專利名稱：一種汽車電子牌照無線傳送和接收方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用無線電通訊技術(shù)對在道路中運(yùn)行汽車的電子牌照號碼及車型進(jìn)行傳送的技術(shù)方法及裝置。
在目前以及可預(yù)見的未來，汽車的社會擁有量將不斷增加。不同的交通管理部門均對汽車牌照號碼和車輛類型的自動識別有緊迫要求?，F(xiàn)有的各種汽車電子牌照的實現(xiàn)方法均建立在無線電調(diào)頻或調(diào)幅載波通訊的基礎(chǔ)上，這些方法存在的共同問題是無法解決在車輛密度大時存在嚴(yán)重的同頻干擾，導(dǎo)致接收設(shè)備無法逐一對單個車輛的電子編碼信息進(jìn)行識別。
本發(fā)明的目的在于提供一種對汽車電子牌照號碼和車輛類型信息進(jìn)行簡單而快速的發(fā)送和接收的技術(shù)方法和裝置。
本發(fā)明的目的是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的由汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置、地面車道電子數(shù)據(jù)脈沖接收裝置兩部分組成汽車電子牌照和車型信息無線傳送和接收系統(tǒng)。其中汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置為一小型無線電發(fā)射設(shè)備，它內(nèi)部存儲有汽車牌照號碼和車輛類型信息，按照一定的編碼方法生成由不同間隔時間組成的窄脈沖序列并通過定向天線連續(xù)發(fā)射這一窄脈沖序列。其尺寸約為普通香煙盒二分之一大小，安裝在汽車上，位于汽車前部牌照下方接近汽車底盤的位置，視汽車底盤不同高度距離地面的垂直距離通常在0.2米到0.8米之間。地面車道電子數(shù)據(jù)脈沖接收裝置安裝在汽車行駛車道的中間位置，略高于地面1到2厘米。當(dāng)汽車行駛到地面車道電子數(shù)據(jù)脈沖接收裝置附近時(一般0.2米到1.0米)，汽車上安裝的電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置發(fā)送的特定窄脈沖序列編碼能夠被地面車道電子數(shù)據(jù)脈沖接收裝置接收并解碼，從而還原出經(jīng)過汽車的牌照號碼和車型。如各個車道上都安裝有相同的接收裝置，就能將每條車道上經(jīng)過汽車的牌照號碼和車輛類型記錄下來，地面車道電子數(shù)據(jù)脈沖接收裝置可以經(jīng)由電纜連接到后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和計算機(jī)進(jìn)行交通流量的收集、整理、統(tǒng)計，也可供交通管理部門進(jìn)行交通違章的自動查詢和交通流量的自動管理。
下面結(jié)合附圖及實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容。


圖1為窄脈沖序列編碼的編碼技術(shù)實現(xiàn)方法之一原理圖；圖2為汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置工作原理圖；圖3為地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置工作原理圖；圖4為汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置和地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置安裝位置示意圖；圖5為采用汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置和地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及中央計算機(jī)組成的交通流量記錄系統(tǒng)實施例示意圖；圖6為采用汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置和地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置組成的交通違章自動記錄系統(tǒng)實施例示意圖。
窄脈沖序列編碼的編碼技術(shù)實現(xiàn)方法原理如圖1所示，有多種編碼方法可以實現(xiàn)這一技術(shù)原理，為便于說明僅列舉一種編碼方法予以闡述以字符“5”的編碼過程來說明實現(xiàn)方法的技術(shù)原理，字符“5”的ASCII碼為十六進(jìn)制35h，其高4位為3h，低4位為5h。圖1中汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置產(chǎn)生特定的時鐘信號①，同時同步產(chǎn)生窄脈沖②。當(dāng)需要發(fā)送字符“5”時，在零時刻(參見③)發(fā)送一個窄脈沖作為起點，延時三個時鐘周期⑧后，發(fā)送第二個窄脈沖，再經(jīng)過五個時鐘周期⑨后，發(fā)送第三個窄脈沖。從發(fā)送第一個窄脈沖開始計，以后續(xù)窄脈沖與前一窄脈沖之間間隔的時鐘周期數(shù)作為編碼信息，同時規(guī)定被編碼字節(jié)的高4位在前低四位在后，以第一、第二窄脈沖之間間隔的3個時鐘周期數(shù)代表被編碼字節(jié)的高4位，以第二、第三窄脈沖之間間隔的5個時鐘周期數(shù)代表被編碼字節(jié)的低4位，這樣就實現(xiàn)了字符“5”ASCII碼35h的編碼過程，最后生成代表字符“5”的窄脈沖編碼③。圖1中地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置也產(chǎn)生特定的時鐘信號①，接收到的窄脈沖小信號④經(jīng)放大后變成具有部分干擾信號的復(fù)合信號⑤，該復(fù)合信號經(jīng)門限電平⑦整形后可以還原為與窄脈沖編碼③具有相同時間間隔特征的窄脈沖編碼⑥，采用與發(fā)送編碼同樣原理的逆過程，接收裝置就可以還原得到字符“5”的ASCII碼35h。根據(jù)這一方法，可以生成和傳送任意ASCII碼的窄脈沖編碼信息，由多位編碼信息組成的窄脈沖序列就可以表征任一汽車的牌照號碼和車輛類型信息。根據(jù)這一原理，還可以制定其它編碼方法將數(shù)據(jù)變?yōu)榫哂胁煌g隔寬度的窄脈沖序列。
汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置的工作原理如圖2所示，它由存儲器1、微型單片機(jī)2、窄脈沖發(fā)生器3、窄脈沖發(fā)射電路4和定向發(fā)射天線5構(gòu)成。微型單片機(jī)2從存儲器1中取出汽車的牌照號碼和車輛類型信息，按照一定的方法生成具有特定格式的串行數(shù)據(jù)序列，在微型單片機(jī)2的控制下，窄脈沖發(fā)生器3產(chǎn)生具有特定重復(fù)頻率的窄脈沖信號，窄脈沖信號的脈沖寬度為納秒級，通常在數(shù)納秒到數(shù)十納秒之間且具有恒定的脈沖寬度，在串行數(shù)據(jù)序列的控制下，微型單片機(jī)2控制脈沖發(fā)射電路4按時開關(guān)，從而使得窄脈沖發(fā)射電路4輸出一串具有不同脈沖間隔時間寬度的窄脈沖序列，這一特定的窄脈沖序列能夠代表一個唯一的汽車牌照號碼和車輛類型信息，該窄脈沖序列經(jīng)由天線5發(fā)射出去。
地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置的工作原理如圖3所示，它由定向接收天線6、脈沖信號放大器7、脈沖信號幅度鑒別器8、脈沖間隔時間檢測器9、時鐘信號發(fā)生器10、微型單片機(jī)11和輸出電纜12構(gòu)成，定向接收天線6接收來自汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置的窄脈沖序列信號，經(jīng)脈沖信號放大器7放大到較大的電平幅度，再由脈沖信號幅度鑒別器8取出具有足夠電平幅度的窄脈沖序列信號，送到脈沖間隔時間檢測器9。時鐘信號發(fā)生器10在微型單片機(jī)11的控制下，生成具有特定重復(fù)頻率的時鐘信號，脈沖間隔時間檢測器9根據(jù)時鐘信號發(fā)生器10提供的時鐘，將脈沖信號幅度鑒別器8送來的窄脈沖序列信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字序列信號，而后傳給微型單片機(jī)11，微型單片機(jī)11再將其解碼還原為汽車牌照號碼和車輛類型信息，經(jīng)電纜12輸出。
汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置和地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置安裝位置如圖4所示，汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置13安裝在汽車17上牌照16的中間下部盡可能低的位置，安置位置越低越好。地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置14安裝在地面車道18的中間位置，略高于地面1到2厘米以防止下雨淹沒造成接收能力下降。由于汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置13與地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置14的距離遠(yuǎn)小于相鄰車道間的距離，同時由于汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置13采用的定向發(fā)射天線和地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置14采用的定向接收天線其發(fā)送和接收方向特性均指向道路行進(jìn)方向，因此來自臨近車道汽車的脈沖干擾信號幅度遠(yuǎn)小于來自于本車道汽車的信號幅度。地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置14內(nèi)部的脈沖信號放大器和脈沖信號幅度鑒別器是這樣設(shè)計的對于來之本車道汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置1的脈沖信號，僅當(dāng)汽車行進(jìn)到與地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置14的距離小于1.5米，其接受到的脈沖信號幅度足夠時，才得以通過脈沖信號幅度鑒別器，同車道后續(xù)的車輛因其距離較遠(yuǎn)，信號幅度太小不被接收，相鄰車道的信號因天線的方向選擇性和距離相對較遠(yuǎn)也不被接收，這樣就實現(xiàn)了不同車道車輛分別接收的效果。地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置14接收到的汽車牌照和車輛類型信息經(jīng)電纜15輸出。
汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置和地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及中央計算機(jī)組成的交通流量記錄系統(tǒng)實施例如圖5所示，汽車19和20分別行駛在車道31和32上，汽車19和20上分別安裝有汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置21和22，車道31和32中間分別安裝有地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置23和24，汽車19行進(jìn)到地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置23附近時，汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置21發(fā)射的窄脈沖序列被地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置23接收。汽車20行進(jìn)到地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置24附近時，汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置22發(fā)射的窄脈沖序列被地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置24接收。地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置23和24將各自解碼后的汽車牌照號碼及汽車類型信息經(jīng)電纜25送到附近的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備27上，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備27再將來自電纜25和其他車道經(jīng)電纜26送來的汽車牌照號碼及汽車類型信息匯總，再經(jīng)高速傳輸電纜28送到遠(yuǎn)程的中央計算機(jī)29。來自于其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的汽車牌照號碼及汽車類型信息經(jīng)高速傳輸電纜30也同樣傳輸?shù)街醒胗嬎銠C(jī)29，以此達(dá)到記錄全部交通流量信息的目的。
汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置和地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置組成的交通違章自動記錄系統(tǒng)實施例如圖6所示，圖中行車道編號為A～H；地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置編號為a～k；汽車位置編號為33～40；所有的地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置均由電纜連接到汽車牌照號碼和車輛類型信息記錄裝置N(以下簡稱為記錄裝置N)。下面簡述幾種交通違章的自動記錄方法1、闖紅燈在紅燈期間，車道C上的汽車已經(jīng)越過地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置b而到達(dá)位置36，與紅綠燈信號系統(tǒng)相連的記錄裝置N將會把來自地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置b的車輛牌照信息記錄下來；2、壓黃線在禁止壓黃線的道路區(qū)段(圖中實線)，車道B的汽車由位置33行進(jìn)到車道A的位置34處，由于地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置c和a先后記錄到相同的汽車牌照號碼，據(jù)此記錄裝置N可以判定該車壓黃線并將其記錄下來；3、違章左轉(zhuǎn)彎車道A禁止機(jī)動車左轉(zhuǎn)彎，處于車道A位置34處的汽車后來出現(xiàn)在車道G上位置35處，則地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置a和k將先后記錄到相同的汽車牌照號碼，據(jù)此記錄裝置N可以判定該車違章左轉(zhuǎn)彎并將其記錄下來；4、違章掉頭車道A禁止機(jī)動車掉頭，處于車道A位置34處的汽車后來出現(xiàn)在車道H上位置37處，則地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置a和d將先后記錄到相同的汽車牌照號碼，據(jù)此記錄裝置N可以判定該車違章掉頭并將其記錄下來；
5、超速行駛處于車道E上的汽車由位置38行進(jìn)到位置39，地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置e和f將先后記錄到相同的汽車牌照號碼，記錄裝置N根據(jù)地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置e和f之間的距離以及收到該車分別從地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置e和f送來信息的時間差可以計算出該車的速度，由此判定是否超速行駛；6、禁止通行車道D禁止大型車輛通行，當(dāng)D車道上的卡車行進(jìn)到位置40時，地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置g將會記錄到該車的汽車牌照號碼和車型信息，據(jù)此記錄裝置N可以判定該車違章通行并將其記錄下來。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)方法比較，具有如下所述顯著特點1、沒有占據(jù)任一固定的無線電載波通訊頻道，僅用有限數(shù)目的窄脈沖間隔信號來傳遞數(shù)據(jù)，對其他采用固定頻率進(jìn)行無線電載波通訊的設(shè)備的干擾極?。?、采用脈沖發(fā)射和接收技術(shù)傳送數(shù)據(jù)的速率很高，實際的傳輸速率可以達(dá)到每秒數(shù)萬字節(jié)到數(shù)十萬字節(jié)，而通常的無線電載波通訊技術(shù)用于傳遞數(shù)據(jù)時一般為每秒數(shù)百字節(jié)到數(shù)千字節(jié)，在通訊速率上前后兩者相差近百倍；3、窄脈沖編碼③信號的占空比很低，僅為約千分之一到萬分之一，因此發(fā)射的功率很小，實測發(fā)射功率僅有幾個微瓦，這樣有利于減少耗電和避免對其他無線電接收設(shè)備的干擾。
4、采用窄脈沖編碼③信號傳輸數(shù)據(jù)的電路十分簡單，省去了通常無線電通訊設(shè)備中常用的載波電路、混頻電路、中放電路、檢波電路、鑒頻電路、濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，無論是脈沖發(fā)射電路還是脈沖接收電路都僅用很少的元器件，整個系統(tǒng)的可靠性得到顯著提高。
5、窄脈沖編碼③信號的作用距離可以通過調(diào)整脈沖信號放大器7的放大倍數(shù)和脈沖信號幅度鑒別器8的門限電平⑦來控制，利用這一特性可以識別單一車道上的汽車，從而檢測和記錄絕大多數(shù)汽車的交通違章行為，這為交通智能管理提供了一種現(xiàn)實可行的檢測和記錄方法。
權(quán)利要求
1.一種汽車電子牌照無線傳送和接收的方法及裝置，用于識別在車道中行駛汽車的牌照號碼和車輛類型，其特征是本發(fā)明采用具有不同間隔時間寬度特性的納秒級窄脈沖信號來編碼數(shù)據(jù)，按此方法將代表任一汽車牌照號碼和車輛類型信息的數(shù)據(jù)串編碼成窄脈沖序列，通過安裝在汽車上的汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置(13)來發(fā)送這一窄脈沖序列，通過安裝在車道上的地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置(14)來接收這一窄脈沖序列，從而實現(xiàn)汽車牌照號碼和車輛類型信息的無線傳送和接收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征是汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置由存儲器(1)、微型單片機(jī)(2)、窄脈沖發(fā)生器(3)、窄脈沖發(fā)射電路(4)和定向發(fā)射天線(5)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征是地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置由定向接收天線(6)、脈沖信號放大器(7)、脈沖信號幅度鑒別器(8)、脈沖間隔時間檢測器(9)、時鐘信號發(fā)生器(10)、微型單片機(jī)(11)和輸出電纜(12)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述裝置構(gòu)成的系統(tǒng)，其特征是交通流量記錄系統(tǒng)由安裝在汽車(19)和(20)上的汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置(21)和(22)、安裝在車道上的地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置(23)和(24)、電纜(25)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(27)、高速傳輸電纜(28)和中央計算機(jī)(29)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述裝置構(gòu)成的系統(tǒng)，其特征是交通違章自動記錄系統(tǒng)由安裝在汽車上的汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置(21)和(22)、安裝在車道上的地面車道數(shù)據(jù)脈沖接收裝置(a)到(k)和汽車牌照號碼和車輛類型信息記錄裝置N組成。
全文摘要
一種汽車電子牌照無線傳送和接收方法及裝置，涉及一種利用無線電通訊技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê脱b置，它采用由一系列不同間隔時間的窄脈沖所組成的窄脈沖序列來編碼汽車的牌照號碼和車輛類型信息，通過安裝在汽車(17)上的汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置(13)來發(fā)送窄脈沖序列，通過安裝在汽車行駛道路上的地面車道電子數(shù)據(jù)脈沖接收裝置(14)來接收窄脈沖序列，以此實現(xiàn)汽車牌照號碼和車輛類型的無線傳送和接收。汽車電子數(shù)據(jù)脈沖發(fā)射裝置(13)和地面車道電子數(shù)據(jù)脈沖接收裝置(14)可以與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(27)及中央計算機(jī)(29)組成交通流量記錄系統(tǒng)，也可以與汽車牌照號碼和車輛類型信息記錄裝置(N)組成交通違章自動記錄系統(tǒng)。
文檔編號B60R13/10GK1548322SQ03131048
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者王澤民 申請人:王澤民