專利名稱：用于求得無線電信標(biāo)和車輛儀器之間的距離的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在公路收費(fèi)系統(tǒng)中求得無線電信標(biāo)和經(jīng)過所述無線電信標(biāo)的車輛儀器之間的距離的方法，其中，所述無線電信標(biāo)和車輛儀器兩個部件中的至少一個發(fā)射信號，該信號具有信號頻率的已知的時間上的曲線。本發(fā)明還涉及用于實(shí)現(xiàn)這種方法的無線電信標(biāo)和車輛儀器。
背景技術(shù)：
在基于無線電信標(biāo)的公路收費(fèi)系統(tǒng)中，例如根據(jù)DSRC (dedicatedshort rangecommunication)或者 WAVE (wireless access in a vehicleenvironment)標(biāo)準(zhǔn)，由車輛攜帶的車輛儀器(onboard units, OBUs)通過短程無線電與在地理上分布的無線電信標(biāo)通信，只要車輛儀器經(jīng)過無線電信標(biāo)。這種無線電通信通常用于在無線電信標(biāo)的無線電覆蓋范圍 中定位車輛，為了對地點(diǎn)的使用收費(fèi)，或者簡單地只用于注銷在路上的無線電信標(biāo)中由OBU產(chǎn)生的通行費(fèi)數(shù)據(jù)。經(jīng)常期望的是確定車輛經(jīng)過無線電信標(biāo)的距離，例如為了在多車道的公路上處罰不繳納通行費(fèi)如果多輛車并排地在不同的行駛車道上經(jīng)過無線電信標(biāo)并且這些車輛的無線電通信中的一個指示沒繳納通行費(fèi)，例如通行費(fèi)費(fèi)用銷帳失敗、結(jié)算賬戶的賬戶余額不足、OBU失靈或錯誤地調(diào)節(jié)等、或者要計(jì)算取決于行駛車道的費(fèi)用多少或通行費(fèi)(多乘客行駛道路)，則重要的是要知道這些并排行駛的車輛中的哪一輛要為此負(fù)責(zé)，以便能夠例如在現(xiàn)場或者在信標(biāo)的公路段的證據(jù)照片上可視地識別該車輛。為了確定所述距離，現(xiàn)在已知不同的方法。一種方案是在無線電信標(biāo)中使用多個局部偏移的接收天線，以便由單個天線接收的OBU信號之間的相位差測量確定OBUs在無線電接收區(qū)域中的位置。另一種方案由US 5790052已知，并且以相對于無線電信標(biāo)的局部偏移的接收天線對OBU的不同的相對速度的多普勒測量為基礎(chǔ)，以便由速度測量值的比來確定到所述兩個接收天線的距離的比。最后，也可能為每條行駛車道使用帶有無線電覆蓋范圍較小的單獨(dú)的無線電信標(biāo)。所有這些已知的方案是昂貴的，也因?yàn)檫@些方案以多個接收天線為基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于與公路收費(fèi)系統(tǒng)中確定OBU和無線電信標(biāo)之間的距離的方法和裝置，其與已知的方案相比需要較低的有關(guān)儀器的用于轉(zhuǎn)化的花費(fèi)。該目的在本發(fā)明的第一方面用開頭所述類型的方法達(dá)到，該方法因?yàn)橐韵虏襟E而出眾在經(jīng)過時，在兩個部件的另一個中接收所述信號，并且相對于所述已知的時間上的曲線記錄信號頻率的時間上的曲線；在記錄的頻率曲線中檢測超過第一閾值的變化；在所述頻率曲線中尋找在時間上位于檢測到的變化之前和之后的兩個遠(yuǎn)區(qū)，這些遠(yuǎn)區(qū)示出低于第二閾值的頻率變化；縮放所記錄的頻率曲線，使得遠(yuǎn)區(qū)認(rèn)定為預(yù)定值；以及由所述經(jīng)縮放的頻率曲線求得所述距離。本發(fā)明充分利用以下情況，無線電信標(biāo)信號或OBU信號的由多普勒效應(yīng)決定的頻率變化在直接經(jīng)過的時間點(diǎn)(在該時間點(diǎn)的距離最 小)與無線電信標(biāo)與OBU之間的正常距離成反比，只要頻率曲線歸一化為信標(biāo)和車輛之間的相對速度。后者通過分析在“遠(yuǎn)區(qū)”中的頻率曲線來完成在這些遠(yuǎn)區(qū)中，這些部件互相間隔的間距與正常距離相比非常大，并且所述正常距離可以忽略不計(jì)，使得多普勒頻移的幅度在那里基本上只取決于固有速度并且由此能夠確定多普勒頻移。接下來，可以從對在信標(biāo)的出現(xiàn)頻率曲線最大變化(“多普勒跳躍”)的近區(qū)中的、補(bǔ)償了固有速度的頻率曲線的分析中，求得與正常距離的相關(guān)性并因此求得其本身。結(jié)果可以用唯一一個接收器和唯一一個天線只由OBU和無線電信標(biāo)之間的無線電通信確定所述經(jīng)過距離。所述經(jīng)縮放的頻率曲線可以在近區(qū)中以最不相同的方式信號分析地分析。按照本發(fā)明的第一種實(shí)施形式，所述距離由所述經(jīng)縮放的頻率曲線在該頻率曲線拐點(diǎn)的斜率求得。在拐點(diǎn)的斜率與經(jīng)過距離成反比，并且可以例如通過微分法簡單地求得。按照本發(fā)明的一種替代的實(shí)施形式，所述距離由所述經(jīng)縮放的頻率曲線的位于所述經(jīng)縮放的頻率曲線的拐點(diǎn)與遠(yuǎn)區(qū)之間的頻率值求得。在一個既與拐點(diǎn)相間隔又與遠(yuǎn)區(qū)相間隔的點(diǎn)上，經(jīng)縮放的頻率曲線的頻率值本身是對于經(jīng)過距離來說重要的標(biāo)準(zhǔn)頻率值越大，經(jīng)過距離越小，反之亦然。這種標(biāo)準(zhǔn)省去了頻率曲線的微分；因?yàn)樗霰壤P(guān)系為非線性的，為了求得經(jīng)過距離，換算表通常是有利的。另一種替代的實(shí)施形式為，所述距離由所述經(jīng)縮放的頻率曲線在位于其拐點(diǎn)與遠(yuǎn)區(qū)之間的一段上的積分求得。所述經(jīng)縮放的頻率曲線的積分也是對于經(jīng)過距離來說重要的標(biāo)準(zhǔn)。所以，所述經(jīng)縮放的頻率曲線的頻率值可以例如在拐點(diǎn)與所述遠(yuǎn)區(qū)之間積分，并且所述積分(“在曲線下方的面積”)——即便是非線性的——是對于經(jīng)過距離來說的標(biāo)準(zhǔn)所述積分越大，所述經(jīng)過距離越小，反之亦然。用于換算積分與經(jīng)過距離之間的非線性比例關(guān)系的表也是有利的。按照本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，接收到的信號的頻率曲線只在這里所關(guān)注的圍繞多普勒跳躍的范圍中記錄，以便節(jié)省儲存能力、計(jì)算能力和傳輸通道資源。在第一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，當(dāng)接收到的信號的強(qiáng)度超過最小閾值時開始記錄頻率曲線，而當(dāng)接收到的信號下降到最小閾值以下時停止。當(dāng)所述信號是斷續(xù)的、由單個的數(shù)據(jù)包組成的信號時，如以后還會進(jìn)一步闡述的，優(yōu)選當(dāng)在一段預(yù)定的最小時間段中不再接收到信號時才結(jié)束記錄，所述最小時間段相當(dāng)于信號的兩個數(shù)據(jù)包之間可能的最大的信號間隙。在另一種專門用于信號由無線電信標(biāo)發(fā)射并且由車輛儀器接收的情況的實(shí)施形式中，當(dāng)借助車輛儀器的傳感器檢測到該車輛儀器接近無線電信標(biāo)時才開始記錄頻率曲線。特別有益的是，如果傳感器包括用于確定車輛儀器位置的衛(wèi)星定位接收器和無線電信標(biāo)的預(yù)先儲存的地點(diǎn)的列表，并且當(dāng)特定位置來到預(yù)先儲存的地點(diǎn)附近時檢測到接近無線電信標(biāo)，通過這種方式可以達(dá)到觸發(fā)記錄頻率曲線的高的精確度和可靠性。在專門用于信號由車輛儀器發(fā)射并且由無線電信標(biāo)接收的情況的第三種實(shí)施形式中，當(dāng)借助無線電信標(biāo)的傳感器檢測到車輛儀器接近該無線電信標(biāo)時才開始記錄頻率曲線。優(yōu)選的是，使用收發(fā)器作為傳感器用于車輛儀器的無線電詢問，該收發(fā)器的有效范圍大于無線電信標(biāo)用于所述信號的接收有效范圍。例如作為傳感器使用的收發(fā)器可以是一個帶有對準(zhǔn)公路走向的定向天線，該定向天線圍繞信標(biāo)具有例如±10至20米無線電覆蓋范圍，與之相反，用于多普勒跳躍分析收發(fā)器是帶有全向輻射特征的無線電信標(biāo)的WAVE收發(fā)器，該收發(fā)器的無線電覆蓋范圍例如具有5至10米的半徑。替代地也可以使用帶有比傳感器大的作用范圍的WAVE收發(fā)器以及具有較小的作用范圍的DSRC收發(fā)器用于多普勒分析。由無線電信標(biāo)發(fā)射的信號并不需要必須連續(xù)地發(fā)射，其優(yōu)選也可以斷續(xù)地發(fā)射并 且時間離散地對于接收所述信號的時間點(diǎn)處理所述頻率曲線。通過這種方式確定頻率曲線的時間離散的采樣值；如果在足夠短的時間間隔中存在足夠的采樣值，能夠由此以充分的精確度確定所述距離。優(yōu)選地，接下來由所求得的距離確定多車道的公路中車輛在之上運(yùn)動的行駛車道。通過這種方式可以在平行經(jīng)過的車輛中清楚地將不繳納通行費(fèi)對應(yīng)于一條行駛車道以及位于該行駛車道上的車輛。用本發(fā)明的方法分析的多普勒頻移可以在信號的每個任意頻率測量，無論該信號是載波頻率或者優(yōu)選是其調(diào)制頻率。調(diào)制頻率理解為OBU信號的每個任意調(diào)制的頻率，無論該信號是簡單的頻率或幅度調(diào)制、OFDM調(diào)制的調(diào)制頻率或者脈沖或者突發(fā)調(diào)制，如其通過周期地傳送整個數(shù)據(jù)塊出現(xiàn)的；這種塊重復(fù)頻率也可以視為其多普勒頻移能夠測量的調(diào)制頻率。本發(fā)明的方法適用于所有類型的基于無線電信標(biāo)的公路收費(fèi)系統(tǒng)。本方法特別適用于DSRC和WAVE公路收費(fèi)系統(tǒng)，其中，為了發(fā)射信號而使用車輛儀器的或者無線電信標(biāo)的DSRC或者WAVE發(fā)射器。在RFID技術(shù)中的其他設(shè)計(jì)，或者每個蜂窩式的(例如GSM、UMTS,LTE)和近區(qū)無線電技術(shù)(例如藍(lán)牙、WLAN)也是同樣可能的。本發(fā)明在第二方面也提供了一種用于公路收費(fèi)系統(tǒng)的用來求得經(jīng)過無線電信標(biāo)的車輛的距離的無線電信標(biāo)，所述車輛配有車輛儀器，所述車輛儀器發(fā)射信號，所述信號具有其頻率的已知的時間上的曲線，其特點(diǎn)在于接收器，所述接收器被構(gòu)造用于接收經(jīng)過的車輛的信號；連接到所述接收器的存儲器，所述存儲器被構(gòu)造用于相對于所述已知的時間上的曲線記錄所接收的信號的頻率的時間上的曲線；連接到所述存儲器的檢測器，所述檢測器被構(gòu)造用于檢測在所記錄的頻率曲線中的變化；連接到所述檢測器和存儲器的第一分析裝置，所述第一分析裝置被構(gòu)造用于在所述頻率曲線中尋找在時間上位于檢測到的變化之前和之后的兩個遠(yuǎn)區(qū)，這些遠(yuǎn)區(qū)示出低于閾值的頻率變化；連接到所述存儲器和第一分析裝置的縮放器，所述縮放器被構(gòu)造用于縮放所記錄的頻率曲線，使得遠(yuǎn)區(qū)認(rèn)定為預(yù)定值；以及在所述縮放器之后連接的第二分析裝置，所述第二分析裝置被構(gòu)造用于由經(jīng)縮放的頻率曲線求得所述距離。所述無線電信標(biāo)既可以固定地設(shè)置在公路上也可以移動地安裝在例如公路收費(fèi)系統(tǒng)的監(jiān)督車輛上。本發(fā)明在第三方面中提供了一種用于公路收費(fèi)系統(tǒng)的用來求得到公路收費(fèi)系統(tǒng)的無線電信標(biāo)的距離的車輛儀器(0BU)，所述無線電信標(biāo)發(fā)射信號，所述信號具有該信號頻率的已知的時間上的曲線，其特點(diǎn)在于接收器，所述接收器被構(gòu)造用于接收無線電信標(biāo)的信號；連接到所述接收器的存儲器，所述存儲器被構(gòu)造用于相對于所述已知的在時間上的曲線記錄所接收到的信號的頻率的時間上的曲線；
連接到所述存儲器的檢測器，所述檢測器被構(gòu)造用于檢測在所記錄的頻率曲線中的變化；連接到所述檢測器和存儲器的分析裝置，所述分析裝置被構(gòu)造用于在所述頻率曲線中尋找在時間上位于檢測到的變化之前和之后的兩個遠(yuǎn)區(qū)，這些遠(yuǎn)區(qū)示出低于閾值的頻率變化；連接到所述存儲器和第一分析裝置的縮放器，所述縮放器被構(gòu)造用于縮放所記錄的頻率曲線，使得遠(yuǎn)區(qū)認(rèn)定為預(yù)定值；以及在所述縮放器之后連接的第二分析裝置，所述第二分析裝置被構(gòu)造用于由經(jīng)縮放的頻率曲線求得所述距離。關(guān)于按照本發(fā)明的無線電信標(biāo)和按照本發(fā)明的車輛儀器的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，請參照本發(fā)明的上述實(shí)施形式。


在下文中借助優(yōu)選的實(shí)施例參考附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明，圖中示出圖I示意性地在俯視圖中示出在多車道的公路上的無線電信標(biāo)以及在兩輛車輛經(jīng)過時的幾何關(guān)系；圖2兩輛車輛在經(jīng)過無線電信標(biāo)時的信號的頻率曲線；圖3圖2的頻率曲線縮放后的頻率曲線；圖4圖3的經(jīng)縮放的頻率曲線的微分；圖5本發(fā)明的無線電信標(biāo)或車輛儀器的方塊電路圖；圖6和7用于圖3的經(jīng)縮放的頻率曲線的替代的分析方法；圖8a和8b用于實(shí)現(xiàn)圖6和7的方法的圖5的無線電信標(biāo)或車輛儀器的第二分析裝置的變體；圖9在斷續(xù)發(fā)射的信號和相應(yīng)的斷續(xù)的頻率曲線的基礎(chǔ)上的本發(fā)明的變體；圖10帶有用于控制頻率曲線記錄的第一種變體的圖5的方塊電路圖的一段；圖11帶有用于控制頻率曲線記錄的第二種變體的圖5的方塊電路圖的一段；圖12根據(jù)圖I的一段的用于控制頻率曲線記錄的本發(fā)明的第三種變體。
具體實(shí)施例方式在圖I中示出了公路收費(fèi)系統(tǒng)1，其包括多個在地理上分布的無線電信標(biāo)2 (只代表性地示出了一個)，這些無線電信標(biāo)通過數(shù)據(jù)連接3與公路收費(fèi)系統(tǒng)I的(未示出的)總站相連。無線電信標(biāo)2分別布置在公路4上，這條公路可以包括多個行車道或者說行駛車道5，6。無線電信標(biāo)2例如由本地計(jì)算機(jī)7、接收器(收發(fā)器)8和攝像機(jī)9組成，為了處罰不繳納通行費(fèi)，該攝像機(jī)可以——由計(jì)算機(jī)7控制——拍攝公路4及其行駛車道5、6的圖片。所述接收器(收發(fā)器)8用于實(shí)施與在行駛車道5、6上經(jīng)過無線電信標(biāo)2的車輛12所攜帶的車輛儀器或者OBUs (onboard units,車載單元)11無線電通信10。所述無線電通信10通常是雙向的數(shù)據(jù)包連接。在本發(fā)明的第一種實(shí)施形式中，分析由OBUsll向無線電信標(biāo)2的接收器(收發(fā)器)8發(fā)送的信號就足夠了，因此以下只討論OBUll將信號10發(fā)送到無線電信標(biāo)2的接收器8 ;在以后闡述的實(shí)施形式中也會分析在相反方向上的信號10。不言而喻，無線電信標(biāo)2并非必須是固定的，而也可以本身由車輛攜帶，例如由監(jiān) 督車輛攜帶，該監(jiān)督車輛在流動著的交通中經(jīng)過帶有OBUsll的車輛12或被這些車輛經(jīng)過。帶有OBUsll的車輛12在行駛車道5、6上以不同的速度vi、v2運(yùn)動，以不同的經(jīng)過距離或者正常距離％、a2經(jīng)過無線電信標(biāo)2，更確切地說，經(jīng)過其接收器8。由OBUsll發(fā)出的信號10分別按照已知公式受到取決于頻率的多普勒頻移，
f _ is( I )— !^ J
C其中，fs為OBUll的信號10的發(fā)射頻率；fD為如果OBUll朝著無線電信標(biāo)2向前移動，無線電信標(biāo)2中的信號10發(fā)生多普勒頻移后的接收頻率；V為OBUll的速度；以及c為光速。當(dāng)OBUll以距離a經(jīng)過無線電信標(biāo)2時，方程(I)可以借助幾何學(xué)的考慮寫為
Γ π , 「“ (a)] r(2)fs = cos arctan — /
L UJJ其中，a為在圖I的坐標(biāo)系中OBUll到無線電信標(biāo)2的垂直距離；X為在圖I的坐標(biāo)系中OBUll到無線電信標(biāo)2的水平距離；在假設(shè)OBUsll的速度V或Vl、V2為恒定的情況下，所述水平距離同時也相當(dāng)于時間t ;以及fB為如果OBUll以距離a經(jīng)過無線電信標(biāo)2時，無線電信標(biāo)2中的信號10發(fā)生多普勒頻移后的接收頻率。圖2示出了接收頻率fB關(guān)于水平距離X或時間t的兩條示例性的曲線。實(shí)線13示出了在行駛車道5上的OBUll接收頻率曲線，而虛線14示出了在行駛車道6上的OBUll的接收頻率曲線。如顯而易見的，由多普勒效應(yīng)決定的頻率偏移土 Afpi Af2在頻率曲線13、14的“遠(yuǎn)區(qū)”15、16中在最大的變化沉的范圍17很之前或者很之后較小，也就是說，在遠(yuǎn)區(qū)15、16中，頻率變化fB’低于顯著性閾值ε。
因此，在遠(yuǎn)區(qū)15、16中(當(dāng)然也進(jìn)一步地在這些區(qū)域之外)多普勒頻移± Af的幅度不再取決于經(jīng)過距離a而是幾乎僅取決于速度V。因此，車速V對頻率曲線13、14的影響可以這樣消除，即縮放所述頻率曲線，使其在遠(yuǎn)區(qū)15、16中分別認(rèn)定為同一值，例如預(yù)定值土 AF。圖3示出了這種縮放的結(jié)果，其中，縮放(“歸一化”)所述記錄的頻率曲線13、14，使其在遠(yuǎn)區(qū)15、16中認(rèn)定為預(yù)定值土 Λ F。因此，這些經(jīng)縮放的頻率曲線13’、14’按照
權(quán)利要求
1.一種用于在公路收費(fèi)系統(tǒng)(I)中求得無線電信標(biāo)(2)與經(jīng)過無線電信標(biāo)的車輛儀器(11)之間的距離(a)的方法，其中兩個部件、即無線電信標(biāo)(2)和車輛儀器(11)中的至少一個發(fā)射信號(10)，所述信號具有該信號頻率(fs)的已知的時間上的曲線，其特征在于以下步驟在經(jīng)過時，在所述兩個部件(2、11)的另一個中接收所述信號(10)，并且相對于所述已知的時間上的曲線記錄該信號的頻率(fB)的時間上的曲線(13、14)；在記錄的頻率曲線(13、14)中檢測超過第一閾值(σ )的變化(17)；在所述頻率曲線(13、14)中尋找在時間上位于檢測到的變化(17)之前和之后的兩個遠(yuǎn)區(qū)(15、16)，這些遠(yuǎn)區(qū)示出低于第二閾值(ε )的頻率變化(fB’)；縮放所記錄的頻率曲線(13、14)，使得所述遠(yuǎn)區(qū)(15、16)認(rèn)定為預(yù)定值(土 Λ F);以及由所述經(jīng)縮放的頻率曲線(13’、14’)求得所述距離(a)。
2.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述距離(a)由所述經(jīng)縮放的頻率曲線(13 ’、14 ’)在該頻率曲線拐點(diǎn)(20 )的斜率(fB ’)求得。
3.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述距離(a)由所述經(jīng)縮放的頻率曲線(13’、14’)的位于所述經(jīng)縮放的頻率曲線的拐點(diǎn)(20)與遠(yuǎn)區(qū)(15、16)之間的頻率值(&)求
4.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述距離(a)由所述經(jīng)縮放的頻率曲線(13，,14’)在位于該頻率曲線拐點(diǎn)(20)與遠(yuǎn)區(qū)(15、16)之間的一段(△t)上的積分(Fb)求得。
5.按照權(quán)利要求I至4之一所述的方法，其特征在于，當(dāng)接收到的信號(10)的強(qiáng)度超過最小閾值時開始記錄頻率曲線(13、14)，而當(dāng)接收到的信號(10)的強(qiáng)度優(yōu)選經(jīng)過一段最小時間間隔下降到低于最小閾值時停止記錄頻率曲線。
6.按照權(quán)利要求I至4之一所述的方法，其特征在于，所述信號(10)由所述無線電信標(biāo)(2)發(fā)射并且由所述車輛儀器(11)接收，其中，所述記錄、檢測、尋找、縮放和求得的步驟由所述車輛儀器(11)實(shí)施，并且其中，當(dāng)借助所述車輛儀器(11)的傳感器(28-34)檢測到所述車輛儀器(11)接近無線電信標(biāo)(2)時開始記錄頻率曲線(13、14)。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述傳感器包括用于確定所述車輛儀器(11)的位置的衛(wèi)星定位接收器(32)和無線電信標(biāo)(2)的預(yù)先儲存的地點(diǎn)(ο)的列表(33)，并且當(dāng)特定位置(P)來到預(yù)先儲存的地點(diǎn)(ο)附近時，檢測為接近無線電信標(biāo)(2)。
8.按照權(quán)利要求I至4之一所述的方法，其特征在于，所述信號(10)由所述車輛儀器(11)發(fā)射并且由所述無線電信標(biāo)(2)接收，其中，所述記錄、檢測、尋找、縮放和求得的步驟由所述無線電信標(biāo)(2 )實(shí)施，并且其中，當(dāng)借助所述無線電信標(biāo)(2 )的傳感器(28-31、36 )檢測到車輛儀器(11)接近所述無線電信標(biāo)(2)時開始記錄所述頻率曲線(13、14)。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，使用收發(fā)器(8)作為傳感器用于對車輛儀器(11)的無線電詢問，該收發(fā)器的有效范圍(36)大于無線電信標(biāo)(2)對于所述信號(10)的接收有效范圍(35)。
10.按照權(quán)利要求I至9之一所述的方法，其特征在于，斷續(xù)地發(fā)射所述信號(10)，并且時間離散地對于接收所述信號(10)的時間點(diǎn)(27i)處理所述頻率曲線(13、14)。
11.按照權(quán)利要求I至10之一所述的方法，其特征在于，由所述距離(a)確定多車道的2公路(4)中車輛(12)在之上運(yùn)動的行駛車道(5、6。6’)。
12.一種用于公路收費(fèi)系統(tǒng)(I)的無線電信標(biāo)(2)，用來求得經(jīng)過無線電信標(biāo)的車輛(12)的距離(a)，所述車輛配有車輛儀器(11)，所述車輛儀器發(fā)射信號(10)，所述信號具有該信號頻率(fs)的已知的時間上的曲線(13、14)，其特征在于接收器(8)，所述接收器被構(gòu)造用于接收經(jīng)過的車輛(12)的信號(10)；連接到所述接收器的存儲器(21)，所述存儲器被構(gòu)造用于相對于所述已知的時間上的曲線記錄所接收的信號(10)的頻率(fB)的時間上的曲線(13、14)；連接到所述存儲器(21)的檢測器(22)，所述檢測器被構(gòu)造用于檢測在所記錄的頻率曲線(13、14)中的變化(17)；連接到所述檢測器(22)和存儲器(21)的第一分析裝置(23)，所述第一分析裝置被構(gòu)造用于在所述頻率曲線(14、14)中尋找在時間上位于檢測到的變化(17)之前和之后的兩個遠(yuǎn)區(qū)(15、16)，這些遠(yuǎn)區(qū)示出低于閾值(ε )的頻率變化(fB’)；連接到所述存儲器(21)和第一分析裝置(23)的縮放器(24)，所述縮放器被構(gòu)造用于縮放所記錄的頻率曲線(13、14)，使得遠(yuǎn)區(qū)(15、16)認(rèn)定為預(yù)定值(土 Λ F);以及在所述縮放器(24)之后連接的第二分析裝置(25)，所述第二分析裝置被構(gòu)造用于由經(jīng)縮放的頻率曲線(13’、14’)求得所述距離(a)。
13.按照權(quán)利要求12所述的無線電信標(biāo)，其特征在于，第二分析裝置(25)構(gòu)造成用于由經(jīng)縮放的頻率曲線(13’、14’)在該頻率曲線拐點(diǎn)(20)的斜率(fB’)求得所述距離(a)。
14.按照權(quán)利要求12所述的無線電信標(biāo)，其特征在于，所述第二分析裝置(25)構(gòu)造成用于由所述經(jīng)縮放的頻率曲線的位于所述經(jīng)縮放的頻率曲線(13’、14’)的拐點(diǎn)(20)與遠(yuǎn)區(qū)(15、16)之間的頻率值(fB)求得所述距離(a)。
15.按照權(quán)利要求12所述的無線電信標(biāo)，其特征在于，所述第二分析裝置(25)構(gòu)造成用于由所述經(jīng)縮放的頻率曲線(13’、14’)在位于該頻率曲線拐點(diǎn)(20)與遠(yuǎn)區(qū)(15、16)之間的一段(At)上的積分(Fb)求得所述距離(a)。
16.按照權(quán)利要求12至15之一所述的無線電信標(biāo)，其特征在于，所述無線電信標(biāo)具有發(fā)射器(8)用于周期性地重復(fù)發(fā)射詢問信號，以便要求經(jīng)過的車輛儀器(11)分別給出答復(fù)信號(IOi),這些答復(fù)信號(IOi)斷續(xù)地形成所述信號(10)，其中，所述無線電信標(biāo)(2)時間離散地對于存在所述信號(10)的時間點(diǎn)(27,)處理所述頻率曲線(13、14)。
17.按照權(quán)利要求12至16之一所述的無線電信標(biāo)，其特征在于，所述無線電信標(biāo)具有單獨(dú)的傳感器用于檢測車輛(12)的接近，當(dāng)該傳感器檢測到車輛(12)接近時才允許開始記錄頻率曲線(13、14)。
18.按照權(quán)利要求17所述的無線電信標(biāo)，其特征在于，所述傳感器具有收發(fā)器(8)，優(yōu)選帶有定向天線的收發(fā)器，用于對車輛儀器(11)的無線電詢問，該收發(fā)器的有效范圍(36)大于用于接收所述信號(10)的收發(fā)器(8)的有效范圍(35)。
19.一種用于公路收費(fèi)系統(tǒng)的用來求得至公路收費(fèi)系統(tǒng)(I)的無線電信標(biāo)(2)的距離(a)的車輛儀器，所述無線電信標(biāo)發(fā)射信號(10)，所述信號具有該信號頻率的已知的時間上的曲線，其特征在于接收器(8)，所述接收器被構(gòu)造用于接收無線電信標(biāo)(2)的信號(10)；連接到所述接收器(8)的存儲器(21)，所述存儲器被構(gòu)造用于相對于所述已知的在時間上的曲線記錄所接收到的信號(10)的頻率(fB)的時間上的曲線(13，14)；連接到所述存儲器(21)的檢測器(22)，所述檢測器被構(gòu)造用于檢測在所記錄的頻率曲線(13、14)中的變化(17)；連接到所述檢測器(22)和存儲器(21)的第一分析裝置(23)，所述第一分析裝置被構(gòu)造用于在所述頻率曲線(13、14)中尋找在時間上位于檢測到的變化(17)之前和之后的兩個遠(yuǎn)區(qū)(15、16)，這些遠(yuǎn)區(qū)示出低于閾值(ε )的頻率變化(fB’)；連接到所述存儲器(21)和第一分析裝置(23)的縮放器(24)，所述縮放器被構(gòu)造用于縮放所記錄的頻率曲線(13、14)，使得遠(yuǎn)區(qū)(15、16)認(rèn)定為預(yù)定值(土 Λ F);以及在所述縮放器之后連接的第二分析裝置(25 )，所述第二分析裝置被構(gòu)造用于由經(jīng)縮放的頻率曲線(13’、14’)求得所述距離(a)。
20.按照權(quán)利要求19所述的車輛儀器，其特征在于，所述第二分析裝置(25)構(gòu)成為用于由經(jīng)縮放的頻率曲線(13’、14’)在該頻率曲線拐點(diǎn)(20)的斜率(fB’)求得所述距離(a)。
21.按照權(quán)利要求19所述的車輛儀器，其特征在于，所述第二分析裝置(25)構(gòu)成為用于由所述經(jīng)縮放的頻率曲線的位于所述經(jīng)縮放的頻率曲線(13’、14’)的拐點(diǎn)(20)與遠(yuǎn)區(qū)(15、16)之間的頻率值(fB)求得所述距離(a)。
22.按照權(quán)利要求19所述的車輛儀器，其特征在于，所述第二分析裝置(25)構(gòu)成為用于由所述經(jīng)縮放的頻率曲線(13’、14’)在位于該頻率曲線拐點(diǎn)(20)與遠(yuǎn)區(qū)(15、16)之間的一段(At)上的積分(Fb)求得所述距離(a)。
23.按照權(quán)利要求19至22之一所述的車輛儀器，其特征在于，所述車輛儀器具有單獨(dú)的傳感器，用于檢測向無線電信標(biāo)(2)的接近，當(dāng)所述傳感器檢測到接近無線電信標(biāo)(2)時才允許開始記錄頻率曲線(13、14)。
24.按照權(quán)利要求23所述的車輛儀器，其特征在于，所述傳感器包括用于確定所述車輛儀器(11)的位置的衛(wèi)星定位接收器(32)和無線電信標(biāo)(2)的預(yù)先儲存的地點(diǎn)(ο)的列表(33)，并且被構(gòu)造用于當(dāng)特定位置(P)來到預(yù)先儲存的地點(diǎn)(ο)附近時檢測向無線電信標(biāo)(2)的接近。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在公路收費(fèi)系統(tǒng)(1)中求得無線電信標(biāo)(2)與經(jīng)過所述無線電信標(biāo)的車輛儀器(11)之間的距離(a)的方法，其中，無線電信標(biāo)(2)和車輛儀器(11)兩個部件的至少一個發(fā)射信號(10)，所述信號具有該信號頻率(fS)的已知的時間上的曲線，具有以下步驟在經(jīng)過時，在所述兩個部件(2、11)的另一個中接收所述信號(10)，并且相對于所述已知的時間上的曲線記錄信號頻率(fB)的時間上的曲線(13、14)；在記錄的頻率曲線(13、14)中檢測超過第一閾值(σ)的變化(17)；在所述頻率曲線(13、14)中尋找在時間上位于檢測到的變化(17)之前和之后的兩個遠(yuǎn)區(qū)(15、16)，這些遠(yuǎn)區(qū)示出低于第二閾值(ε)的頻率變化(fB’)；縮放所記錄的頻率曲線(13、14)，使得所述遠(yuǎn)區(qū)(15、16)認(rèn)定為預(yù)定值(±ΔF)；以及由所述經(jīng)縮放的頻率曲線(13’、14’)求得所述距離(a)。本發(fā)明還涉及用于實(shí)現(xiàn)所述方法的無線電信標(biāo)(2)和車輛儀器(11)。
文檔編號G07B15/06GK102933979SQ201180027259
公開日2013年2月13日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者D·斯梅萊, J·溫克勒, O·納吉, A·派爾, R·波沃尼 申請人:卡波施交通公司