數據信號雙向傳輸的方法和裝置的製作方法
2023-06-14 16:22:16
專利名稱：數據信號雙向傳輸的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在靜止裝置與車輛裝置之間雙向傳輸數據信號的一種方法，該方法是由靜止裝置發送出預定頻率的信號，車輛裝置特別是根據半被動脈衝轉發器原理收回所發出的用起碼一個調製頻率調製過的信號，靜止裝置則接收該收回的信號並對其進行評價以確定所傳輸的數據。本發明還涉及實施這種方法的靜止裝置。
駕駛討論發表的研究報告集「路面交通中先進的遙測技術」(1991年第1卷)在PAMELA工程方面提出了在車道邊的信標與車輛之間用主動和半被動脈衝轉發器進行微波範圍的數據交換的作法。在此過程中，數據是藉助於調幅信號的所謂下行鏈路中從信標傳輸到車輛裝置的發信和收信部分的。數據從車輛至信標的傳輸是根據脈衝轉發器原理以上行鏈線的方式進行的。在該方案中，信標發送未經調製的載波信號，由車輛裝置接收該信號。這個收到的信號用準備發送出去的數據調製，再次由信標裝置接收下來。
大家知道，藉助於單邊帶混頻器(鏡像抑制混頻器)可以將信標再次收到的信號轉換成基帶信號，而且必要時，只評價一個邊帶來確定來自車輛的數據。
車輛與靜止裝置之間的這種數據通訊可用來收集指導交通的有關數據，用來具體指定交通路線、計算應付的使用費等等。
在許多應用場合中，有時出於某種原因需要獲得取汽車速度的信息。在綜合性的交通管理中，有時也出於某種原因而需要確定交通是暢通無阻抑或處於擁擠不通的狀態。為藉助信標而與各種車輛進行通信聯繫時，有時出於某種原因需要根據檢測出的車速確定應優先處理與這些車輛的通信，使各車輛有充分的通信時間可以利用。若採用電氣控制的天線進行通信，則只要對準好天線就可以跟蹤行駛中的車輛，這時可以利用車速信息作為跟蹤手段。最後，車速信息可與路面狀況信息項目聯繫起來，必要時當檢測出車速超過規定時給車輛發出警告。
大家知道，測定車輛的車速可以用雷達、光障或插入路面的感應迴路測出。在所有這些情況下，所需要的費用都不低，這妨礙了大批測定車輛車速作法的實施。
在用較簡單的裝置在交通監督站測定車輛車速這個問題的基礎上，本說明書開頭所述的那種方法，按照本發明，具有這樣的特點，即將所收到的在兩個邊帶中的調製頻率與原先發出的信號的預定頻率聯繫起來，並從有關兩邊帶調製頻率差中求出有關車輛的車速信息。
本發明是基於尋找由靜止裝置發出的並經都卜勒頻移，並以預定頻率從車輛上接收下來的信號。經車輛裝置調製過的頻率到靜止裝置的傳送進一步引起都卜勒頻移。這個頻移具有使調製頻率與原先發出的頻率的間距在一個邊帶比另一個邊帶小。按照本發明測出這個頻差，並用其作為表示車輛車速的量度值。鑑於兩邊帶頻率在各情況下都頻移了兩倍都卜勒頻頻率，且頻移是在一個邊帶中離原先預定頻率進行，在另一個邊帶中朝向該頻率進行，因而調製頻率在上下邊帶中與原先預定頻率的間距相差四倍都卜勒頻率。與總是只有一個大小為都卜勒頻率兩倍的頻差作為測量信號的複雜的雷達法相比，本發明的方法不僅節約了大量開支，而且提高了測量的靈敏度。這可用來提高測量精確度或縮短測量時間。
所收到的調製頻率最好是下變換成基帶而且測出下變換成基帶的各調製頻率之間的頻差。
在本發明的一個實施起來簡單的最佳實施例中，對來自上邊帶和下邊帶的信號進行計數以求出上下邊帶頻率間距的頻差。在本方法中，最好令一個定時器當在一個邊帶中達到預定計數值時開始計數，當在另一個邊帶中達到預定目標值時停止計時。測出的時間可用本技術領域行家們熟知的方法與車輛的車速聯繫起來。
根據本發明方法的靜止裝置包括一個預定頻率信號的發射裝置；一個接收裝置，用以接收響應信號，該響應信號是通過用至少一個數據傳輸頻率調製所發出的信號形成的；一個混頻裝置和一個評價裝置，用以確定所發送的數據，按照本發明，其特徵在於，接收裝置所收到信號的兩邊帶通過採用原來發出的信號的預定頻率在混合裝置中混合，且評價裝置用以確定兩邊帶信號之間的頻差。在本電路裝置中，混頻裝置適當地採用單邊帶混頻器，在混頻器的輸出端下變頻至基帶的調製頻率分別出現在兩邊帶中。
確定頻差的裝置最好是兩個邊帶信號中的脈衝的計數裝置。
在一個最佳實施例中，計數裝置由帶連接的計數器的一些過零檢測器構成。在此方案中，當計數器達到預定計數值時，一個脈衝發生器就適當產生控制脈衝。在此方案中，脈衝發生器可以是一個比較器，比較器的其中一個輸入端可加上計數器的計數值，另一個輸入端可加上基準信號。於是給兩個邊帶產生的控制脈衝可用來分別使某一個定時器接通和斷開。該定時器恰當地連接有用以將測出的時間轉換成車輛車速的計算裝置。
下文參看附圖中所示的實施例更詳細地說明本發明的內容。附圖中
圖1示出了作為靜止裝置的信標與車輛之間進行的數據通信的示意圖；圖2示出了用以說明以時分多路復用的形式進行通信的示意圖；圖3示出了信標的發射/接收裝置和車輛的發射/接收裝置的功能方框圖；圖4示出了用以說明在附圖(脫漏部分)方案中各不同位置產生的信號；圖5示出了用以在信標處確定速度的裝置的方框圖。
圖1和圖2說明信標12的收發裝置11與車輛14的車輛裝置13之間的通信。
通信在時間上是交替而同時協調地在下行鏈路和上行鏈路上進行的。圖2示出了上行鏈線UL和下行鏈路DL交替進行的情況，在各情況下用比上行鏈路階段更長的時間作為下行鏈路階段。
在下行鏈路中，數據由信標12的收發裝置11傳送到車輛裝置13。數據傳輸是通過調幅(移幅鍵控即ASK)進行的，這是大家所周知的，因而這裡不再詳細說明。
在上行鏈路中，收發裝置11發出固定頻率預定的恆幅信號。按照當前的標準，該信號的頻率約為5.8吉赫。該信號為車輛裝置13所接收，並按半被動脈衝轉發器原理用待發回的數據加以調製。該數據調製在載波邊帶中以調頻(頻移鍵控FSK)或相位調製(相移鍵控PSK)的形式進行。如此經調製的信號又再次為信標12的收發裝置11所接收。所收到的信號在收發裝置11中經過評價，就可確定出車輛所發送出的數據。
圖3和圖4示出了上行鏈路階段的這種通信。
在此階段，振蕩器15產生預定頻率fT的恆定輸出信號，該信號的頻譜1如圖4a所示。該輸出信號傳到發射天線16，由該天線將信號作為預定固定頻率的連續信號(CW)發射出去。此信號由車輛裝置13的收發天線17所接收。由於車輛14移動，因而天線17所收到的信號其頻率不再是fT而是fT＋fD，即頻移了都卜勒頻率。
車輛裝置13含有存在存儲器中的數據，在上行鏈路期間發送到信標12。相位或頻率調製發生器18即根據這些數據進行控制，以產生調製器19的調製控制信號。在圖4所示的實施例中，頻率用兩個頻移頻率f1、f2調製，其頻譜2如圖4b中所示。這時在調製器19的輸出端出現已調製的信號，該信號由所收到的載波頻率fT＋fD和頻移頻率組成，頻移頻率配置得在兩邊帶中對稱於載波頻帶fT＋fD，如圖4C中的頻譜3所示。如此已調製的信號由收發天線17發射出去，被裝置11的接收天線20所接收。由於車輛14在該發射過程中也相對於信標12移動，因而頻譜3整個是經過都卜勒頻移，且被接收天線20作為圖4d所示的頻譜4所接收。
所收到的頻譜4藉助於單邊帶混頻器21與原來的傳輸頻率fT混頻。這個混頻過程使得下邊帶LSB(圖4e)獲得f1-2fD和f2-2fD的頻率，上邊帶USB獲得f1＋2fD和f2＋2fD的頻率。因此，上邊帶和下邊帶向下轉換的頻率之間的頻差在各情況下都為4fD。
裝置11中配備有解調器22供獲取所傳輸的數據之用，所傳輸的數據可以在解調器22的輸出端處提取。
圖5示出了評價下邊帶LSB與上邊帶USB各自的下變頻頻率之間的頻差的一個實施例。
單邊帶混頻器21上加有(如在圖3中已說明的那樣)接收天線20所收到的射頻信號RF和振蕩器15的輸出信號L0。下邊帶LSB和上邊帶USB的下變頻信號在各情況下傳到一個過零檢測器23、23′。過檢測器23、23′與對過零進行計數的計數器24、24′之間連接有門電路25、25′。該電路由測定時間控制器26、26′控制。控制器26、26′接收從通信控制器取得的啟動信號，如圖2中所示。測定時間控制器26、26′還可以使只有過零情況發送給計數器24、24′，該計數器在各情況下都在較窄的時隙內，時隙間隔則從周知的頻移頻率f1、f2取得。這樣可以抑制在這些時隙之外的噪聲信號的噪聲。
數據信號在上邊帶USB和下邊帶LSB中本來相同的過零由計數器24、24′加以計數。計數器24、24′的計數值傳到比較器27、27′，基準信號發生器28的基準號即可以加到比較器27、27′的另一個輸入端。
若車輛14在數據通信過程中駛向信標12，則上邊帶USB中的頻率比下邊帶LSB中的頻率略為高一些。在此情況下，計數器24會比對低邊帶LSB中的過零進行計數的計數器24′更早達到基準號。達到基準號時，比較器27、27′產生輸出脈衝，作為定時器29的控制信號經測定時間控制器26、26′發送出去。在本電路裝置中，比較器27的控制脈衝用作定時器29的啟動信號，同時由比較器27′的控制脈衝使定時器停下來。
定時器29測出的時間表示達到預定基準計數值的時差，是車輛14速度的量度。
圖5中所示的電路可以製成簡單的數字晶片，且適宜集成以形成集成電路。
權利要求
1.一種在靜止裝置(11)與車輛裝置(13)之間進行雙向數據信號通信的方法，其中靜止裝置(11)發出預定頻率(fT)的信號，車輛裝置(13)特別是按半被動脈衝轉發器原理髮回該發出的用起碼一個調製頻率(f1、f2)調製過的信號，靜止裝置(11)接收所發回的信號並對其進行評價以確定所發射的數據，其特徵在於，將所收到的在兩個邊帶(USB，LSB)中的調製頻率與原先發出的信號的預定頻率(fT)聯繫起來，並從兩個邊帶中(USB，LSB)的有關的頻差中獲取有關車輛(14)的車速信息。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，將所收到的調製頻率(f1，f2)下變換成基帶頻率，同時確定下變換的各調製頻率(f1，f2)之間的頻差。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，對來自上下邊帶(USB，LSB)信號的脈衝進行計數以評價其頻差。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，當在一個邊帶(USB)中達到某預定計數值時，定時器(29)開始計數，當在另一個邊帶(LSB)中達到該預定計數值時，定時器(29)停止計數，且將測出的時間與車輛的車速相互聯繫起來。
5.用以實施1至4任一權利要求所述的方法的一種靜止裝置，該裝置包括預定頻率(fT)信號的發射裝置(15，16)；接收裝置(20)，用以接收通過用至少一個用以發射的數據的頻率調製所發出的信號形成的響應信號；混頻裝置(21)和評價裝置(22)，用以確定所發射的數據，其特徵在於，在混頻裝置(21)中，接收裝置(20)所收到的信號的兩邊帶(USB，LSB)都用原發出信號的預定頻率(fT)進行混頻來解調，且該評價裝置是個用以確定兩邊帶信號之間的頻差的裝置。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，混頻裝置是個單邊帶混頻器(21)，混頻器(21)的輸出端分別出現有兩邊帶的經下變換成基帶的調製頻率(f1，f2)。
7.根據權利要求5或6所述的裝置，其特徵在於，頻差確定裝置是個計數裝置，用以對兩邊帶(USB，LSB)中信號中的脈中進行計數。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，計數裝置都由與計數器(24，24′)相連接的過零檢測器(23，23′)構成。
9.根據權利要求7或8所述的裝置，其特徵在於脈衝發生器(27)，該脈衝發生器用以在計數裝置達到預定的計數值時產生控制脈衝。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，脈衝發生器是個比較器(27，27′)，比較器(27，27′)的一個輸入端可加上計數裝置的計數值，另一個輸入端可加上基準信號。
11.根據權利要求9或10所述的裝置，其特徵在於，所產生的兩邊帶(USB，LSB)的控制脈衝可分別用以接通或斷開定時器(29)。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於，計算裝置，該計算裝置與定時器(29)相連接，用以將測出的時間轉換成車輛速度。
全文摘要
一種在靜止裝置與車輛裝置之間雙向傳輸數據信號的方法，其中靜止裝置發出預定頻率的信號，車輛裝置特別是按半被動脈衝轉發器原理髮送回所發出用至少一個調製頻率調製過的信號，靜止裝置接收所發回的信號，並對其進行評價以確定所傳輸的數據，這樣就可以根據通信信號確定車輛的車速，具體作法是將所收到的兩邊帶的調製頻率與原先發出的信號的預定頻率聯繫起來。並從有關兩邊帶調製頻率的頻差獲取有關車輛的車速信息。
文檔編號G07B15/06GK1115852SQ9411588
公開日1996年1月31日 申請日期1994年9月14日 優先權日1993年9月15日
發明者W·格拉寶, H·霍爾澤 申請人:羅伯特-博希股份公司