HYPERBOLIC-PHASE METHOD OF COMPARISON FOR DETERMINING THE LOCATION OF SURFACE-BOUND VEHICLES AND APPARATUS FOR CARRYING OUT THIS METHOD

Abstract: 1. A method for locating surface vehicles using hyperbolic phase comparison wherein, in response to an interrogation, the vehicle to be located cyclically emits modulated measuring signals on respective high frequency carriers, which measuring signals are received by a plurality of separately arranged receiving stations, demodulated and compared with a reference signal of the same frequency produced by a stationary oscillator, and wherein the respective phase differences are digitally transmitted to a central unit and analysed for the formation of transit time differences in order to determine therefrom the actual vehicle position as the intersecting point of the hyperbolic coordinates, which correspond to the transit time differences, and wherein from time to time a calibration transmitter transmits calibration signals to the receiving stations in order to obtain correction values, characterized in that the calibration signals (es1, es2, es3) are transmitted in the same fashion as the measuring signals (ms1, ms2, ms3) of the vehicles (FZ) and included in the interrogation cycle for the vehicles in the receiving stations (E1, E2, E3) and analysed in the central unit (Z), where by comparison with the transit times of the calibration signals (es1, es2, es3), which have been calculated from the exactly known position of the calibration transmitter (ES), correction values (k1, k2, k3) are obtained for the different phase position of the reference signals (bs1, bs2, bs3) in the different receiving stations (E1, E2, E3) and considered in the formation of the hyperbolic coordinates for the vehicle location.

Description: Phasenvergleichs-Ryperbelverfahren zur Ortung flachenge- bundener Fahrzeuge und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung bezieht sich auf ein Phasenvergleichs-Ryper- belverfanren zur Ortung flachengebundener Fahrzeuge, wobei das zu ortende Fahrzeug jeweils auf einen hochfrequenten Träger modulierte niederfrequente Messsignale aussendet, welche von mehreren getrennt angeordneten Empfangsstationen empfangen und dort demoduliert werden, wobei weiterhin aus den unterschiedlichen Ankunftszeiten des Messsignals bei den einzelnen Empfangs stationen in einer Zentrale le die Laufzeitdifferenzen ermittelt und daraus die aktuelle Fahrzeugposition als Schnittpunkt der den Laufzeitdifferenzen entsprechenden HyperbelkoordinaXen ermittelt wird und wobei ausserdem durch Ortung eines ortsfesten Vergleichssenders mit genau bekannter Position Rorrekturwerte für die Ermittlung der Laufzeitdifferenzen gewonnen werden. Ausserdem bezieht sich die Erfindung auf eine winrich zur Durchführung dieses Verfahrens. Bei einem bekannten Hyperbelortungsverfahren dieser Art (DE-AS 21 37 846) wird das in den einzelnen Empfangsstationen empfangene Messsignal jeweils demoduliert und ueber Leitungen zur Zentralstation weitergeleitet, wo dann durch direkten Phasenvergleich die Laufzeitdifferenzen ermittelt werden können. Dabei brauchen die absoluten Laufzeitwerte b'erhaupt nicht gemessen zu werden, da es nur auf die Differenzen ankommt; die systembedingten Laufzeiten in den Leitungen und Geräten werden dort durch Ortung des Eichsenders eliminiert. Dieses bekannte System ermöglicht die Ortung von Fahwzeugen, beispielsweise in einem Stadtgebiet mit recht guter Genauigkeit. Bei ungunstigen geografischen Verhältnissen ergeben sich jedoch Probleme bei der Anwendung dieses Ortungsverfahrens. Wenn beispielsweise ein Stadtgebiet von hohen Bergen umge- ben ist, so lassen sich auf diesen Bergen zwar funktechnisch günstig die benötigten Empfangsstationen aufstellen, diese sind damit aber schwer zugänglich; vor allem fehlen in der Regel Leitungen zur Übertragung der Messsignale zur Zentrale wie auch zur Stromversorgung der Empfangsstation. Ansteile der Weiterleitung der Messsignale zur Zentrale über Kabel wurde zwar bereits vorgeschlagen, die Phasenlage der Messsignale in den einzelnen Empfangsstationen gegenüber einem Bezugssignal zu messen und die Messergebnisse über Funk zur Zentrale zu übermitteln. Um in allen Empfangsstationen die gleiche Bezugsfrequenz zu haben, wurde vorgeschlagen, die Bezugsfrequenz über einen weiteren Funkkanal zuzuführen. Ein anderer Vorschlag sieht die Verwendung hochgenauer Frequenznormale, beispielsweise Atomuhren, vor. Diese Vorschläge sind jedoch ebenfalls mit sehr hohen Kosten verbunden. Aufgabe der Erfindung ist es , das Ortungsverfahren der ein gangs erwahnten Art so abzuwandeln, dass die einzelnen Empfangsstationen unabhängig von Leitungsverbindungen zur Zentrale werden. Dabei soll die hohe Messgenauigkeit erhalten bleiben, ohne dass ein hoher Kostenaufwand für eine genaue Laufzeitmessung in den Empfangsstationen durch entsprechend teuere Geräte erforderlich ist Erfindungsgemäss wird bei dem Verfahren der eingangs erwähnten Art diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in jeder Empfangsstation die empfangenen Messsignale mit einer von einem sta tionären Quarzoszillator erzeugten Bezugssignal gleicher Frequenz verglichen und der Phasenunterschied gegenüber dem Bezugssignal digital über einen Funkkanal zur Zentrale uebertragen und dort zur Bildung der Lauf zeitdifferenzen ausgewertet wird, dass ferner in bestimmten Abständen durch Orten des Eichsenders jeweils in jeder Empfangsstation der Phasenunterschied des vom Eichsender kommenden Messsignals mit dem Bezugssignals ermittelt und durch Vergleich mit der jeweils bekannten Laufzeit vom Eichsender zur jeweiligen Empfangsstation Korrekturwerte ffr die unterschiedliche Phasenlage der Bezugssignale in den verschiedenen Empfangsstationen gewonnen und bei der Bildung der Hyperbelkoordinaten berücksichtigt werden. Durch die erfindungsgemässe Kombination der Phasenmessung in den Empfangsstationen und der Ermittlung von Korrekturwerten fur die Bezugssignale in den Empfangsstationen kann die Hyperbelortung mit guter Genauigkeit und mit relativ geringen Kosten realisiert werden. In jeder Empfangsstation kann ein billiger Quarzoszillator mit relativ grosser Ungenauigkeit verwendet werden, da die Abweichungen ohnehin ständig korrigiert werden. So besitzen diese Quarz oszillatcren etne relativ grosse statische Ungenauigkeit, nämlich eine gegenseitige Abweichung in der Grundfrequenz, die durch die nicht völlig identischen Abmessungen der Quarze bestimmt ist Dieser systematische Fehler, der bei billigen Quarzen in der Grössenordnung von 10 6 liegt, führt zu einer kontinuierlichen Verschiebung der Bezugsfrequenzen gegeneinander. Zu dem systematischen Fehler kommt aber noch eine Kurzzeitinstabilität, die zwar wesentlich geringer ist, aber für die Messgenauigkeit nicht vernachlässigt werden kann. Sie liegt etwa in der Grössenordnung von 1017 bis 10'8 in 10 Sekunden und ist von verschiedenen Faktoren abhängig, beispielsweise von der Temperatur und von der Alterung des Quarzes. Sämtliche durch die Quarzoszillatoren verursachten Ungenauigkeiten bei der Messung in den Empfangs stationen werden ohne zusätzliche Einrichtungen eliminiert Dabei werden die unkorrigierten Messwerte fQr die Messsignale der Fahrzeuge wie des Eichsenders jeweils zur Zentrale Über- tragen. Erst dort werden bei der Ermittlung der Laufzeit differenzen gleichzeitig die Korrekturwerte aus den MeBwerten des Eichsenders ermittelt und berslcksichtigtv Im allgemeinen wird man nicht nach jedem Fahrzeugsignal auch den Eichsender anrufen, da dies zu zeitaufwendig wäre. Es genügt vielmehr, jeweils eine Anzahl von Fahrzeugen und dann wieder den Eichsender abzufragen. Da der hauptsAch- liche Fehler durch die statische Ungenauigkeit des Quarzoszillators bestimmt ist, können die Korrekturwerte zwischen den Aufruf des Eichsenders durch Interpolation bzw. für die jeweils folgenden Messungen durch Extrapolation ermittelt werden. Die Häufigkeit der Korrekturen wird durch die Grosse der Kurzzeitinstabilität bestimmt. Sie kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Grösse der erforderlichen Korrektur automatisch verändert werden. Die in den einzelnen Empfangsstationen anfallenden MeZ- werte werden über einen Funkkanal zur Zentralstation Über- tragen. Dies geschieht zweckmässigerweise in Form von Telegrammen, welche die Daten von mehreren hintereinander abgefragten Fahrzeugen und evtl. des Eichsenders enthalten Damit wird die Übertragungszeit relativ kurz, da für jedes Telegramm das Synchronisationszeichen und die Datensicherung nur einmal erforderlich ist. Zur Übertragung dieser Stationstelegramme kann beispielsweise jede Ortungsempfangsstation ein eigenes Sende-Empfangsgerät besitzen. Dann werden die Empfangsstationen zyklisch nacheinander von einem speziellen Stationsaufrufsender zur Abgabe der Stationstelegramme veranlasst. In der Zentrale werden die Stationstelegramme von einem Telegrammempfänger entgegengenommen und der weiteren Bearbeitung zugeführt, In diesem Fall ist ein zusätzlicher 2-Richtungs-Funkkanal erforderlich. Der zentrale Stationsaufrufsender kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eingespart werden. In diesem Fall werden die Funksender in den Ortungsempfangsstationen jedes Mal dann zur Aussendung der Stationstelegramme veranlaut, wenn der Eichsender aufgerufen wurde. Dieser Eichsender gibt in diesem Fall ebenso wie die Fahrzeuge in einem Eichtelegramm zusammen mit dem Messsignal weitere Informationen ab, durch die er identifiziert wird. Dieses Eichtelegramm läuft gleichzeitig in allen Empfangsstationen ein und veranlasst jede nach einer unterschiedlichen, fest eingestellten Zeit zur Abgabe ihres Stationstelegramms. In diesem Fall ist zusätzlich zu dem Funkkanal für die Fahrzeugaufrufe nur ein zusätzlicher l-Richtungs-Fsnkanal erforderlich. Auch dieser zusätzliche Funkkanal kann einge spart werden, wenn entsprechend einer weiteren vorteilhaf- ten Ausführungsform die Stationstelegramme in demselben Funkkanal Übertragen werden, der zum Aufruf der einzelnen Fahrzeuge dient. Üblicherweise werden die Fahrzeuge zyklisch der Reihe nach von der Zentrale aus zur Abgabe ihres Messsignals und evtl. zusätzlicher Informationen aufgefordert. Auf diese Aufforderung hin sendet das entsprechende Fahrzeug ein Telegramm, welches das Messsignal in Form eines Peiltons und zusätzliche Daten, beisielsweise eine Fahrzeugkennung, Daten Über den Fahrzeugzustand oder auch im Fahrzeug gemessene Wegedaten, enthält Hierfür steht ein Duplex-Funkkanal zur Verfügung. Weil aber das Aufruftelegramm erheblich kürzer als das vom Fahrzeug gesendete Telegramm ist und in den Pausen zwischen den Aufruftelegrammen die Aufruffrequenz des Duplexkanals nicht genutzt wird, können diese Pausen zur Übertragung der Stationstelegramme von den Empfangsstationen zur Zentrale genutzt werden. Diese Telegrammaussendung wird wie im vorigen Fall von einem Taktgeber in der Empfangsstation gesteuert, welcher senderseits durch das Eichtelegramm synchronisiert wird. Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemässen Hyperbelortungsanlage Fig. 2 In einer Diagrammdarstellung das Prinzip der Mess wertkorrektur, Fig. 3 und 4 den möglichen Aufbau und Inhalt eines Sta tionstelegrammes, Fig. 5 und 6 zwei verschiedene Möglichkeiten für den zeit lichen Ablauf und den Zusammenhang der Fahrzeugor tung und der Übertragung der Stationstelegramme. Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungs- gemässen Hyperbelortungsanlage. Die zu örtenden Fahrzeuge FZ -werden jeweils zyklisch von einer Zentrale Z aus Über einen Aufrufsender AS zur Abgabe ihres Messsignals aufge fordert. Daraufhin sendet das einzelne Fahrzeug FZ ein Messsignal ms von beispielsweise 2 kHz, welches auf einen hochfrequenten Träger von beispielsweise 100 MHz moduliert ist. Dieses Messsignal wird ungerichtet ausgestrahlt und von mindestens drei ortsfesten Empfangsstationen E1, E2 und E3 empfangen. Je nach dem Standort des Fahrzeugs benötigt das Messsignal unterschiedliche Laufzeiten t1,'t2 hnd t3 zu den einzelnen Empfangs stationen und wird dort auch mit entsprechend unterschiedlicher Phasenverschiebung empfangen Das Messsignal wird dort demoduliert und jeweils in einer Vergleichseinrichtung VG mit einem örtlichen Bezugssignal bslr bs2 bzw. bs3 verglichen. Das Bezugssignal wird jeweils von einem örtlichen Quarzoszillator OSZ1, OSZ2 bzw. ASZ 3 zugeführt Der Phasenunterschied zwischen dem empfangenen Messsignal ms und dem Bezugssignal bs ist jeweils ein Mass für die Laufzeit vom Fahrzeug zur der betreffenden Empfangsstation. Dieser gemessene Phasenunterschied wird als Fahrzeugmesswert Über einen Telegrammsender TS von jeder einzelnen Empfangsstation zur Zentrale Z Über einen. Funkkanal übertragen, Die Zentrale besitzt einen Telegrammempfänger TE, über den die einzelnen Telegramme von den Empfangsstationen El bis E3 ankommen und zur Verarbeitung weitergeleitet werden. Aus den ermittelten Laufzeitdifferenzen zwischen t1, t2 und t3 lassen sich Eyperbeln zwischen jeweils zwei Empfangsstationen ermitteln, durch deren Schnittpunkt der Standort des Fahrzeugs FZ festgelegt ist. In Fig 1 beschreibt beispielsweise die Hyperbel Hyl den geometrischen Ort für die Differenz t1 - t2, während die Hyperbel Hy2 den geometrischen Ort fur die Differenz tl - t3 bildet Da aber die Bezugssignale bs1, bs2 und bs3 in den Empfangsstationen El, E2 und E3 aufgrund von Ungenauigkeiten der Quarzoszillatoren OSZ1, OSZ2 und OSZ3 gegeneinander gerin ge Frequenzabweichungen aufweisen und dementsprechend auch ihre Phasenlage gegeneinander verschieben, können die Messwerte aus den einzelnen Empfangs stationen nicht ohne weiteres als Mass für die wahren Laufzeiten des Messsignals ms verwendet werden: vielmehr müssen Korrekturwerte zusätzlich gewonnen werden. Zu diesem Zweck ist im Ortungsge biat ein ortsfester Eichsender ES vorgesehen, der ebenso wie die Fahrzeuge EZ in bestimmten Abständen auf gerufen wird und dann ein Eichsignal es abgibt. Auf diese Weise wird der Eichsender ES in der gleichen Weise wie die Fahrzeuge FZ geortet. Da aber sein Standort genau bekannt ist, lassen sich'auch die Laufzeiten vom Eichsender zu den einzelnen Empfangsstationen genau berechnen. Der Eichsender wird natürlich so aufgestellt, dass er jeweils gute Funkverbindung zu allen Empfangsstationen besitzt, so dass sein Eichsignal nicht wie die Messsignale der Fahrzeuge durch Reflexionen verfälscht wird. Fig 2 zeigt das Prinzip der Korrektur mit Hilfe des Eichsenders. Wie erwähnt, wird in jeder Empfangsstation ein Be Bezugssignal bs mit Hilfe eines Quarzosillators erzeugt Diese Bezugs signale haben alle die fast gleiche Frequenz wie auch die Messsignale ms der Fahrzeuge und das Eichsignal es des Eichsenders. Allerdings sind die Bezugssignale untereinander nicht synchronisiert, und die gegenseitigen Abweichungen verändern sich aufgrund von Ungenauigkeiten der Quarzoszillatoren. Die Messsignale ms und das Eichsignal es werden in jeder Empfangsstation mit dem jeweiligen Bezugssignal bs verglichen. Um nur. die unterschiedliche Phasenlage der Bezugssignale zu korrigieren und eine sinnvolle Auswertung der Messsignale zu erhalten, dient der Nulldurchgang des vom Eichsender ES ausgesendeten Eichsignals es als fiktiver Bezugspunkt BP für alle Bezugssignale bs. Das Eichsignal es wird in bestimmten Abständen beispielsweise nach dem Aufruf von jeweils zehn Fahrzeugen, ausgesendet und je nach den unterschiedlichen Entfernungen zu den Empfangs stationen mit entsprechenden Laufzeitverzögerungen als Signal es 1 in der Empfangsstation El, als es2 in der Empfangsstation E2 und als es3 in der Empfangsstation E3 empfangen. Dort wird es mit dem jeweiligen Bezugssignal bsl bzw. bs2 bzw. bs3 verglichen, und es werden jeweils relative Phasenunterschiede tes 1 tes2 und tes3 gemessen. Diese Messwerte werden digital Über den Telegrammsender TS zur Zentrale Übermittelt. Da aber die genaue Lage des Eichsenders und damit die Entfernungen zu den Empfangsstationen bekannt sind, sind auch die wirklichen Laufzeiten des Eichsignals es zu den einzelnen Empfangsstationen bekannt. Es sind dies die Laufzeiten tel zur Empfangsstation El, te2 bzw. te3 zu den Empfangsstationen E2 und E3. Daraus lsst sich nun für jedes Bezugssignal'die relative Phasenverschiebung gegenüber dem fiktiven Bezugspunkt BP ermitteln, also für das Bezugssignal bsl der Korrekturwert kl und ftlr die übrigen Bezugssignale die entsprechenden Korrekturwerte k2 und k3. Mit diesen Korrekturwerten können nun auch die Messsignale ms der Fahrzeuge in die richtige Relation gebracht werden. Wird nun also ein Fahrzeug FZ aufgerufen und sendet dieses das Messsignal ms, so wird es als msl in der Empfangsstation El mit einer seiner Laufzeit entsprechenden Phasenverschiebung empfangen. Gegenüber dem Bezugssignal bsl wird nun eine Phasendifferenz tml gemessen und zur Zentrale digital Übertragen. Bei der Auswertung fügt man nun diesem Messwert tml den Korrekturwert kl hinzu, um auf diese Weise die Laufzeitabweichung des Bezugssignals bsl gegenüber dem gemeinsamen fiktiven Bezugspunkt BP zu berücksichtigen. In gleicher Weise werden bei den anderen Empfangsstationen die entsprechenden Korrekturwerte angewendet. Die AdditIon aus dem Messwert tm und dem Korrekturwert k ergibt zwar jeweils nicht die wahre Laufzeit tl, t2 bzw. t3 des M,esssi- gnals vom Fahrzeug zur Empfangsstation, da das Eichsignal nicht mit den jeweiligen Fahrzeugsignalen synchronisiert ist und damit nicht dieselbe Phasenlage besitzt, doch ge nügt für die Hyperbelorturrg die Anwendung des fiktiven Bezugspunktes BP. Für die Auswertung benötigt man nicht die absoluten Laufzeiten, sondern nur die Laufzeitdifferenzen, so dass die auf den fiktiven Bezugspunkt BP bezogenen Korrekturwerte zu richtigen Ergebnissen führen. Bei jedem Aufruf des Eichsenders ES werden neue Korrekturwerte k1, k2 und k3 berechnet und der Ortung zugrundege Iegt. Für die zwischenliegenden Fahrzeugmessungen kann die laufende Verschiebung der Bezugssignale durch Interpolation der Korrekturwerte berücksichtigt werden, so dass zu dem Messzeitpunkt ein anderer Korrekturwert gilt Ebenso kann der Korrekturwert jeweils für die folgenden F ahrzeugmes sungen durch Extrapolation angepasst werden. Somit kann die relativ grosse Freqtienzverschiebung der Bezugssignale in der Zentrale prognostizierend bei der Errechnung der Fahrzeugstandorte berücksichtigt werden. Dadurch sind keinerlei Einrichtungen zur Frequenzregelung oder zur Nachsynchronisation der Quarz frequenzen in den Empfangsstationen erforderlich. In jeder Empfangsstation werden die bei Eichung und Fahrzeugortung anfallenden unkorrigierten Messwerte zusammen mit zusätzlichen Informationen aus den einzelnen Fahrzeugtelegrammen zu einem Stationstelegramm zusammengestellt und zur Zentrale auf einem Funkkanal Übertragen. Ein solches Stationstelegramm enthält zweckmässigerweise die Daten von etwa zehn Fahrzeugen. Fig. 3 zeigt den schematischen Aufbau eines solchen Sationstelegramms. Das Telegramm benötigt zunächst ein Synchronisationszeichen SYN und am Schluss ein Datensicherungszeichen DSZ; deren Länge fällt weniger ins Gewicht, wenn die Daten von mehreren Fahrzeu gen in einem Telegramm enthalten sind Im Beispiel sind die Daten der Fahrzeuge FZn bis FZn+9 enthalten. Dabei sind für jedes Fahrzeug fünf Byte vorgesehen. Zusammen mit zwei Byte für das Synchronisationszeichen und einem Byte für das Datensicherungszeichen ergeben sich also für ein Stationstelegramm 53 Byte. Die Verteilung der 5 Byte für ein Fahrzeug ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei enthält beispielsweise das Byte Nr. 1 allgemeine Meldungen, die Bytes 2 und 3 vom Fahrzeug abgegebene Daten, beispielsweise im Fahrzeug gemessene Ortskenngrösseq, Wegemessungen u.dgl., die Bytes 4 und 5 dann den in der Empfangsstation zu dem betreffenden Fahrzeug gemessenen Lauf zeitwert, also den Wert tm aus Fig. 2. In gleicher Weise wie die Fahrzeug messdaten werden auch die Messdaten des Eichsenders im Stationstelegramm mit übertragen, wenn der Eichsender mit aufgerufen war. Durch die gleichzeitige Übertragung der Daten für mehrere Fahrzeuge ergibt sich bei der Standortberechnung eine gewisse Zeitverzdgerung, die im Mittel etwa eine Sekunde betragen kann. Sie kommt dadurch zustande, dass der Aufruf von beispielsweise zehn Fahrzeugen abgewartet werden muss, bevor ein Stationstelegramm zur Zentrale gesandt wird und dort die Standorte dieser zehn Fahrzeuge errechnet werden kennen. Ftlr den Abruf der Stationstelegramme gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann jede Empfangsstation zur Übertragung des Stationstelegramms ein eigenes Sendeund Empfangsgerät besitzen. In diesem Fall werden die Empfangsstationen El, E2 und E3 zyklisch nacheinander von einem speziellen, zentralen Stationsaufrufsender SAS (Fig. 1) zur Abgabe der Stationstelegramme veranlasst. Die Stationstelegramme werden von einem zentralen Telegrammempfänger TE entgegengenommen und der Zentrale zur weiteren Bearbeitung zuge führt. Der Stationsaufrufsender SAS kann aber auch eingespart werden, wenn man die Aussendung der Stationstelegramme in den Empfangsstationen Über den Ortungsempfänger OE veran lasst. Hierzu wird das Signal des Eichsenders genutzt, das mit grosser Sicherheit in jeder Empfangsstation empfangen wird. Wie erwähnt, senden die Fahrzeuge wie auch der Eichsender beim Aufruf nicht nur das Messsignal ms bzw. das Eichsignal es, sondern ein Telegramm mit zusätzlichen Informationen, beispielsweise auch eine Kennung des Eichsenders. Dieses Kennungssignal vom Eichsender läuft gleich zeftig in allen Empfangsstationen ein und veranlasst jede nach einer unterschiedlichen-, Über entsprechende Verzögerungsglieder fest eingestellten Zeit zur Abgabe ihres Sta tionstelegramms. Erfolgt beispielsweise die Eichung alle zehn Sekunden und enthält ein Stationstelegramm die Daten von ca. 2 Sekunden, was zehn Fahrzeugaufrufen entspricht, so werden alle Ortungsempfangsstationen jeweils ein Stationstelegramm in insgesamt 2 Sekunden abgesetzt haben. Nach jeweils 2 Sekunden kann also jede Ortungsempfangsstation in diesem Fall von einem internen Taktgeber erneut zur Aussendung eines Stationstelegramms aufgefordert werden; mit dem Signal des Eichsenders wird also der interne Taktgeber synchronisiert. In diesem Fall ist zusätzlich zum Ortungsfunkkanal nur ein zusätzlicher 1-Richtungs-Funkkanal für die Übertragung der Stationstelegramme erforderlich. Fig. 5 zeigt den zeitlichen Ablauf und den Zusammenhang von Fahrzeugortung und -dbertragung der Stationstelegramme für den oben beschriebenen Fall. Der Ortungsfunkkanal OFK enthält zwei Frequenzen, die Aufruf frequenz fa und die Fahrzeugfrequenz ff. Dazu kommt ein zweiter Funkkanal mit der Stationstelegra=frequenz fs. Die Belegung der einzelnen Frequenzen ist mit der Zeit aufgetragen. Die Aufruffrequenz fa wird vom Aufrufsender AS (Fig. 1) jeweils nur kurzzeitig belegt, um durch ein Aufruftelegramm AT einmal den Eichsender, dann die einzelnen Fahrzeuge FZ7, FZ2 FZ100 und dann bei Bedarf wieder den Eichsender ES auf zurufen Mit dem Ende des Aufruftelegramms beginnt der betreffende Fakrzeugsender bzw. der Eichsender auf der Fahrzeugfrequenz ff sein Fahrzeugtelegramm FZT zu senden. Nach bevor dieses Fahrzeugtelegramm FZT bzw. Eichsendertelegramm EST beendet ist, wird bereits das nächste Fahrzeug auf der Aufruf frequenz fa aufgerufen. Mit dem Ende des Eichsendertelegramms EST werden die Empfangsstationen synchronisiert und zum Aussenden der Stationstelegramme angestossen, und zwar in einer vorgegebenen Reihenfolge mit ist eingestellten Zeitabständen. Es beginnt also die Station El und sendet das Stationstelegramm ST1, dann folgt das Stationstelegramm ST2 der Empfangsstation E2 usw. bis zur Station E10, welche das Stationstelegramm ST10 sendet. In diesem Fall wird also eine Anzahl von zehn Empfangsstationen angenommen. Über den internen Taktgeber sendet dann wieder die Station El ihr Stationstelegramm ST1 usw., wobei jedes Stationstelegramm jeweils die Daten der zuletzt gemessenen zehn Fahrzeuge enthält. Wird nun wieder der Eichsender ES aufgerufen, so werden Über das Eichsendertelegramm die Taktgeber in den einzelnen Empfangsstationen neu synchronisiert und die Station El beginnt mit der Aussendung ihres Stationstelegraznrns ST1 einen neuen Zyklus. Die eingezeichneten Pfeile bedeuten jeweils einen zeitlich gekoppelten Anstoss zur Telegrammaussendung bzw. zur Synchronisierung. Wie in Fig 5 zu sehen ist, wird die Aufruffrequenz fa jeweils nur kurzzeitig belegt, während für die Stationstelegrammfrequenz fs ein zusätzlicher Funkkanal benötigt wird. Diesen zusätzlichen Funkkanal kann man einsparen, wenn man die Aufruffrequenz gleichzeitig zur Übertragung der Stationstelegramme mit verwendet. Das ist möglich, weil das Aufruf telegramm erheblich kürzer als das Fahrzeugtelegramm ist, so dass die verbleibenden Pausen für die Übertragung der Stationstelegramme benutzt werden können Die Fig. 6 zeigt den zeitlichen Ablauf für diesen Fall, Die Aufruffrequenz fa wird wie in Fig 5 jeweils kurz benutzt, um den Exchsender oder ein Fahrzeug zur Aussendung seines Telegramms zu veranlassen. Diese Telegramme FZT bzw. EST werden wie in Fig. 5 auf der Fahrzeugfrequenz ff ausgesendet. In den Pausen der Aufruffrequenz fa, die im dargestellten Beispiel jeweils etwa 150 msec. dauern, wird jeweils das Stationstelegramm einer Empfangsstation ubertragen. Die Telegrammaussendung wird dabei wieder von einem Taktgeber in der Empfangsstation gesteuert, der durch das Eichsendertelegramm EST wie im vorhergehenden Fall synchronisiert wird. Damit spart man also einen zusätzlichen Funkkanal; allerdings steht für die Übertragung der Stations telegramme nur ein Teil der Zeit zur Verfügung, so dass die zu ubertragende Informationsmenge kleiner als im vorhergehenden Fall ist. Ausserdem muss sichergestellt werden, dass der Aufrufsender AS seine Aufruftelegramme innerhalb eines festen Zeitrasters sendet. 8 Patentansprüche 6 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Phasenvergleichs-Hyperbelverfahren zur Ortung flächengebundener Fahrzeuge, wobei das zu ortende Fahrzeug jeweils auf einen hochfrequenten Träger modulierte niederfrequente Messsignale aussendet, welche von mehreren getrennt angeordneten Empfangsstationen empfangen und dort demoduliert werden, wobei weiterhin aus den unterschiedlichen Ankunftszeiten des Messsignals bei den einzelnen Empfangsstationen in einer Zentrale die Laufzeitdifferenzen ermittelt und die aktuelle Fahrzeugposition als Schnittpunkt der den Laufzeitdifferenzen entsprechenden Hyperbelkoordinaten ermittelt wird und wobei ausserdem durch Ortung eines ortsfesten Eichsenders mit genau bekannter Position Korrekturwerte für die Ermittlung der Laufzeitdifferenzen gewonnen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in jeder Empfangsstation (El, E2, E3 > die empfangenen Messsignale mit einer von einem stationären Quarzoszillator erzeugten Bezugssignal (bsl, bs2, bs3) gleicher Frequenz verglichen und der Phasenunterschied gegenüber diesem Bezugssignal digital tiber einen Funkkanal zur Zentrale (Z) übertragen und dort zur Bildung der Laufzeitdifferenzen ausgewertet wird, dass ferner in bestimmten Abständen der Eichsender (ES) zum Aussenden eines Eichsignals (es) veranlasst wird, wobei in jeder Empfangsstation der aktuelle Phasenunterschied zwischen dem Eichsignal (es) und dem Bezugssignal (bsl, bs2, bs3) ermittelt und durch Vergleich mit den bekannten Laufzeiten vom Eichsender (ES) zu den Empfangsstationen (El, E2, E3) Korrekturwerte (kl, k2, k3) fAr die unterschiedliche Phasenlage der Bezugssi anale (bs1, bs2, bs3) in den verschiedenen Empfangssta- tionen gewonnen und bei der Bildung der Hyperbelkoordina- ten berücksichtigt werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass aus den unterschiedlichen Korrekturwerten, die bei zwei teitlich-versetzten Aufrufen des Eichsenders ermittelt wurden, durch Interpolation bzw. Extrapolation weitere Korrekturwerte für den jeweiligen Zeitpunkt eines zwischenliegenden oder nachfolgenden Fahr z eugaufru fs gewonnen werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Häufigkeit der Aufrufe des-Eichsenders durch'die Anderungsgeschwindigkeit der nacheinander ermittelten Korrekturwerte bestimmt wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Messda- ten von jeweils mehreren hintereinander abgefragten Fahrzeugen jeweils in einem gemeinsamen Stationstelegramm (ST1 ... ST10) zur Zentrale gesendet werden. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die einzelnen Empfangsstationen zyklisch nacheinander von einem bei der Zentrale vorgesehenen Stationsaufrufsender (SAS) zur Abgabe der Stationstelegramme veranlasst werden. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Eichsender bei jedem Aufruf ein das Eichsignal und die -Ken- nung des Eichsenders enthaltendes Telegramm (EST) aussendet, welches die Empfangsstationen nach einer fest eingestellten Zeitfolge zur Abgabe ihrer Stationstelegramme veranlasst. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die einzelnen Fahrzeuge (FZ) und der Eichsender (ES) in zyklischer Reihenfolge durch einen Aufrufsender (AS) zur Abgabe des Messsignals (ms) bzw des Eizhsignals (es) sowie zusätzlicher Informationen (FZT) auf gerufen werden, wobei die Aufruffrequenz (fa) jeweils nur kurzzeitig benutzt wird, und dass in den Pausen zwischen den Aufruftelegrammen (AT) jeweils eine Empfangsstation (El, E2, E3) ihr Stationstelegramm (ST) auf derselben Freauenz (fa) zur Zentrale (Z) sendet. 8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Zentrale. (Z), mehrere Empfangsstationen (El, E2, E3) sowie einen Eichsender (ES), wobei in jeder Empfangsstation (El, E2, E3) jeweils ein Ortungsempfänger (OEl, OE2, Ob3), ein Quarzoszillator (0SZ1, 05: :2, 0Sz3), eine Phasenvergleichseinrichtung (VGl, VG2, VG3) sowie ein Telegrsmmsender (TS1, TS2, TS3) vorgesehen sind, wobei ferner in der Zentrale ein Telegrammempfänger (TE), ein Aufrufsender (AS) zur zyklischen Abfrage der zu ortenden'Fahrzeuge (FZ) sowie des Eichsenders (ES) und eine Auswerteeinrichtung zur Bil- dung von Hyperbelkoordinaten aus den von den einzelnen Emp fangs stationen empfangenen Messwerten vorgesehen sind

Inventors: THILO, PEER, DR.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1979
Main classification: G01S5
IPC codes: G01S5