenen Spur halten. Als Leitungsfrequenz kann hierfür eine der ohnehin vorhandenen Frequenzen benutzt werden; es ist jedoch auch möglich, eine dritte Frequenz zu« Zweck der Spurbaitung auf die Hochfrequenzleitung zu geben. Bei Abzweigungen können auch mehrere Frequenzen gesendet werden. Die Wahl der richtigen Frequenz vor der Abzweigung bewirkt das vollautomatische Leiten in die gewünschte Fahrtrichtung.

Für Abzweigungen kann auch so vorgegangen werden, daß von dem einen Zielpunkt der sich abzweigenden Autobahn eine andere Frequenz eingespeist wird als vom Zielpunkt der anderen Abzweigung. Der Sender, welcher am Ende der Leitung steht, aus welcher das Fahrzeug kommt, speist beispielsweise eine Fre- . quenz von f /5 in die Leitung ein. Dann kann der Sender der einen Fahrtrichtung eine Frequenz von f /6 besitzen während

der Sender der anderen Abzweigung eine Frequenz von f /h hat· Diese Frequenzen können nun vor der Abzweigung auf eine« Stück von wenigen Kilometern der Autobahn gemeinsam auf der Hochfrequenzleitung sein und der Führer des Fahrzeuges braucht seine Empfangseinrichtung dann nur auf das richtige Frequenzpaar einzustellen, so daß sein Fahrzeug dann vollautomatisch an der Abzweigung auf dem richtigen Weg geführt wird·

Je nach Wahl der Hochfrequenzleitung und der Frequenzen werden die sich ausbreitenden Hochfrequenzenergien gedämpft. Um die für den Empfang benötigte Mindestfeldstärke entlang der Leitung zu erhalten, werden Verstärker in den Leitungszug eingebracht. Filter nehmen in bekannter Weise die Trennung der beiden Frequenzen beider Senderichtungen vor, um sie zwei getrennten Verstärkern zuzuführen. Die Verstärker nüssen einschließlich ihrer Zuleitungen so dimensioniert sein, daß entlang der Fahrspur an Verstärkerpunkt kein Phasensprung entsteht.

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Claims

K a b e 1 - und Me t a 1 1 w e r k e Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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Patentanspr ti ehe

1./Verfahren zum vollautomatischen Leiten von Fahrzeugen entlang einer vorgegebenen Fahrstrecke, insbesondere von Kraftfahrzeugen entlang von Autostraßen, unter Verwendung einer entlang der Fahrstrecke verlegten Hochfrequenzleitung mit partiellem Außenfeld, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hochfrequenzleitung von beiden Endpunkten aus Hochfrequenzenergie mittels zweier Sender eingespeist wird, deren unterschiedliche Frequenzen nahezu Subharmonische einer gemeinsamen Oberschwingung sind, die von einem gemeinsamen Frequenznormal abgeleitet ist, daß die Subharmonischen von einer in den Fahrzeugen angebrachten Empfangs einrichtung empfangen und getrennt verstärkt werden und die gemeinsame Oberschwingung rückgebildet wird, daß in der Empfangseinrichtung, ein Phasenvergleich der beiden getrennt zurückgebildeten Oberschwingungen zur Ermittlung diskreter Punkte mit bestimmten Phasenunterschieden, auf welche die Fahrzeuge durch Regelung eingestellt werden, durchgeführt wird und daß wenigstens eine der beiden Frequenzen der Sender um soviel von der Subharmonischen abweicht, daß die diskreten Punkte und damit auch die Fahrzeuge mit einer gewünschten Geschwindigkeit entlang der Fahrstrecke bewegt, werden.

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. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die diskreten Punkte für einen Phasenunterschied der ^l' " beiden getrennt rückgebildeten Oberschwingungen von 90° oder 270° festgelegt werden.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Geschwindigkeit der diskreten Punkte die Frequenz des einen Senders verändert wird, während die Frequenz des anderen Senders konstant bleibt.

Ί* ■■ ■ .

!■* 4. Verfahren nach Anspruch 3« dadurch gekennzeichnet, daß die geänderte Frequenz sich um die Differenz

Af

Von der Subharaonischen unterscheidet, «it f « Frequenz des Senders, ν * Ausbreitungegeschwindigkeit der Hoch» frequenaenergie auf dar Hochfrequenzleitung und v. ■ gewünschte Geschwindigkeit der Fahrzeuge.

^••Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Senders siittels einer in eine« Hochfrequenzdrehfeld rotierenden Spule, welche den Sendeverfttärktr steuert, v«rÄndert wird. "

Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz •entsprechend der Gleichung

zeichnet, daß die Frequenz f der gesieinsaaen Oberschwringung

gewählt wird, ailt β «gewünschter Abstand zweier aufeinander* ^v "■ folgender Fahrzeuge*

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-S-

7ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch . gekennzeichnet, daß an besonderen Stellen der Fahrstrecke, wie beispielsweise Steigungen, scharfen Kurven oder Ausfahrten, magnetisches Material in die Hochfrequenzleitung eingebracht wird. .

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch .gekennzeichnet, daß bei Abzweigungen von den unterschiedlichen Zielpunkten unterschiedliche Frequenzen in die Hochfrequenzleitung eingespeist werden. ■■-■: . „

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ORlGiNAL INSPEGTSO