Title:
Streckenseitige Sendeeinrichtung, insbesondere Balise, fahrzeugseitige Ortungseinrichtung sowie Verfahren zum Orten eines Fahrzeugs
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf eine streckenseitige Sendeeinrichtung, insbesondere Balise (100), zum Senden eines Sendesignals (S1), das einem die Sendeeinrichtung passierenden Fahrzeug (300), insbesondere Schienenfahrzeug, eine Ortung ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Sendeeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie in einem ersten Frequenzband und mindestens einem zweiten, vom ersten unterschiedlichen Frequenzband jeweils ein Sendesignal (S1, S2) übermittelt, das eine Ortung ermöglicht.




Inventors:
Liso Nicolás, Marcos (38106, Braunschweig, DE)
Application Number:
DE102016215696A
Publication Date:
02/22/2018
Filing Date:
08/22/2016
Assignee:
Siemens Aktiengesellschaft, 80333 (DE)
International Classes:



Foreign References:
201303363672013-12-19
Claims:
1. Streckenseitige Sendeeinrichtung, insbesondere Balise (100), zum Senden eines Sendesignals (S1), das einem die Sendeeinrichtung passierenden Fahrzeug (300), insbesondere Schienenfahrzeug, eine Ortung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie in einem ersten Frequenzband und mindestens einem zweiten, vom ersten unterschiedlichen Frequenzband jeweils ein Sendesignal (S1, S2) übermittelt, das eine Ortung ermöglicht.

2. Sendeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung eine Modulationseinrichtung (110) aufweist, die ein Positionssignal (POS) auf eine im ersten Frequenzband befindliche erste Trägerfrequenz (f1) unter Bildung eines ersten Sendesignals (S1) und dasselbe oder ein anderes Positionssignal (POS) auf mindestens eine im zweiten Frequenzband befindliche zweite Trägerfrequenz (f2) unter Bildung mindestens eines zweiten Sendesignals (S2) aufmoduliert.

3. Sendeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung eine erste Antenne (121) zum Senden des ersten Sendesignals (S1) und eine zweite Antenne (122) zum Senden des zweiten Sendesignals (S2) aufweist.

4. Sendeeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sendesignale (S1, S2) jeweils dasselbe Positionssignal (POS) übermitteln und das Positionssignal (POS) auf die beiden Trägerfrequenzen (f1, f2) gleichzeitig aufmoduliert wird.

5. Sendeeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionssignal (POS) ein digitales, insbesondere binäres Positionssignal (POS) ist, das vor dem Senden, insbesondere vor dem Aufmodulieren auf die zumindest zwei Trägerfrequenzen (f1, f2), kodiert wird.

6. Ortungseinrichtung (200) für ein Fahrzeug (300), die eine streckenseitige Ortung beim Passieren einer streckenseitigen Sendeeinrichtung, insbesondere einer streckenseitigen Sendeeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungseinrichtung (200) derart ausgestaltet ist, dass sie in einem ersten Frequenzband und mindestens einem zweiten, vom ersten unterschiedlichen Frequenzband jeweils ein von einer streckenseitigen Sendeeinrichtung, insbesondere Balise (100), gesendetes Sendesignal (S1, S2) unter Bildung eines Empfangssignals (E1, E2) empfangen kann, und anhand jedes der mindestens zwei Empfangssignale (E1, E2) jeweils eine Ortung durchführen kann.

7. Ortungseinrichtung (200) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungseinrichtung (200) eine erste Antenne (221) zum Empfangen eines der mindestens zwei Sendesignale (S1) und eine zweite Antenne (222) zum Empfangen eines anderen der mindestens zwei Sendesignale (S2) aufweist.

8. Ortungseinrichtung (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungseinrichtung (200) eine Demodulationseinrichtung (210) aufweist, die ein erstes Empfangssignal (E1), das auf die im ersten Frequenzband befindliche erste Trägerfrequenz (f1) moduliert ist, unter Bildung eines ersten Ortungssignals (O1) und ein zweites Empfangssignal (E2), das auf die im zweiten Frequenzband befindliche zweite Trägerfrequenz (f2) moduliert ist, unter Bildung eines zweiten Ortungssignals (O2) demoduliert.

9. Ortungseinrichtung (200) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungseinrichtung (200) anhand des Leistungs- und/oder Amplitudenverlaufs (P) des ersten Ortungssignals (O1) eine erste Hilfsangabe und anhand des Leistungs- und/oder Amplitudenverlaufs des zweiten Ortungssignals (O2) eine zweite Hilfsangabe erzeugt und mittels zumindest einer der beiden Hilfsangaben eine den Ort des Fahrzeugs (300) angebende Ortsangabe (OA) ermittelt.

10. Ortungseinrichtung (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungseinrichtung (200) eine Dekodiereinrichtung (225) aufweist, die das erste und zweite Ortungssignal (O1, O2) jeweils unter Bildung dekodierter Ortungssignale dekodiert.

11. Ortungseinrichtung (200) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungseinrichtung (200) eine Auswerteinrichtung (230) aufweist, die das erste und/oder zweite Ortungssignal (O1, O2) bei der Bestimmung der Ortsangabe (OA) unberücksichtigt lässt, wenn die Dekodierung fehlgeschlagen ist und/oder das Signal-Rausch-Verhältnis eine vorgegebene Schwelle unterschreitet.

12. Fahrzeug (300), insbesondere Schienenfahrzeug mit einer Ortungseinrichtung (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungseinrichtung (200) eine Ortungseinrichtung (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche 6 bis 11 ist.

13. Verfahren zum Orten eines Fahrzeugs (300), insbesondere eines Fahrzeugs (300) nach einem der voranstehenden Ansprüche 6 bis 11, bei dem
– mit einer streckenseitigen Sendeeinrichtung, insbesondere einer solchen nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 5, ein Sendesignal (S1), das einem die Sendeeinrichtung passierenden Fahrzeug (300), insbesondere Schienenfahrzeug, eine Ortung ermöglicht, gesendet wird, und
– fahrzeugseitig mit einer Ortungseinrichtung (200) eine streckenseitige Ortung beim Passieren der streckenseitigen Sendeeinrichtung durchgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
– mit der Sendeeinrichtung in einem ersten Frequenzband und mindestens einem zweiten, vom ersten unterschiedlichen Frequenzband jeweils ein Sendesignal (S1, S2) übermittelt wird, das eine Ortung ermöglicht, und
– mit der Ortungseinrichtung (200) die gesendeten Sendesignale (S1, S2) unter Bildung von Empfangsignalen (E1, E2) empfangen werden und die Empfangsignale (E1, E2) zur Ortung herangezogen werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Frequenzband im MHz-Bereich, insbesondere im Bereich zwischen 3 und 5 MHz, und das zweite Frequenzband im GHz-Bereich, insbesondere im Bereich zwischen 5 und 7 GHz, liegt.

15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 13 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
– sendeseitig ein Positionssignal (POS) auf eine im ersten Frequenzband befindliche erste Trägerfrequenz (f1) unter Bildung eines ersten Sendesignals (S1) und dasselbe oder ein anderes Positionssignal (POS) auf mindestens eine im zweiten Frequenzband befindliche zweite Trägerfrequenz (f2) unter Bildung mindestens eines zweiten Sendesignals (S2) aufmoduliert wird und
– das Frequenzverhältnis zwischen der Frequenz der größeren der zwei Trägerfrequenzen (f1, f2) zu der Frequenz der kleineren der zwei Trägerfrequenzen (f1, f2) mindestens 10, vorzugsweise mindestens 1000 beträgt.

Description:

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf eine streckenseitige Sendeeinrichtung, insbesondere Balise, zum Senden eines Sendesignals, das einem die Sendeeinrichtung passierenden Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, eine Ortung ermöglicht.

Im Bereich der Ortung von Schienenfahrzeugen ist die so genannte Eurobalise bekannt. Bei der Eurobalise handelt es sich um eine passive Balise, die bei Annäherung eines Schienenfahrzeugs mittels auf elektromagnetischem Wege übertragener Energie in Betrieb genommen wird und nachfolgend auf einer Frequenz von 4 MHz ein Positionssignal aussendet, das einem passierenden Schienenfahrzeug die Ortung ermöglicht. Konkret enthält das Positionssignal eine Kodierung, die die Balise identifiziert, so dass das Fahrzeug, dem die Positionen von im Streckennetz verlegten Balisen bekannt ist, seine eigene Position bestimmen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine streckenseitige Sendeeinrichtung, insbesondere Balise, eine fahrzeugseitige Ortungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Orten eines Fahrzeugs anzugeben, die eine bessere Ortung als bisher ermöglichen.

Diese Aufgabe wird mit Blick auf die Sendeeinrichtung erfindungsgemäß durch eine Einrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sendeeinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sendeeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie in einem ersten Frequenzband und mindestens einem zweiten, vom ersten unterschiedlichen Frequenzband jeweils ein Sendesignal übermittelt, das eine Ortung ermöglicht.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Sendeeinrichtung ist darin zu sehen, dass einem passierenden Fahrzeug zumindest zwei Empfangssignale in unterschiedlichen Frequenzbändern zur Ortung zur Verfügung stehen. Ist eines der beiden Ortungssignale gestört oder gar nicht empfangbar, so kann das Fahrzeug das jeweils andere Empfangssignal auswerten und allein basierend darauf seinen Ort feststellen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Sendeeinrichtung besteht darin, dass fahrzeugseitig eine fehlerhafte Ortung vermieden werden kann, wenn tatsächlich zwei Sendesignale empfangen werden können, da aufgrund der Unterschiedlichkeit der Frequenzbänder der zeitliche Verlauf der Amplituden bzw. Leistungen der Empfangssignale beim Passieren der Sendeeinrichtung unterschiedlich sein wird und demgemäß zwei voneinander unabhängige Empfangssignale zur Ortung zur Verfügung stehen. Werden beide Empfangssignale ausgewertet, so lassen sich beispielsweise Fehlortungen vermeiden, die auf einen Nebenkeulenempfang anstelle eines für eine exakte Ortung vorteilhaften Hauptkeulenempfangs zurückzuführen sind.

Noch ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Sendeeinrichtung besteht darin, dass selbst im Falle, dass bei zu dicht nebeneinander liegenden Sendeeinrichtungen ein Cross-Talk über Nebenkeulen und/oder über den Wellenleitereffekt des Gleises (im Falle von Schienenfahrzeugen) auftritt, eine Fehlortung vermeidbar ist, weil erfindungsgemäß mindestens zwei Sendesignale mit unterschiedlichen Frequenzbändern eingesetzt werden. Wegen der Unterschiedlichkeit der Frequenzbänder werden die Sendesignale unterschiedliche Cross-Talk-Eigenschaften aufweisen; empfängerseitig wird somit ein etwaiger Cross-Talk in einem der Frequenzbänder durch einen Vergleich mit den Empfangssignalen in dem oder den anderen Frequenzbändern erkennbar, so dass eine Fehlinterpretation vermieden werden kann.

Die Sendeeinrichtung weist vorzugsweise eine Modulationseinrichtung auf, die ein Positionssignal auf eine im ersten Frequenzband befindliche erste Trägerfrequenz unter Bildung eines ersten Sendesignals und dasselbe oder ein anderes Positionssignal auf mindestens eine im zweiten Frequenzband befindliche zweite Trägerfrequenz unter Bildung mindestens eines zweiten Sendesignals aufmoduliert.

Das erste Frequenzband liegt vorzugsweise im MHz-Bereich, insbesondere im Bereich zwischen 3 und 5 MHz, und das zweite Frequenzband liegt vorzugsweise im GHz-Bereich, insbesondere im Bereich zwischen 5 und 7 GHz. Im GHz-Bereich sind die Nebenkeulen, bezogen auf die zugeordnete Hauptkeule, in der Regel weniger ausgeprägt als im MHz-Bereich; außerdem liegen etwaige Nebenkeulenmaxima im GHz-Bereich üblicherweise an anderen Stellen als die Nebenkeulenmaxima im MHz-Bereich, so dass bei gleichzeitigem Einsatz von Signalen im MHz-Bereich und GHz-Bereich Ortungsfehler durch Nebenkeuleneffekte und/oder durch den bereits erwähnten Wellenleitereffekt des Gleises sehr unwahrscheinlich werden.

Mit Blick auf eine Kompatibilität mit bereits heutzutage im Einsatz befindlichen Fahrzeugen, insbesondere solchen, die mit Eurobalisen zusammenarbeiten können, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Sendeeinrichtung für das Senden von ETSC(European Train Control System)-kompatiblen Sendesignalen, insbesondere solchen im 4 MHz-Bereich, geeignet ist und das erste oder zweite Sendesignal ein ETSC-kompatibles Sendesignal, insbesondere ein im 4 MHz-Bereich gesendetes Sendesignal, ist.

Mit Blick auf optimale Sendeeigenschaften wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Sendeeinrichtung eine erste Antenne zum Senden des ersten Sendesignals und eine zweite Antenne zum Senden des zweiten Sendesignals aufweist. Bei dieser Ausgestaltung können für den jeweiligen Sendefrequenzbereich jeweils optimierte Antennen eingesetzt werden.

Die beiden Sendesignale übermitteln vorzugsweise jeweils dasselbe Positionssignal. Das Positionssignal wird vorzugsweise auf die beiden Trägerfrequenzen gleichzeitig aufmoduliert.

Das Positionssignal kann eine die Sendeeinrichtung identifizierende Identifikationsangabe und/oder eine richtige Ortsinformation, beispielsweise in Form von GPS-Daten und/oder Kilometrierung bzgl. der Strecke, aufweisen. Wird mit dem Positionssignal lediglich eine Identifikationsangabe übermittelt, so kann die absolute Ortsangabe fahrzeugseitig anhand von abgespeicherten Daten, die jeweils die Position der streckenseitig installierten Sendeeinrichtungen angeben, ermittelt werden.

Bei dem Positionssignal handelt es sich vorzugsweise um ein digitales, insbesondere binäres Positionssignal, das vor dem Senden, insbesondere vor dem Aufmodulieren auf die zumindest zwei Trägerfrequenzen, kodiert wird. Die Kodierung ermöglicht vorzugsweise eine Fehlererkennung und/oder Fehlerkorrektur im Falle von Übermittlungsfehlern.

Die Sendeeinrichtung kann beispielsweise eine heutzutage bekannte Eurobalise sein, die lediglich um die Sendemöglichkeit eines Sendesignals in einem weiteren Frequenzband ergänzt ist. In diesem Fall kann auf hardware- und softwareseitige technische Lösungen der Eurobalise in vorteilhafter Weise zurückgegriffen werden.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Ortungseinrichtung für ein Fahrzeug, die eine streckenseitige Ortung beim Passieren einer streckenseitigen Sendeeinrichtung, insbesondere einer streckenseitigen Sendeeinrichtung wie oben beschrieben, ermöglicht.

Bezüglich einer solchen Ortungseinrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass diese derart ausgestaltet ist, dass sie in einem ersten Frequenzband und mindestens einem zweiten, vom ersten unterschiedlichen Frequenzband jeweils ein von einer streckenseitigen Sendeeinrichtung, insbesondere Balise, gesendetes Sendesignal unter Bildung eines Empfangssignals empfangen kann, und anhand jedes der Empfangssignale jeweils eine Ortung durchführen kann.

Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Ortungseinrichtung sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der streckenseitigen Sendeeinrichtung bzw. der Balise verwiesen.

Die Ortungseinrichtung weist vorzugsweise eine erste Antenne zum Empfangen eines der mindestens zwei Sendesignale und eine zweite Antenne zum Empfangen eines anderen der mindestens zwei Sendesignale auf. Bei dieser Ausgestaltung können für den jeweiligen Empfangsfrequenzbereich jeweils optimierte Antennen eingesetzt werden.

Die Ortungseinrichtung weist bevorzugt eine Demodulationseinrichtung auf, die ein erstes Empfangssignal, das auf die im ersten Frequenzband befindliche erste Trägerfrequenz moduliert ist, unter Bildung eines ersten Ortungssignals und ein zweites Empfangssignal, das auf die im zweiten Frequenzband befindliche zweite Trägerfrequenz moduliert ist, unter Bildung eines zweiten Ortungssignals demoduliert, insbesondere ins Basisband herunter mischt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Ortungseinrichtung anhand des Leistungs- und/oder Amplitudenverlaufs des ersten Ortungssignals eine erste Hilfsangabe und anhand des Leistungs- und/oder Amplitudenverlaufs des zweiten Ortungssignals eine zweite Hilfsangabe erzeugt und mittels zumindest einer der beiden Hilfsangaben eine den Ort des Fahrzeugs angebende Ortsangabe ermittelt. Liegen zwei Hilfsangaben vor, so kann die endgültige Ortsangabe beispielsweise durch Mittlung der beiden Hilfsangaben erfolgen; alternativ kann die endgültige Ortsangabe anhand nur einer der beiden Hilfsangaben bestimmt werden, vorzugsweise derjenigen, die auf einem besseren Empfangssignal beruht, oder derjenigen, die in dem höheren der zwei Frequenzbänder übertragen worden ist, weil bei dem höheren Frequenzband wegen schmalerer Hauptkeulen eine genauere Ortsbestimmung zu erwarten ist.

Die Ortungseinrichtung weist vorzugsweise eine Dekodiereinrichtung auf, die das erste und zweite Ortungssignal jeweils unter Bildung dekodierter Ortungssignale dekodiert.

Vorteilhaft ist es, wenn die Ortungseinrichtung eine Auswerteinrichtung aufweist, die das erste und/oder zweite Ortungssignal bei der Bestimmung der Ortsangabe unberücksichtigt lässt, wenn die Dekodierung fehlgeschlagen ist und/oder das Signal-Rausch-Verhältnis eine vorgegebene Schwelle unterschreitet.

Mit Blick auf eine Kompatibilität mit bereits heutzutage im Einsatz befindlichen Balisen, insbesondere Eurobalisen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Ortungseinrichtung für den Empfang von Sendesignalen solcher bereits im Einsatz befindlicher Balisen, insbesondere der Eurobalise, geeignet ist und die Ortung auch anhand nur eines einzigen Empfangssignals, insbesondere eines ETSC-kompatiblen und im 4 MHz-Bereich gesendeten Signals, durchführen kann.

Auch ist es von Vorteil, wenn die Ortungseinrichtung geeignet ist, Energie zur Aktivierung passiver Balisen auszusenden, vorzugsweise im 27 MHz-Bereich mit Blick auf eine Aktivierung von Eurobalisen.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug. Erfindungsgemäß weist das Fahrzeug eine Ortungseinrichtung wie oben beschrieben auf.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Orten eines Fahrzeugs. Erfindungsgemäß ist bezüglich eines solchen Verfahrens vorgesehen, dass mit der Sendeeinrichtung in einem ersten Frequenzband und mindestens einem zweiten, vom ersten unterschiedlichen Frequenzband jeweils ein Sendesignal übermittelt wird, das eine Ortung ermöglicht, und mit der Ortungseinrichtung die gesendeten Sendesignale empfangen werden und die Empfangssignale zur Ortung herangezogen werden.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen streckenseitigen Sendeeinrichtung sowie der erfindungsgemäßen fahrzeugseitigen Ortungseinrichtung verwiesen.

Vorteilhaft ist es, wenn das erste Frequenzband im MHz-Bereich, insbesondere im Bereich zwischen 3 und 5 MHz, und das zweite Frequenzband im GHz-Bereich, insbesondere im Bereich zwischen 5 und 7 GHz, liegt.

Außerdem wird es als vorteilhaft angesehen, wenn sendeseitig ein Positionssignal auf eine im ersten Frequenzband befindliche erste Trägerfrequenz unter Bildung eines ersten Sendesignals und dasselbe oder ein anderes Positionssignal auf mindestens eine im zweiten Frequenzband befindliche zweite Trägerfrequenz unter Bildung mindestens eines zweiten Sendesignals aufmoduliert wird und das Frequenzverhältnis zwischen der Frequenz der größeren der zwei Trägerfrequenzen zu der Frequenz der kleineren der zwei Trägerfrequenzen mindestens 10, vorzugsweise mindestens 1000 beträgt. Ein großer Frequenzabstand reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass ein Empfang beider Sendesignale scheitert und keine Ortung möglich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

1 ein Ausführungsbeispiel für eine streckenseitige Sendeeinrichtung, die mit einer fahrzeugseitigen Ortungseinrichtung eines Fahrzeugs in Verbindung steht,

24 eine Datenübermittlung zwischen einer sendeseitigen Antenne der streckenseitigen Sendeeinrichtung gemäß 1 und einer empfängerseitigen Antenne des Fahrzeugs bei dessen Vorbeifahren an der Sendeeinrichtung, wobei die 2 bis 4 unterschiedliche Positionen des Fahrzeugs zeigen,

5 beispielhaft den Leistungs- bzw. Amplitudenverlauf eines fahrzeugseitig empfangenen Ortungssignals über der Zeit und damit über dem jeweiligen Ort des Fahrzeugs bei einem Vorbeifahren des Fahrzeugs gemäß den 2 bis 4 und

6 den Leistungs- bzw. Amplitudenverlauf zweier Ortungssignale, die über unterschiedliche Trägerfrequenzen übermittelt worden sind, und zwar über der Zeit und damit über dem jeweiligen Ort des Fahrzeugs bei einem Vorbeifahren des Fahrzeugs gemäß den 2 bis 4.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Elemente stets dieselben Bezugszeichen verwendet.

Die 1 zeigt eine streckenseitige Sendeeinrichtung in Form einer Balise 100, die beispielsweise in einem Gleisbett einer Eisenbahnstrecke installiert sein kann.

Die Balise 100 weist eine Modulationseinrichtung 110 auf, die nach Aktivierung bzw. im aktiven Betrieb ein die Position der Balise 100 angebendes Positionssignal POS auf eine in einem ersten Frequenzband befindliche erste Trägerfrequenz f1 unter Bildung eines ersten Sendesignals S1 und dasselbe Positionssignal POS auf eine in einem zweiten Frequenzband befindliche zweite Trägerfrequenz f2 unter Bildung eines zweiten Sendesignals S2 aufmoduliert.

Zur Bildung der beiden Sendesignale S1 und S2 ist die Modulationseinrichtung 110 vorzugsweise mit zwei Modulationsmodulen 111 und 112 ausgestattet, von denen das Modulationsmodul 111 zur Aufmodulation auf die erste Trägerfrequenz f1 und das zweite Modulationsmodul 112 zur Aufmodulation auf die zweite Trägerfrequenz f2 ausgebildet bzw. geeignet ist.

Mit der Modulationseinrichtung 110 stehen eine erste Antenne 121 sowie eine zweite Antenne 122 in Verbindung. Die erste Antenne 121 ist für einen Sende- und Empfangsbetrieb im MHz-Bereich ausgelegt; die zweite Antenne 122 ist für einen Betrieb im GHz-Bereich ausgelegt.

Bei dem Positionssignal POS handelt es sich vorzugsweise um ein binäres, insbesondere ein kodiertes Positionssignal. Das Positionssignal enthält vorzugsweise eine die Balise 100 identifizierende Identifikationsangabe und könnte demgemäß auch als Identifikationssignal bezeichnet werden. Anhand der Identifikationsangabe kann ein die Balise 100 passierendes Fahrzeug die Balise 100 erkennen und seine eigene Position unter Heranziehung einer Ortsinformation ermitteln, die fahrzeugseitig für diese Balise vorliegt bzw. dort abgespeichert ist. Zusätzlich oder alternativ kann die den Ort der Balise 100 angebende Ortsinformation auch balisenseitig mit dem Positionssignal POS mitgesendet werden.

Mit Blick auf eine Kompatibilität mit Fahrzeugen, die mit sogenannten Eurobalisen zusammenarbeiten, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Positionssignal POS ein mit der Eurobalise bzw. dem ETSC-System kompatibles bzw. ein entsprechend normgerechtes Positionssignal ist. Demgemäß ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn die erste Antenne 121 für einen Sende- und Empfangsbetrieb im Bereich um 4 MHz geeignet ist und das erste Sendesignal S1 ein mit dem ETSC-System kompatibles Sendesignal ist, das bei 4 MHz ausgesendet wird.

Die zweite Antenne 122 ist besonders bevorzugt für einen Betrieb in einem Bereich um 5,9 GHz ausgelegt. Dieser Frequenzbereich ist in vielen Ländern für den Eisenbahnverkehr freigegeben und weist den Vorteil auf, von dem 4 MHz-Bereich des ersten Sendesignals S1 einen sehr großen Frequenzabstand aufzuweisen; dieser Umstand macht es sehr unwahrscheinlich, dass im realen Betrieb beide Sendesignale S1 und S2 gleichzeitig so sehr gestört werden, dass keines der beiden Signale fahrzeugseitig verwertbar ist.

Die 1 zeigt darüber hinaus ein mit einer fahrzeugseitigen Ortungseinrichtung 200 ausgestattetes Fahrzeug 300, das an der Balise 100 vorbeifährt.

Die fahrzeugseitige Ortungseinrichtung 200 weist eine Demodulationseinrichtung 210 auf, die mit einer ersten fahrzeugseitigen Antenne 221 und einer zweiten fahrzeugseitigen Antenne 222 in Verbindung steht. Die erste fahrzeugseitige Antenne 221 ist für einen Empfangsbetrieb im MHz-Bereich ausgelegt und die zweite fahrzeugseitige Antenne 222 ist speziell für einen Betrieb im GHz-Bereich geeignet. Mit Blick auf die obigen Erläuterungen ist es von Vorteil, wenn die erste fahrzeugseitige Antenne 221 für einen Empfangsbetrieb im Bereich um 4 MHz und die zweite fahrzeugseitige Antenne 222 für einen Empfangsbetrieb im Bereich um 5,9 GHz geeignet ist.

Die Demodulationseinrichtung 210 dient dazu, ein erstes Empfangssignal E1, das auf die im ersten Frequenzband befindliche erste Trägerfrequenz f1 moduliert ist, unter Bildung eines ersten Ortungssignals O1 zu demodulieren bzw. ins Basisband herunter zu mischen. Darüber hinaus dient die Demodulationseinrichtung 210 dazu, ein zweites Empfangssignal E2, das auf die im zweiten Frequenzband befindliche zweite Trägerfrequenz f2 moduliert ist, unter Bildung eines zweiten Ortungssignals O2 zu demodulieren bzw. ins Basisband herunter zu mischen. Um die beschriebene Demodulation zu ermöglichen, weist die Demodulationseinrichtung 210 vorzugsweise ein erstes Demodulationsmodul 211 und ein zweites Demodulationsmodul 212 auf. Das erste Demodulationsmodul 211 steht mit der ersten Antenne 221 in Verbindung; das zweite Demodulationsmodul 212 ist mit der zweiten Antenne 222 verbunden.

Der Demodulationseinrichtung 210 nachgeordnet ist eine Auswerteinrichtung 230, die die von der Demodulationseinrichtung 210 erzeugten Ortungssignale O1 und O2 auswertet. Beispielsweise kann die Auswerteinrichtung 230 anhand der Leistungs- bzw. Amplitudenverläufe der beiden Ortungssignale O1 und O2 eine Zeitangabe T, zu der das Fahrzeug 300 die Balise 100 passiert, erzeugen sowie nachfolgend eine Ortungsangabe OA ermitteln, die den jeweiligen Ort des Fahrzeugs angibt. Die Ortsangabe OA wird beispielsweise unter Heranziehung der Position der Balise 100 sowie der jeweiligen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 300 beim Passieren und nach dem Passieren der Balise 100 errechnet.

Werden von der Balise 100 kodierte Sendesignale S1 und S2 gesendet, so ist zwischen die Demodulationseinrichtung 210 und die Auswerteinrichtung 230 vorzugsweise eine Dekodiereinrichtung 225 zwischengeschaltet, die die Ortungssignale O1 und O2 vor dem Einspeisen in die Auswerteinrichtung 230 dekodiert. Alternativ kann eine solche Dekodiereinrichtung auch in der Demodulationseinrichtung 210 oder in der Auswerteinrichtung 230 integriert sein.

Die Position der Balise 100 kann fahrzeugseitig nach der Identifikation der Balise 100 anhand fahrzeugseitig vorliegender Daten bestimmt und/oder aus dem Positionssignal POS ausgelesen werden, falls mit diesem die Information über die Position der Balise 100 mitgesandt wird.

Bei der Balise 100 kann es sich um eine aktive Balise handeln, die über eine eigene Stromversorgung verfügt; in diesem Fall kann die Balise 100 die Sendesignale S1 und S2 ohne eine Energiezufuhr seitens des Fahrzeugs 300 erzeugen.

Handelt es sich bei der Balise 100 hingegen um eine passive Balise, so kann eine Energieversorgung der Balise 100 durch das Fahrzeug 300 erfolgen. Zu diesem Zweck kann das Fahrzeug 300 mit einer fahrzeugseitigen Energiesendeeinrichtung 240 ausgestattet sein, die mittels einer nachgeordneten dritten Antenne 250 Energie E in Richtung der Balise 100 sendet. Die Energie E, die beispielsweise im MHz-Bereich (z. B bei 27 MHZ) übermittelt wird, wird von einer dritten Antenne 150 der Balise 100 empfangen und von einer der dritten Antenne 150 nachgeschalteten Energieeinrichtung 140 zum Baliesenbetrieb in die Modulationseinrichtung 110 oder zumindest auch in diese eingespeist.

Die 2 bis 4 zeigen beispielhaft die Übertragung des Sendesignals S1 von der ersten Antenne 121 der Balise 100 in Richtung der ersten Antenne 221 der fahrzeugseitigen Ortungseinrichtung 200 des Fahrzeugs 300 gemäß 1, wenn das Fahrzeug 300 entlang der Pfeilrichtung V gemäß 2 an der Balise 100 vorbeifährt.

Die 2 lässt erkennen, dass bei Annäherung des Fahrzeugs 300 zunächst die Nebenkeulen NK der beiden Antennen 121 und 221 einen Sende- und Empfangsbetrieb ermöglichen, da diese – im Gegensatz zu den Hauptkeulen HK – winklig zur Vertikalen und damit mit einer Komponente entlang der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 300 ausgerichtet sind.

Nähert sich das Fahrzeug 300 der Balise 100 weiter an, so wird der Zustand gemäß 3 erreicht, bei dem die fahrzeugseitige Ortungseinrichtung 200 unmittelbar über der Balise 100 positioniert ist; in diesem Fall wird ein Sende- und Empfangsbetrieb über die Hauptkeulen HK der beiden Antennen 121 und 122 stattfinden.

Fährt das Fahrzeug 300 nach dem Passieren der Balise 100 weiter, so kann ein weiterer Sende- und Empfangsbetrieb wiederum über die Nebenkeulen NK der beiden Antennen erfolgen, wie dies in der 4 angedeutet ist.

Die 5 zeigt beispielhaft qualitativ den Leistungs- bzw. Amplitudenverlauf P des Ortungssignals O1 über der Zeit t bzw. damit auch über dem Ort x des Fahrzeugs 300 beim Passieren der Balise 100. Es lässt sich erkennen, dass zunächst ein Empfang über die Nebenkeulen NK erfolgt, bevor die Hauptkeulen HK miteinander in Kontakt treten können. Die maximale Empfangsleistung Pmax des Ortungssignals O1 wird erreicht, wenn sich das Fahrzeug 300 unmittelbar über der Balise 100 befindet und die Hauptkeulen HK den Sende- und Empfangsbetrieb gewährleisten.

Die 6 zeigt den Leistungs- bzw. Amplitudenverlauf beider Ortungssignale O1 und O2 der fahrzeugseitigen Ortungseinrichtung 200 gemäß 1 über der Zeit t und damit über dem jeweiligen Ort x des Fahrzeugs 300. Es lässt sich erkennen, dass die Leistungs- bzw. Amplitudenverläufe der beiden Ortungssignale O1 und O2 qualitativ und quantitativ unterschiedlich sind, da die Antennen für unterschiedliche Frequenzbänder ausgelegt sind. Während das Ortungssignals O1 über das Antennenpaar der Antennen 121 und 221, also über MHz-Antennen, übertragen wird, wird das Ortungssignals O2 mittels der Antennen 122 und 222 übermittelt, bei denen es sich um GHz-Antennen handelt.

Die 6 lässt gut erkennen, dass die Hauptkeulen und Nebenkeulen im GHz-Bereich deutlich schmaler als im MHz-Bereich sind; darüber hinaus ist das Verhältnis HNV2 zwischen dem Hauptkeulenmaximum und dem Nebenkeulenmaximum im GHz-Bereich deutlich größer als im MHz-Bereich, so dass eine Ortung mit besonders guter Ortsauflösung möglich ist: HNV2 >> HNV1

Wertet die Auswerteinrichtung 230 die Leistungs- bzw. Amplitudenverläufe der beiden Ortungssignale O1 und O2 über der Zeit t aus, so kann durch Vergleich der Leistungs- bzw. Amplitudenverläufe sehr sicher und zuverlässig festgestellt werden, wann das Fahrzeug 300 die Balise 100 passiert hat. Die von der Auswerteinrichtung 230 ausgangsseitig erzeugte Zeitangabe T ist somit sehr genau.

Falls eines der beiden Empfangssignale E1 oder E2 während des Passierens der Balise 100 ausbleibt, ein zu schlechtes Signal- oder Rauschverhältnis aufweist oder – im Falle kodierter Signale – nicht dekodierbar ist, kann die Auswerteinrichtung 230 die Ortsangabe OA alternativ auch nur mit einem einzigen der beiden Ortungssignale O1 oder O2 erzeugen; selbstverständlich wird im letztgenannten Falle das Empfangssignal, das die bessere Empfangsqualität bzw. dekodierbar ist, herangezogen.

Mit Blick auf eine Kompatibilität mit bereits heutzutage im Einsatz befindlichen Balisen, insbesondere Eurobalisen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Ortungseinrichtung 200 des Fahrzeugs 300 für den Empfang von Sendesignalen solcher bereits im Einsatz befindlicher Balisen, insbesondere der Eurobalise, geeignet ist und die Zeitangabe T allein anhand eines einzigen Empfangssignals, insbesondere eines ETSCkompatiblen und im 4 MHz-Bereich gesendeten Signals, durchführen kann. Auch ist es von Vorteil, wenn die Ortungseinrichtung geeignet ist, Energie zur Aktivierung passiver Balisen auszusenden, vorzugsweise im 27 MHz-Bereich mit Blick auf eine Aktivierung von Eurobalisen.

Mit Blick auf eine Kompatibilität mit bereits heutzutage im Einsatz befindlichen Fahrzeugen, insbesondere solchen, die mit Eurobalisen zusammenarbeiten können, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Sendeeinrichtung 100 der Balise 100 für das Senden von ETSC-kompatiblen Sendesignalen, insbesondere im 4 MHz-Bereich geeignet ist.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

100
Balise
110
Modulationseinrichtung
111
Modulationsmodul
112
Modulationsmodul
121
Antenne
122
Antenne
140
Energieeinrichtung
150
Antenne
200
Ortungseinrichtung
210
Demodulationseinrichtung
211
Demodulationsmodul
212
Demodulationsmodul
221
Antenne
222
Antenne
225
Dekodiereinrichtung
230
Auswerteinrichtung
240
Energiesendeeinrichtung
250
Antenne
300
Fahrzeug
E
Energie
E1
Empfangssignal
E2
Empfangssignal
f1
Trägerfrequenz
f2
Trägerfrequenz
HK
Hauptkeule
HNV1
Verhältnis
HNV2
Verhältnis
NK
Nebenkeule
O1
Ortungssignal
O2
Ortungssignal
OA
Ortsangabe
P
Leistungs- bzw. Amplitudenverlauf
Pmax
maximale Empfangsleistung
POS
Positionssignal
S1
Sendesignal
S2
Sendesignal
t
Zeit
T
Zeitangabe
V
Pfeilrichtung
x
Ort