[发明专利]用于求得无线电信标和车辆仪器之间的距离的方法和装置

说明书

技术领域

本发明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。本发明还涉及用于实现这种方法的无线电信标和车辆仪器。

背景技术

在基于无线电信标的公路收费系统中，例如根据DSRC（dedicatedshort range communication）或者WAVE（wireless access in a vehicleenvironment）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。

发明内容

本发明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。

该目的在本发明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。

本发明充分利用以下情况，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。按照本发明的第一种实施形式，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。

按照本发明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。