用於相互移動物體之間無線電通信的方法與設備的製作方法
2023-12-06 12:26:26 2
專利名稱：用於相互移動物體之間無線電通信的方法與設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於互相移動物體之間無線電通信的一種方法與一種設備。尤其涉及一個不動物體與一個移動物體之間的通信。不動物體可以是一個公路收費設施；移動物體可以是一個通過收費設施的車輛，車輛應能夠同執行操作的公路收費設施進行無線通信。
舉例來說，從Chasek的美國專利US-A-4,303,904中知道一種用於公路收費設施的系統，它利用與車輛的無線電通信，進行識另與付費操作。即使車輛以高速通過，也必須完成操作。為了即使有好幾輛車同時通過公路收費設施，也能達到充分選擇性的通信，要使用一些短波長的無線電波，例如波段極為有限的微波。這意味著如果車輛以高速行駛，則必須在車輛行駛一段比較短的距離從而用於操作的可用時間是很短的的同時，完成操作。
如果操作包括好幾個步驟，這應該是常有的情況，則在短的可用時間內完成全部操作會成問題。為了解決這個問題，例如在Hassel的美國專利US-A-5,144,553中提出由公路收費設施中的幾個單元分擔通信周期，在車輛行駛方向上的第一單元可執行第一部分的操作，在第二單元繼續操作，再在第三單元結束操作。這種裝置的成本自然高於只需一個通信單元的裝置的成本。而且，這會帶來一個沿通道拉開的設施，這是所不希望的。對每個通信單元，其設備通常都需要一個架於公路上的門式臺架，並且幾個這類臺架一個接一個地排列，既缺少美感，安裝和維修成本也高。
本發明描述一種用來減少所述操作所需時間的方法，以便在公路交通規定的最高可能車輛速度情況下也能用一個單一的通信單元，執行有幾個步驟的操作。本發明還描述一種實現此方法的設備。
通過本發明，可克服上述要允許車輛以高速通行，就必須用好幾個通信單元分擔通常需要的操作內容的缺點。
下面描述根據
的本發明的一個實施例。在這些附圖中圖1是一個有通行車輛的公路收費設施的概觀圖；和圖2是一個根據本發明的設施中所含諸單元的方塊圖。
圖1所示公路收費設施置於公路1旁，公路被劃分標出具有三個通行車輛能在其中以自由方式行駛的車道。在公路1的上方架設一個門式臺架2，它裝有一臺無線電波發射與接收設備3。設備3以有線方式連接一臺屬於公路收費設施的計算機4。
用5標誌一輛正在接近公路收費設施的車。還在更靠近臺架2上無線電設備3的第二個位置用點劃線表示這輛車。不用說，當這輛車行駛於這兩個指定位置之間時，應有可能進行識另與付費操作。6表示一輛業已駛過這段距離，從而已結束這項操作的車。
在公路收費設施的發射與接收設備3與車輛5中用8表示的車輛單元之間，依靠經由表示為7的天線單元的無線連接進行操作。例如在Klensch的美國專利US-A-3,914,762中描述了此類用途的一種通信設備，其中利用了微波並且固定的發射與接收設備3為主動的，就車輛單元8接收無線電信號並反射被調製射得發送一個編碼信息的同一信號而言，它是被動的。
把剛才描述的通信設備用方框圖的形式示於圖2中。屬於公路收費設施的固定設備2仍用這個標號表示。車輛單元仍象以前一樣用8表示。公路收費設施的設備包括上面描述過的發射與接收設備，在圖2中用10表示它的電子部分。它連接於所述的天線7，和公路設施的計算機4。計算機4包括一個計算單元11，一個存儲器12，和一個用於和中央計算機14通信的單元13；不用說中央計算機14連接若干個公路收費設施。
車輛單元8包括所述的被動發射與接收單元，在此用標號16表示它，並且在下面把它叫作轉發器。轉發器16連接到一個具有計算與數據存儲能力的車輛計算機17。車輛計算機17又連接到一個用靈巧卡19的卡閱讀器18；靈巧卡是一種能夠用卡閱讀器18閱讀其存儲數據的卡，也能夠用已變更的數據來替換其中存儲的數據。
在公路收費設施設備與車輛單元之間藉助通信執行操作之目的是進行付費操作，把那些相應於所述收費設施與車輛的通行費的資金，從車輛單元轉移到公路收費設施設備中。這些費用資金在此具有「電子貨幣」的形式，即，資金連同應付通行費一方的相應付款或記帳帳目存於靈巧卡19中。當車輛通過帶有所述設備的收費設施，並且把靈巧卡19插入車輛單元中時，可通過扣除寄存於車輛單元中的通行費記帳款，重編卡存儲器的程序，從而按需要來使用存於靈巧卡上的資金。
把這些通行費記帳款連同各次付款操作存入同計算機4的存儲器12中，用於繼續傳送給中央計算機。因此，能夠在交互影響的各方之間結清車輛收費設施道口的記帳款。交互各方中的一部分是根據來自那些將要承擔通行費的人員的指令，把資金編程存入相應的靈巧卡19中，並藉此接收這筆資金的機構；而另一部分則是最終要接收通行費付款的機構。同時，可從系統得到例如說有關某一區域中使用不同的公路收費設施的收費道口的分布以及通行車輛型號的統計資料。
在一個例如描述過的系統中，在靈巧卡存儲中存有預付餘額的情況下，將主要執行下述操作步驟1.登記進入收費設備作用範圍內的車輛。這被理解為收費設施發射設備定期地發射一些信號，並由車輛轉發器再發射這樣一個已被調製的信號，藉此表示一輛車已進入收費設施。然而，另一方面，也能用其他的方法，例如雷達、超聲波等進行登記。
2.收費設施發射器發射一個專門用於該收費設施的識別碼。
3.車輛單元發射一個關於該車的識別碼。此碼根據與通行費有關的分類來識別車輛類型；因為對不同的車輛類型，例如摩託車、客車、公共汽車和卡車，這些通行費通常是不同的。
此碼也可包含一個象車牌照號之類的車輛識別號。在具有預付款餘額的系統中，通常不認為這是必要的，反而認為它是對完善性的不必要幹擾。
3.在收費計算機中，根據當前費用率和從車輛獲悉的類別信息，算出相關的通行費金額。
4.收費發射器發射一個表示所算出的金額的代碼。
5.車輛單元接收關於要支付的金額的信息。
6.車輛單元計算機計算出利用程序輸入靈巧卡中的剩下的餘額。
7.車輛單元向收費設施通知該餘額。
8.收費設施接收關於餘額的信息。
9.收費設施計算機比較該餘額和所計算的通行費。如果作為最小值的餘額相當於通行費，就產生一個指定記帳款的代碼；換句話說，如果餘額不夠，就啟動一個因不夠記帳款應截獲該車的代碼。(這可採用多種方式，例如，用一個路障停住該車，只有在啟一個自由通過的代碼時才撤消路障；或者在一個自由交通流動的系統中，用電視登記車牌號。)10.把產生的代碼發送到車輛單元，這意味著，或者是一個自由通過和命令記帳的信息，或者是必須用另一種不同於無線電通信的方式執行付款的信息。
11.在自由通過信息的情況下，就在車輛單元，從靈巧卡上的餘額中扣除所通知的通行費。
12.車輛單元向收費設施發送一個代碼，通知已從餘額中提出通行費。
一般說來，所述的通信是例如用算法系統以編碼形式進行的，以便在操縱上得到較高的可靠性。
可以說，上述的步驟構成所需的操作步驟的內容。實際上，有時也用在此給出的步驟以另外的順序進行操作。然而，這類變動並不構成任何重要的偏離所述程序。
所有這些步驟都必須在車輛處於收費設施的作用範圍內時，即，處在收費設施的發射與接收設備能夠同車輛轉發器進行通信的區域內時全部完成。這一區域取決於所用無線電波的波段。因此要求有選擇性地進行同作用範圍內的幾輛車的通信。在自由流動的收費設施中，必須結合起來考慮高的車輛速度和這些裝置設備，因此，如果不希望把收費設施通信設備沿著公路分成幾個單元的話，就必須在100毫秒的時間內進行操作。實際上，在此出現的大問題是如何為在所述時間周期內完成通信與計算的全部步驟而找到時間。根據本發明的解決辦法，克服這一問題是因為用不同於上述方式的另一方式組成操作步驟，並且在車輛肯定處於收費設施作用範圍內的時間周期之外，部分地安排操作步驟。
根據本發明的解決辦法是以下述的重要部分解決辦法為基礎的
A.車輛單元的計算機具有這樣的存儲空間，以致於能夠為預備應答代碼而編製程序。每個這類代碼都包含關於車輛類型的信息(這是一種不可變更的信息)；和當前的餘額(這是信息的可變部分)。因此，在操作期間不檢查該餘額，但計算機本身要在沒有被任何收費設施中的發射設備啟動的情況下，獨立地更新該餘額。這種在通信以前建立的代碼，在此叫作應答代碼，由計算機選擇，以符合車輛類別和當前餘額的信息，以及關於編碼方法(例如當前算法)的信息。
必須在收費設施的計算機中為相應的應答代碼編製程序，以便從通知的應答代碼出發，將相應的餘額同適用於車輛類別(顯然它也來自所述的應答代碼)的通行費相比較。
B.如此安排車輛計算機，使它在操作期間不減少靈巧卡上的餘額，而只把這類要從卡上餘額中扣除通行費的數據存入存儲額器。為了在通過收費設施之後亦即在所述時間區間之外執行這個操作步驟，可以認為這意味著不是從車輛計算機得到傳統的應答「已從卡餘額中提出所通知的餘額」，而是得到應答信息「將從卡餘額中提出所通知的餘額」。為了保證切實執行減少卡上餘額，還這樣來安排車輛單元使得在給出上述的信息之後，直至已結束該操作步驟，不受外界任何變化的影響，因此要用電子學方法鎖定靈巧卡，以防變更數據，並且如果在減少餘額之前，取卡太快，該卡便不能用了。
於是，根據本發明的操作步驟將是1.收費設施設備由於車輛進入它的作用範圍而啟動。
2.收費設施向車輛單元發送它的識別碼。
3.車輛單元發送準備好的有關應答代碼，給出車輛類別，還加上有關餘額的信息。
4.收費設施的計算機根據所接收的代碼，啟動相應於車輛類別的通行費，並且確定它處於由車輛單元信息證明的餘額範圍之內。
5.收費設施發射設備發射一個給出應當提出的費用，和餘額含有該費用的金額的代碼。
6.車輛單元應答已登記要從卡中扣除的金額。
7.收費設施把一個確認代碼發送到車輛單元，可能還發送到道口檢查設備，說明已獲準自由通過。
如果餘額不夠，或者車輛因某一其他原因而不能獲準自由通過，就根據上面敘述過的程序開始執行一個停車或登記程序。
因此，本發明的基本原理是關於付款操作所需的某些部分的計算機處理被挪到通信周期之外進行，使計算與登記所需的時間不致拉長通信所需的周期。此原理也可用於與所描述的通行費記帳操作不同的其他操作。然而，本發明在此應有其最重要的應用。
權利要求
1.一種用於諸如通過一個公路收費設施的車輛之類的互相移動物體之間的無線電通信方法，物體的互相移動和無線電通信的有限作用範圍，使可用於進行一種操作的時間極為有限，這種操作包括分別地發送和接收信息，以及在各個單元中進行例如用於計算、編碼和數據存儲的內部操作步驟；其特徵在於至少有一些用於建立數據的計算操作是在通信周期之前作為內部操作而進行的，在此過程中，已建立的數據是一起放入在通信之前所作的應答代碼中的，並且選擇一個適合通信需要的代碼，供通信之用；還在於以基於通信時最初收集的數據的內部操作形式執行操作結果的最終存儲，在已經建立最終數據和已經結束通信直至完成屬於計算操作的最終存儲作的期間要鎖住各個單元以防外部的影響。
2.根據權利要求1並應用於在一個公路收費設施範圍內的一個固定單元(2)與一個車輛單元(8)之間執行付款操作的方法，其特徵在於可在車輛單元(8)中，以一種在可與該單元分開的特殊存儲媒體例如靈巧卡中的餘額的形式，訪問一種以本質上熟知的方式執行付款操作的裝置；可從靈巧卡中扣除那些付入收費設施的費用，並可把新的資金供給靈巧卡以衝抵相應貨幣金額的付款；在這種安排下，在同固定單元進行通信的車輛單元(8)中存儲一些準備好的應答代碼，在此代碼中標明賦予車輛的付款類別以及當前的餘額；在這種安排下，在固定單元(2)中用這樣的方式存儲所述的應答代碼，使得通過對所接收代碼的解碼，可從這些代碼中確定出車輛類別和當前餘額；並且在這種安排下，由車輛單元用一種報文的形式把執行付款操作的結果送到固定單元，該報文是將從所述存儲媒體(19)的餘額中扣除在付款操作期間確定的通行費；而在完成與包含所述存儲含媒體的車輛單元的通信以後，就執行扣款操作；並且此後，當將要扣除的通行費已被確定和暫時存儲時，要鎖住單元直至已結束存儲媒體餘額的扣除操作為止，以防外界的瞬間影響；扣除採用下述方式扣除額總是相應於所述的暫時存儲的數據。
3.根據權利要求2的方法，其特徵在於付款操作在無線電通信開始之前包括下述操作步驟-建立一些所述的應答代碼，它代表車輛的類型和在車輛單元的存儲媒體中建立的餘額；-在用於通信的車輛單元中選擇一個應答代碼，它對應於存儲媒體中的當前餘額；在通信期間，包括以下操作步驟-從固定單元發送一個代碼，它標識所述收費設施的身份；-在車輛單元接收以後，從車輛單元發送一個被選用於通信的應答代碼；-在固定單元接收以後，發送一些指定通行費的數據；-在車輛單元接收這些數據以後，發送構成一種認可的數據，以認可要從存儲媒體的餘額中扣除通行費；以及在通信周期以後-根據為此而暫時存於車輛單元中的數據，在存儲媒體中扣除所通知的通行費。
4.一種用於實現根據權利要求1-3中任何一項的方法的設備，並安排成依靠在兩個互相移動的物體(3，8)之間的無線電通信來執行該方法，以便完成一種包含幾個操作步驟的操作，其特徵在於兩個物體(3，8)都包含一個無線電通信設備，每個通信設備都包含一個用於計算和數據存儲含操作的計算機設備；並且物體(8)包含一個具有可變內容的特殊數據存儲含媒體(19)，例如靈巧卡，它被安排成容許存儲代表一個餘額的數據金額；在這種安排下，所述的操作包括在一次諸物體之間的通信時執行的從數據金額中扣除的操作，該數據金額是在通信時確定的；帶有特殊數據存儲媒體的物體被安排成存儲一些代表不同餘額內容的應答代碼，並且數據設備被安排成在每次通信之前都選擇一個應答代碼，該應答代碼代表顧客的當前餘額；而另一個物體被安排成存儲所述的應答代碼和它們在餘額內容方面代表的數據，還有視情況而定的其他數據；此外，第一物體還被安排成在通信時，暫時存儲那些應從餘額中扣除的確定數據金額，並且包含特殊存儲媒體的第一物體被安排成聯鎖，以防外界對存儲值的影響，和被安排成在結束通信之後，把暫時存儲的數據金額傳送到特殊存儲媒體，供減少餘額之用。
5.根據權利要求4的設備，它被安排成在一個公路收費設施中收取費用，它具有一個對應於車載單元(8)的物體，其他設備為固定於公路收費設施中的無線電通信與計算機設備(3，4)，其特徵在於所述的應答代碼，除了代表所述餘額的數據之外，還包含代表所述車輛類型的數據；還在於車輛單元(8)是如此安排的，使它結合通信把相應於通行費的數據金額存入一個暫時存儲器中，並且它在結束通信以後把此金額轉移到一個特殊數據存儲媒體(19)中，用於從所述的餘額中扣除；它還在所述的暫時存儲操作與從餘額中扣除的操作之間的時期，維持所述的暫時存儲，並且鎖住特殊的數據存儲媒體，直至已在特殊數據存儲媒體中實現扣除時為止，以防外界的影響。
6.根據權利要求4和5中任何一項的設備，其特徵在於車輛單元(8)中的通信設備包括一個轉發器(16)；並且在於固定的發射與接收設備(3)被安排成使用微波工作；以及在於特殊的存儲媒體(19)是一個靈巧卡。
全文摘要
一種用於在互相移動的物體(例如通過公路收費設施(2)的車輛(5))之間進行無線電通信的方法與設備，物體互相移動和無線電通信的有限作用範圍給出的可用於執行操作的時間很有限，這種操作包括分別發送和接收信息，以及各單元的內部操作步驟，例如計算、編碼和數據存儲操作。建立數據的計算操作是作為通信期以前的內部操作而進行的，在此程序中把建立的數據一起編入通信前所作的一些應答代碼中，並且選擇一個適合通信場合的代碼用來通信。在通信時作為基於最初收集的數據的內部操作來執行操作結果的最終存儲；在建立最終數據和結束通信直至實現屬於計算操作的最終存儲作為止的時間期間，鎖住各單元以防外界影響。
文檔編號G07B15/06GK1163670SQ9519619
公開日1997年10月29日 申請日期1995年10月6日 優先權日1994年10月11日
發明者拉斯·奧爾森, 安德斯·耶爾馬雷 申請人:康比泰克交通系統公司