本发明专利技术涉及一种用于在公路收费系统（1）中求得无线电信标（2）与经过无线电信标的车辆仪器（11）之间的距离（a）的方法，其中发射具有该信号频率的已知的时间上的曲线的信号，具有以下步骤：在经过时，在所述两个部件（2、11）的另一个中接收所述信号，并且相对于所述已知的时间上的曲线记录信号频率的时间上的曲线；在记录的频率曲线（13、14）中检测超过第一阈值的变化；在所述频率曲线中寻找在时间上位于检测到的变化之前和之后的两个远区，这些远区示出低于第二阈值的频率变化；缩放所记录的频率曲线，使得所述远区认定为预定值；以及由所述经缩放的频率曲线求得所述距离（a）。本发明专利技术还涉及用于实现所述方法的无线电信标（2）、设备和车辆仪器（11）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在公路收费系统中求得无线电信标和经过所述无线电信标的车辆仪器之间的距离的方法，其中，所述无线电信标和车辆仪器两个部件中的至少一个发射信号，该信号具有信号频率的已知的时间上的曲线。本专利技术还涉及用于实现这种方法的无线电信标、设备和车辆仪器。
技术介绍
在基于无线电信标的公路收费系统中，例如根据标准化研究所CEN或ETSI的DSRC (dedicated short range communication)、WAVE (wireless access in a vehicleenvironment)或者 ITS-G5 (intelligent transport systems generation 5)标准，由车·辆携带的车辆仪器(onboard units, OBUs)通过短程无线电与在地理上分布的无线电信标通信，只要车辆仪器经过无线电信标。这种无线电通信通常用于在无线电信标的无线电覆盖范围中定位车辆，为了对地点的使用收费，或者简单地只用于注销在路上的无线电信标中由OBU产生的通行费数据。经常期望的是确定车辆经过无线电信标的距离，例如为了在多车道的公路上处罚不缴纳通行费如果多辆车并排地在不同的行驶车道上经过无线电信标并且这些车辆的无线电通信中的一个指示没缴纳通行费，例如通行费费用销帐失败、结算账户的账户余额不足、OBU失灵或错误地调节等、或者要计算取决于行驶车道的费用多少或通行费(多乘客行驶道路)，则重要的是要知道这些并排行驶的车辆中的哪一辆要为此负责，以便能够例如在现场或者在信标的公路段的证据照片上可视地识别该车辆。为了确定所述距离，现在已知不同的方法。一种方案是在无线电信标中使用多个局部偏移的接收天线，以便由单个天线接收的OBU信号之间的相位差测量确定OBUs在无线电接收区域中的位置。另一种方案由US 5790052已知，并且以相对于无线电信标的局部偏移的接收天线对OBU的不同的相对速度的多普勒测量为基础，以便由速度测量值的比来确定到所述两个接收天线的距离的比。最后，也可能为每条行驶车道使用带有无线电覆盖范围较小的单独的无线电信标。所有这些已知的方案是昂贵的，也因为这些方案以多个接收天线为基础。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于与公路收费系统中确定OBU和无线电信标之间的距离的方法和装置，其与已知的方案相比需要较低的有关仪器的用于转化的花费。该目的在本专利技术的第一方面用开头所述类型的方法达到，该方法因为以下步骤而出众在经过时，在两个部件的另一个中接收所述信号，并且相对于所述已知的时间上的曲线记录信号频率的时间上的曲线；在记录的频率曲线中检测超过第一阈值的变化；在所述频率曲线中寻找在时间上位于检测到的变化之前和之后的两个远区，这些远区示出低于第二阈值的频率变化；缩放所记录的频率曲线，使得远区认定为预定值；以及由所述经缩放的频率曲线求得所述距离。本专利技术充分利用以下情况，无线电信标信号或OBU信号的由多普勒效应决定的频率变化在直接经过的时间点(在该时间点的距离最小)与无线电信标与OBU之间的正常距离成反比，只要频率曲线归一化为信标和车辆之间的相对速度。后者通过分析在“远区”中的频率曲线来完成在这些远区中，这些部件互相间隔的间距与正常距离相比非常大，并且所述正常距离可以忽略不计，使得多普勒频移的幅度在那里基本上只取决于固有速度并且由此能够确定多普勒频移。接下来，可以从对在信标的出现频率曲线最大变化(“多普勒跳 跃”)的近区中的、补偿了固有速度的频率曲线的分析中，求得与正常距离的相关性并因此求得其本身。结果可以用唯一一个接收器和唯一一个天线只由OBU和无线电信标之间的无线电通信确定所述经过距离。所述经缩放的频率曲线可以在近区中以最不相同的方式信号分析地分析。按照本专利技术的第一种实施形式，所述距离由所述经缩放的频率曲线在该频率曲线拐点的斜率求得。在拐点的斜率与经过距离成反比，并且可以例如通过微分法简单地求得。按照本专利技术的一种替代的实施形式，所述距离由所述经缩放的频率曲线的位于所述经缩放的频率曲线的拐点与远区之间的频率值求得。在一个既与拐点相间隔又与远区相间隔的点上，经缩放的频率曲线的频率值本身是对于经过距离来说重要的标准频率值越大，经过距离越小，反之亦然。这种标准省去了频率曲线的微分；因为所述比例关系为非线性的，为了求得经过距离，换算表通常是有利的。另一种替代的实施形式为，所述距离由所述经缩放的频率曲线在位于其拐点与远区之间的一段上的积分求得。所述经缩放的频率曲线的积分也是对于经过距离来说重要的标准。所以，所述经缩放的频率曲线的频率值可以例如在拐点与所述远区之间积分，并且所述积分(“在曲线下方的面积”)——即便是非线性的——是对于经过距离来说的标准所述积分越大，所述经过距离越小，反之亦然。用于换算积分与经过距离之间的非线性比例关系的表也是有利的。本专利技术的方法可以在无线电信标和OBU之间在两个方向上使用，也就是说，既可以在OBU中基于对无线电信标的信号的分析使用，也可以在无线电信标中基于对OBU的信号的分析使用，或者也可以在两个部件中同时使用。与之相应的，在本专利技术的第一种实施形式中，所述信号由所述无线电信标发射并且由所述车辆仪器接收，其中，所述记录、检测、寻找、缩放和求得的步骤由所述车辆仪器实施，通过这种方式，车辆仪器能够确定其到无线电信标的经过距离。由无线电信标发射的信号并不需要必须连续地发射，其优选也可以断续地发射并且时间离散地为接收所述信号的时间点处理所述频率曲线。通过这种方式确定频率曲线的时间离散的采样值；如果在足够短的时间间隔中存在足够的采样值，能够由此以充分的精确度确定所述距离。这种实施形式特别适用于以下应用情况，所述信号通过所述无线电信标的重复的询问信号形成，所述询问信号要求经过的车辆仪器答复。当所述公路收费系统例如根据CEN-DSRC或者WAVE或ITS-G5标准工作，并且与之相应的，所述无线电信标具有CEN-DSRC、WAVE或者ITS-G5收发器时，所述断续的信号可以是由所述无线电信标周期性地发射出的按照CEN-DSRC的“信标服务表”消息(BST)或者按照WAVE或ITS-G5标准的“WAVE服务通告”消息。这种实施形式的一种特别优选的变体的出 众之处在于，所述询问信号的重复频率自适应地适配于无线电信标与车辆仪器之间的间距的至少近似的测量值。通过这种方式，在所关注的多普勒跳跃附近可以达到更大的在时间上的分辨率并且因此达到频率曲线的采样值的数量，这提高了距离确定的精确度。无线电信标和车辆仪器之间的间距特别优选地由在无线电信标中接收的车辆仪器的答复信号的接收信号强度近似地确定，这省去了单独的间距测量传感器。在一种替代的实施形式中，所述方法可以在无线电信标中使用，即所述信号由所述车辆仪器发射并且由所述无线电信标接收，其中，所述记录、检测、寻找、缩放和求得的步骤由所述无线电信标实施，以便求得经过的车辆仪器的距离。在这种实施形式中，所述信号也并非必须连续地存在，而是断续地发射，并且时间离散地为接收所述信号的时间点处理所述频率曲线。例如，所述信号通过所述车辆仪器的答复信号的序列形成，所述答复信号分别作为所述无线电信标的重复的询问信号的答复而发出。在所述的CEN-DSRC本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·斯梅莱，J·温克勒，O·纳吉，A·派尔，R·波沃尼，
申请(专利权)人：卡波施交通公司，
类型：
国别省市：
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