本發明專利技術涉及一種用于在公路收費系統（1）中求得無線電信標（2）與經過無線電信標的車輛儀器（11）之間的距離（a）的方法，其中發射具有該信號頻率的已知的時間上的曲線的信號，具有以下步驟：在經過時，在所述兩個部件（2、11）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（13、14）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區，這些遠區示出低于第二閾值的頻率變化；縮放所記錄的頻率曲線，使得所述遠區認定為預定值；以及由所述經縮放的頻率曲線求得所述距離（a）。本發明專利技術還涉及用于實現所述方法的無線電信標（2）、設備和車輛儀器（11）。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于在公路收費系統中求得無線電信標和經過所述無線電信標的車輛儀器之間的距離的方法，其中，所述無線電信標和車輛儀器兩個部件中的至少一個發射信號，該信號具有信號頻率的已知的時間上的曲線。本專利技術還涉及用于實現這種方法的無線電信標、設備和車輛儀器。
技術介紹
在基于無線電信標的公路收費系統中，例如根據標準化研究所CEN或ETSI的DSRC (dedicated short range communication)、WAVE (wireless access in a vehicleenvironment)或者 ITS-G5 (intelligent transport systems generation 5)標準，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通信，只要車輛儀器經過無線電信標。這種無線電通信通常用于在無線電信標的無線電覆蓋范圍中定位車輛，為了對地點的使用收費，或者簡單地只用于注銷在路上的無線電信標中由OBU產生的通行費數據。經常期望的是確定車輛經過無線電信標的距離，例如為了在多車道的公路上處罰不繳納通行費如果多輛車并排地在不同的行駛車道上經過無線電信標并且這些車輛的無線電通信中的一個指示沒繳納通行費，例如通行費費用銷帳失敗、結算賬戶的賬戶余額不足、OBU失靈或錯誤地調節等、或者要計算取決于行駛車道的費用多少或通行費(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責，以便能夠例如在現場或者在信標的公路段的證據照片上可視地識別該車輛。為了確定所述距離，現在已知不同的方法。一種方案是在無線電信標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，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的無線電信標。所有這些已知的方案是昂貴的，也因為這些方案以多個接收天線為基礎。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于與公路收費系統中確定OBU和無線電信標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儀器的用于轉化的花費。該目的在本專利技術的第一方面用開頭所述類型的方法達到，該方法因為以下步驟而出眾在經過時，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區，這些遠區示出低于第二閾值的頻率變化；縮放所記錄的頻率曲線，使得遠區認定為預定值；以及由所述經縮放的頻率曲線求得所述距離。本專利技術充分利用以下情況，無線電信標信號或OBU信號的由多普勒效應決定的頻率變化在直接經過的時間點(在該時間點的距離最小)與無線電信標與OBU之間的正常距離成反比，只要頻率曲線歸一化為信標和車輛之間的相對速度。后者通過分析在“遠區”中的頻率曲線來完成在這些遠區中，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，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，可以從對在信標的出現頻率曲線最大變化(“多普勒跳 躍”)的近區中的、補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性并因此求得其本身。結果可以用唯一一個接收器和唯一一個天線只由OBU和無線電信標之間的無線電通信確定所述經過距離。所述經縮放的頻率曲線可以在近區中以最不相同的方式信號分析地分析。按照本專利技術的第一種實施形式，所述距離由所述經縮放的頻率曲線在該頻率曲線拐點的斜率求得。在拐點的斜率與經過距離成反比，并且可以例如通過微分法簡單地求得。按照本專利技術的一種替代的實施形式，所述距離由所述經縮放的頻率曲線的位于所述經縮放的頻率曲線的拐點與遠區之間的頻率值求得。在一個既與拐點相間隔又與遠區相間隔的點上，經縮放的頻率曲線的頻率值本身是對于經過距離來說重要的標準頻率值越大，經過距離越小，反之亦然。這種標準省去了頻率曲線的微分；因為所述比例關系為非線性的，為了求得經過距離，換算表通常是有利的。另一種替代的實施形式為，所述距離由所述經縮放的頻率曲線在位于其拐點與遠區之間的一段上的積分求得。所述經縮放的頻率曲線的積分也是對于經過距離來說重要的標準。所以，所述經縮放的頻率曲線的頻率值可以例如在拐點與所述遠區之間積分，并且所述積分(“在曲線下方的面積”)——即便是非線性的——是對于經過距離來說的標準所述積分越大，所述經過距離越小，反之亦然。用于換算積分與經過距離之間的非線性比例關系的表也是有利的。本專利技術的方法可以在無線電信標和OBU之間在兩個方向上使用，也就是說，既可以在OBU中基于對無線電信標的信號的分析使用，也可以在無線電信標中基于對OBU的信號的分析使用，或者也可以在兩個部件中同時使用。與之相應的，在本專利技術的第一種實施形式中，所述信號由所述無線電信標發射并且由所述車輛儀器接收，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實施，通過這種方式，車輛儀器能夠確定其到無線電信標的經過距離。由無線電信標發射的信號并不需要必須連續地發射，其優選也可以斷續地發射并且時間離散地為接收所述信號的時間點處理所述頻率曲線。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。這種實施形式特別適用于以下應用情況，所述信號通過所述無線電信標的重復的詢問信號形成，所述詢問信號要求經過的車輛儀器答復。當所述公路收費系統例如根據CEN-DSRC或者WAVE或ITS-G5標準工作，并且與之相應的，所述無線電信標具有CEN-DSRC、WAVE或者ITS-G5收發器時，所述斷續的信號可以是由所述無線電信標周期性地發射出的按照CEN-DSRC的“信標服務表”消息(BST)或者按照WAVE或ITS-G5標準的“WAVE服務通告”消息。這種實施形式的一種特別優選的變體的出 眾之處在于，所述詢問信號的重復頻率自適應地適配于無線電信標與車輛儀器之間的間距的至少近似的測量值。通過這種方式，在所關注的多普勒跳躍附近可以達到更大的在時間上的分辨率并且因此達到頻率曲線的采樣值的數量，這提高了距離確定的精確度。無線電信標和車輛儀器之間的間距特別優選地由在無線電信標中接收的車輛儀器的答復信號的接收信號強度近似地確定，這省去了單獨的間距測量傳感器。在一種替代的實施形式中，所述方法可以在無線電信標中使用，即所述信號由所述車輛儀器發射并且由所述無線電信標接收，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實施，以便求得經過的車輛儀器的距離。在這種實施形式中，所述信號也并非必須連續地存在，而是斷續地發射，并且時間離散地為接收所述信號的時間點處理所述頻率曲線。例如，所述信號通過所述車輛儀器的答復信號的序列形成，所述答復信號分別作為所述無線電信標的重復的詢問信號的答復而發出。在所述的CEN-DSRC本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：D·斯梅萊，J·溫克勒，O·納吉，A·派爾，R·波沃尼，
申請(專利權)人：卡波施交通公司，
類型：
國別省市：
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