[发明专利]确定车辆离无线电信号台的距离的方法和无线电信号台

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来确定通过道路收费系统的无线电信号台的车辆离该无线电信号台的距离的方法，其中，车辆配备有车载单元，该车载单元发射具有其频率随时间的已知曲线的信号。本发明另外涉及一种用来实施这种方法的无线电信号台。 

背景技术

在基于无线电信号台的道路收费系统中，例如，根据DSRC(专用短距离通信)或WAVE(在车辆环境中的无线访问)标准，由车辆携带的车载单元(OBU)在它们一通过地理分布无线电信号台时，就与这些无线电信号台通信。无线电通信一般用来定位在无线电信号台的无线电覆盖区域上的车辆，以便收取位置的使用费，或者也简单地以便将由OBU产生的收费数据传输到在其路线上的无线电信号台。 

常常期望的是，确定车辆通过无线电信号台的距离，例如，以在多车道道路的情况下处罚收费违章：当在不同车道上彼此邻近行驶的多个车辆通过无线电信号台，并且其无线电通信之一指示收费违章时，例如遗漏的收费费用借项、费用账户的不充分平衡、缺陷或不正确调整的OBU等等，或者要计算车道依赖费率或收费(多乘员车道)时，那么必不少的是，知道在彼此邻近行驶的车辆中的哪一辆负责能够识别此，例如在现场或在信号台的道路段的证据照片上可见地识别。 

确定距离的各种方法当前是已知的。一种解决方案是，在无线电信号台中使用多个物理偏置接收天线，以根据在由各个天线接收的OBU信号之间的相位差测量，确定OBU在无线电接收场中的位置。另一种解决方案由美国专利5,790,052得知，并且基于OBU相对于无 线电信号台的物理偏置接收天线的不同相对速度的多普勒测量，以根据速度测量值的比值确定离两个接收天线的距离的比值。最后，也会可能的是，使用具有用于每个车道的低无线电覆盖范围的单独无线电信号台。所有这些已知解决方案是昂贵的，不仅仅因为它们基于多个接收天线。 

发明内容

由本发明设定的目标是，提供一种用来在道路收费系统中确定OBU离无线电信号台的距离的方法，该方法对于转换要求比已知解决方案低的设备花费。 

这个目标在本发明的第一方面借助于上述类型的方法实现，该方法的区别特征在于步骤： 

在车辆通过期间，在无线电信号台中接收信号，并且相对于已知频率曲线记录信号频率随时间的曲线； 

探测在记录的频率曲线中超过预定阈值的变化； 

在频率曲线中寻找按时间位于探测的变化之前和之后的两个遥远区域，并且这两个遥远区域表示在阈值以下的频率变化； 

按这样一种方式缩放记录的频率曲线，从而遥远区域呈现预定值；及 

根据缩放后频率曲线在其拐点中的斜率，确定所述距离。 

本发明利用如下情况：在直接通过时，OBU信号的多普勒相关频率变化与离无线电信号台的垂直距离成反比，当距离最小时，只要将频率曲线对于车辆的固有速度而归一化。后者通过估计在“遥远区域”中的频率曲线而实现：在这些遥远区域中，与垂直距离相比较，车辆的距离非常大，并且该垂直距离是可忽略的，并且因此这里多普勒偏移的程度基本上仅取决于固有速度，且多普勒偏移的程度可由固有速度确定。而且，对于垂直距离的依赖性，和因此该垂直距离本身，可由在信号台的附近区域中由固有速度补偿的频率曲线的分析确定，在信号台的附近区域中，频率模式的最大变化(“多普勒跳跃”)出现 在其拐点中。作为结果，根据在OBU与无线电信号台以及单个接收器和单个天线之间的无线电通信，可确定通过距离。 

本发明适用于具有它们的发射频率随时间的任何类型的已知曲线的车载单元，不管它们发射恒定频率，例如恒定载波频率，在该情况下，已知频率曲线简单地是“恒定的”，还是它们发射在跳频过程中变化的频率，该跳频过程的频率变化曲线是已知的，从而在无线电信号台中接收的频率曲线可归一化，或者以已知发射频率曲线为基准。 

多车道道路的道路车道然后优选地由定义的距离确定，在该道路车道上，车辆正在运动。作为这个的结果，在并行通过车辆情况下的收费违章可明确地与一个车道和位于其中的一个或多个车辆相关联。 

根据本发明的第一有利实施例，通过在频率曲线中寻找频率具有预定值的点而确定拐点，该预定值特别地是OBU的额定或静止频率(resting frequency)。因此，这个实施例适于这样的情况，在这些情况下，OBU的无线电通信的额定频率以前是已知的。 

根据本发明的替代优选实施例，通过在频率曲线中寻找频率与遥远区域的频率平均值相对应的点而确定拐点。OBU的额定频率对于这个实施例不必是以前已知的，过程自动地调整。